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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE ـعلمـيلـي و الـبحـث اللـعاـتعليـم ا وزارة الMinistère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Département Hydraulique Urbaine MEMOIRE DE MASTER Pour l’obtention du diplôme de Master en Hydraulique OPTION : Alimentation en eau potable THEME : Présenté par : M elle : HAMIDI Ouiza DEVANT LES MEMBRES DU JURY Nom et Prénom Grade Qualité M r SALAH Boualem Professeur Président M me MOKRANE Wahiba M.A.A Examinatrice M r HACHEMI Abdelkader M.A.A Examinateur M me TAFAT Leila M.A.A Examinatrice M r YAHIAOUI Samir M.A.A Promoteur Mars 2017 Conception d’un code de calcul pour le dimensionnement des stations d’épuration à boues activées

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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE وزارة الـتعليـم الـعالـي و الـبحـث الـعلمـي

Ministegravere de lrsquoEnseignement Supeacuterieur et de la Recherche Scientifique

Deacutepartement Hydraulique Urbaine

MEMOIRE DE MASTER

Pour lrsquoobtention du diplocircme de Master en Hydraulique

OPTION Alimentation en eau potable

THEME

Preacutesenteacute par Melle HAMIDI Ouiza

DEVANT LES MEMBRES DU JURY

Nom et Preacutenom

Grade

Qualiteacute

Mr SALAH Boualem Professeur Preacutesident Mme MOKRANE Wahiba MAA Examinatrice Mr HACHEMI Abdelkader MAA Examinateur Mme TAFAT Leila MAA Examinatrice Mr YAHIAOUI Samir MAA Promoteur

Mars 2017

Conception drsquoun code de calcul pour le dimensionnement

des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Au terme de ce projet fruit de mes anneacutees de labeur je tiens agrave remercier sincegraverement Dieu de

mrsquoavoir octroyeacute les moyens et les personnes qui mrsquoont aideacute dans son eacutelaboration

Je tiens agrave exprimer mes vifs remerciements et ma profonde gratitude agrave

Mon promoteur M r

Samir YAHIAOUI auquel je tiens agrave exprimer ma

Profonde gratitude pour la confiance qursquoil mrsquoa accordeacutee afin de reacutealiser

Ce travail ainsi que pour ses multiples et preacutecieux conseils scientifiques

professionnels ou tout simplement humains qursquoil a su me prodiguer

aux moments opportuns

Il est particuliegraverement agreacuteable de teacutemoigner ma reconnaissance agrave

Melle

Sarra BETEL pour avoir consacreacute de son temps pour lrsquoameacutelioration de la

qualiteacute de ce travail sans son soutien ce travail nrsquoaurait pas abouti

Toute la gratitude agrave nos professeurs et enseignants qui nous ont guideacutes au cours de la

formation de master et nos respects aux membres de jury qui nous feront lhonneur

dappreacutecier ce travail

Mon dernier remerciement mais non le moindre srsquoadressent agrave tous ceux qui mrsquoont aideacute

de pregraves ou de loin

OHamidi

Remerciements

Je tiens avant tout agrave remercier le dieu tout puissant qui mrsquoa donneacute beaucoup de courage et

de volonteacute pour que je puisse arriver agrave finir ce modeste travail

Je tiens agrave deacutedier ce travail agrave la meacutemoire de mes chers parents

A ma chegravere tante Taoues que jrsquoadmire qui mrsquoa toujours aideacute dans ma vie et qui ne cesse de

mrsquoencourager et de me soutenir tout au long de mes eacutetudes que dieu me la protegravege

Rien au monde ne pourrait compenser les efforts et les sacrifices que tu as consentis pour

mon bien ecirctre

A mes fregraveres Larbi et Si moh

A ma sœur Karima

A mes belles petites princesses Melinda et Aneacutelle

A mes chegraveres amies Sarra Lydia Samia Nadjla Amel

A mon amie drsquoenfance Ryma

A mon tregraves cher ami Fayccedilal

A la meacutemoire des eacutetudiants martyrs de lrsquoEPST Tlemcen

A tous ceux qui mrsquoont apporteacute de lrsquoaide de pregraves ou de loin

OHamidi

Deacutedicace

الملخص

ف الجضائش الضحف الحضش و االكخظاظ السكاو المالحع خاصت ف المذن الكبشي أدي إل مشاكل الخلىد و

محطاث حصفت الماي المسخؼملت بخىقت الحمأة المىشطت لخحذذ مشاسغ إوجاصلك فالسلطاث اسخثمشث السىىاث األخشة ف زل

أبؼاد المحطت وخبغ ػذة مشاحل

ػىذ الؼمل ػل والخشكض والطاقت خاصتخطلب كثشا مه الىقج وػادة ماهذا الخقذش ف مؼظم األحان مكلف جذا

ػذة مخغشاث مما جؼل الذساست أكثش حؼقذا و صؼىبت

بخحذذ أبؼاد محطت حصفت الماي سمح زال Tech-epur V10 مس بشوامجف مه هذا المششوع هى إوشاء ذاله

المسخؼملت بخىقت الحمأة المىشطت اسخىادا ػل قاػذة الباواث

كىن أداة دػم الحخار القشاساث وبزلك وإوجاص المششوعهذا البشوامج سىف ساػذ ػل الخقلل مه الذساست

الصشف ماي البشمجاث المىشطت الحمأة محطاث حصفت الماي المسخؼملت مفتاحيةال كلمات

Reacutesumeacute

En Algeacuterie les extensions urbaines et la surpopulation enregistreacutees surtout dans les grandes

villes a engendreacute des problegravemes accrus en termes de pollution Et crsquoest la raison pour laquelle

les autoriteacutes se sont investies au cours de ces derniegraveres anneacutees dans la reacutealisation des stations

drsquoeacutepuration fonctionnant agrave boues activeacutees

Le dimensionnement de celles-ci suit plusieurs eacutetapes dans le but de pouvoir estimer

les dimensions de chaque qui les constituent Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse et

neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Mots clefs STEP Boues activeacutees Logiciel Effluents

Abstract

In Algeria urban extensions and overcrowding especially in large cities have led to

increased problems in terms of pollution And this is why the authorities have invested in

recent years in the realization of activated sludge treatment plants

The sizing of these steps follows several steps in order to be able to estimate the

dimensions of each that constitute them This estimate is often very expensive and generally

requires a lot of time concentration and energy for sewage treatment plant designers

especially when working on several variants This makes the study more difficult and

complex

The objective of this project is to develop a software called Tech-Epur V10 which enables

the size of an activated sludge treatment plant to be determined from certain basic data

This software will help to reduce the duration of the study and the implementation of the

STEP project and will be a tool for decision-making

Keywords sewage treatment plant Activated sludge Software Effluents

Sommaire

Introduction geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les eaux useacutees

1

I1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I21 Lrsquoassainissement autonomehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libreshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I221 Les boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I222 Le lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiershelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I223a Les disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports finshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224a Lrsquoinfiltration-percolationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224b Le filtre planteacute de roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration 5

I21 Boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

I22 Lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I23 Bio-disque helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I24 Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I25 Lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuteriehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees helliphelliphelliphellip 9

I41Preacutetraitementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I411 le deacutegrillagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I412 Le dessablage et deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I42Traitement primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

I43Traitement secondaire (clarification) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

I44traitement des boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations helliphelliphelliphellip 12

I51 Les boues helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 12

I511Les boues primaireshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I512Les boues physico-chimiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I513 Les boues biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I514 Les boues mixtes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

13

I515 Les boues daeacuteration prolongeacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I52 Lrsquoeau eacutepureacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation) helliphellip 14

I522 industriels helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I523 collectifs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I53 Les gaz helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie helliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer helliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I41Paramegravetres physiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I42Les paramegravetres chimiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I43Les paramegravetres compleacutementaires helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I44Paramegravetres biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I5 Conclusion helliphelliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18

Chapitre II Etude des logiciels existants

II1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

19

II21presentations des logiciels existants helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II211 Le Logiciel Ondeor helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II212 Le logiciel Aero-step helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20

II3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20

Chapitre III Preacutesentation de lapplication Tech-epur V10

III1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III2Preacutesentation de lrsquoapplicationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III21 Objectifs de lrsquoapplication helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III22 Fonctionnementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 22

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluantehelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

III231Preacutetraitement helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

III232Traitement primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 27

III233Traitement secondaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

III233aChoix de la variante helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 ) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuterationhelliphelliphelliphelliphellip 30

III233eBilan des boues helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

III234Traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

III234aDose du chlore agrave injecter helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

33

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qjhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur 34

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

34

III236 Dimensionnement du digesteurhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

III237 Dimensionnement du lit de seacutechagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai hellip 37

III31Fenecirctre daccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

III32 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III33Deacutebits drsquoeffluant helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire hellip 39

III4Conclusion helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Chapitre IV Methode et outils

IV1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV2 Outils informatiques utiliseacutes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV21le langage de programmation Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV22Framework DotNet helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV23 IDE Visuel studio 2010helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV24 Microsoft Accegraves helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

Conclusion geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49

Liste des tableaux

chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite helliphelliphellip 27

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la

variante helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III7 bilan de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

Tableau III10 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

TableauIII11 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

Liste des figures

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Figure I1 boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I1 lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I3 disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation 2 - les roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I5 deacutegrilleurs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

Figure I7 deacutecanteur primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

Figure I8 clarificateur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacuteeshelliphellip 12

Figure I11 lit de seacutechage de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

Figure III4 Lit de seacutechage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

FigureIII5 Page drsquoaccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

FigureIII6 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluantehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation de

la charge polluante agrave sa sortie helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45

FigureIII14 rapport de la simulation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Nomenclature

Ab Age des boues

a Fraction de pollution transformeacute

a m Coefficient de rendement cellulaire

a Coefficient global de transfert

b fraction de la masse cellulaire eacutelimineacutee par jour

b Coefficient cineacutetique de respiration endogegravene

C Conductiviteacute

Cm Charge massique

COT Carbone organique total

Cp Coefficient de pointe

Cv Charge volumique

D Diamegravetre du bassin

DBO Demande biochimique en oxygegravene

Dc Diamegravetre de la conduite

DCO Demande chimique en oxygegravene

Dd Diamegravetre de deacutecanteur

Deacute Diamegravetre de leacutepaississeur

Dx Masse des boues agrave extraire

Dj Dose journaliegravere de chlore

d Espacement des barreau

e Epaisseur des barreaux

EH Equivalent habitant

H Profondeur du dessableur-deacuteshuileur

Hb Hauteur du bassin

Hd Hauteur du deacutecanteur

H geacuteo Hauteur geacuteomeacutetrique

hmax Hauteur deau admissible sur une grille

HMT Hauteur manomeacutetrique totale

Hsr Profondeur de la station de relevage

Im Indice de MOHALMAN

Ka Constante caracteacuterisant le dispositif daeacuteration

k Taux de croissance

K Coefficient de colmatage de la grille

L Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lb Longueur du bassin

Lg Largeur de la grille

Le Charge polluante eacutelimineacute

ll Largeur du lit

Lf Charge polluant agrave la sortie

L0 Charge polluante agrave lentreacutee

l Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lsr Longueur de la station de relevage

lsr largeur de la station de relevage

MES Matiegravere en suspension

MM Matiegraveres mineacuterales

MMe Matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

MMr Matiegraveres mineacuterales restantes

MVS Matiegraveres volatiles en suspension

Na Nombre daeacuterateurs

N0 Quantiteacute totale doxygegravene transfeacutereacutee

Ns Oxygegravene transfeacutereacute dans le liquide

Nlit Nombre des lits

n Pourcentage dencrassement

Pa Puissance daeacuteration neacutecessaire

Pb Puissance de brassage

Q Deacutebit dair

Qa Quantiteacute annuelle dhypochlorite

Qeacute Deacutebit entrant dans leacutepaississeur

Qj Deacutebit dhypochlorite neacutecessaire

Qmoyj Deacutebit moyen journalier

Qmoyh Deacutebit moyen horaire

Qp Deacutebit de pointe

Qr Deacutebit de refoulement

Q(O2) Quantiteacute doxygegravene neacutecessaire dans le bassin

Q(O2) h Quantiteacute doxygegravene horaire

Q(O2) j Quantiteacute doxygegravene journaliegravere

Q(O2) p Quantiteacute doxygegravene en cas de pointe

R Coefficient global de reacuteduction

Rc Taux de recirculation des boues

S Surface de passage de leffluent

Sh Surface horizontale

Su Surface unitaire du lit de seacutechage

S0 Concentration en DBO5 agrave lentreacutee du bassin daeacuteration

Sf La concentration en DBO5 agrave la sortie du bassin daeacuteration

T Tempeacuterature

Tc Taux de retour agrave leacutegout

Td Peacuteriode diurne

TR Taux de raccordement au reacuteseau

Ts Temps de seacutejour

t Dureacutee damortissement

V Vitesse de leacutecoulement

Va Vitesse ascensionnelle des particules

Van Le volume total annuel deau eacutepureacutee

VB Volume des boues

Vb Volume du bassin

Vc Vitesse de chute

Vd Volume du deacutecanteur

Ve Vitesse du passage des particules

Veacute Volume de leacutepaississeur

Vr Volume du radier

Vsr Volume de la station de relevage

Vtb Volume total du beacuteton

Wa Puissance de brassage

Wab Puissance absolue

Wm Puissance de brassage et de maintien des solides en suspension

X Masse bacteacuterienne

Xa Concentration des boues dans le bassin

Xdur Quantiteacute des matiegraveres segraveches non deacutegradables

Xeff Fuite des MES avec lrsquoeffluent

Xmin Quantiteacute des matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

Xr Concentration des boues recycleacutees

Xt Masse des boues dans le bassin

α Angle dinclinaison de la grille

β Fraction de surface occupeacutee par les barreaux

ηeacutep Rendement de leacutepuration

λ Coefficient de perte de charge

ΔH Perte de charge

Abreacuteviation

ONA Office National de lAssainissement

STEP Station dEpuration

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 2: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Au terme de ce projet fruit de mes anneacutees de labeur je tiens agrave remercier sincegraverement Dieu de

mrsquoavoir octroyeacute les moyens et les personnes qui mrsquoont aideacute dans son eacutelaboration

Je tiens agrave exprimer mes vifs remerciements et ma profonde gratitude agrave

Mon promoteur M r

Samir YAHIAOUI auquel je tiens agrave exprimer ma

Profonde gratitude pour la confiance qursquoil mrsquoa accordeacutee afin de reacutealiser

Ce travail ainsi que pour ses multiples et preacutecieux conseils scientifiques

professionnels ou tout simplement humains qursquoil a su me prodiguer

aux moments opportuns

Il est particuliegraverement agreacuteable de teacutemoigner ma reconnaissance agrave

Melle

Sarra BETEL pour avoir consacreacute de son temps pour lrsquoameacutelioration de la

qualiteacute de ce travail sans son soutien ce travail nrsquoaurait pas abouti

Toute la gratitude agrave nos professeurs et enseignants qui nous ont guideacutes au cours de la

formation de master et nos respects aux membres de jury qui nous feront lhonneur

dappreacutecier ce travail

Mon dernier remerciement mais non le moindre srsquoadressent agrave tous ceux qui mrsquoont aideacute

de pregraves ou de loin

OHamidi

Remerciements

Je tiens avant tout agrave remercier le dieu tout puissant qui mrsquoa donneacute beaucoup de courage et

de volonteacute pour que je puisse arriver agrave finir ce modeste travail

Je tiens agrave deacutedier ce travail agrave la meacutemoire de mes chers parents

A ma chegravere tante Taoues que jrsquoadmire qui mrsquoa toujours aideacute dans ma vie et qui ne cesse de

mrsquoencourager et de me soutenir tout au long de mes eacutetudes que dieu me la protegravege

Rien au monde ne pourrait compenser les efforts et les sacrifices que tu as consentis pour

mon bien ecirctre

A mes fregraveres Larbi et Si moh

A ma sœur Karima

A mes belles petites princesses Melinda et Aneacutelle

A mes chegraveres amies Sarra Lydia Samia Nadjla Amel

A mon amie drsquoenfance Ryma

A mon tregraves cher ami Fayccedilal

A la meacutemoire des eacutetudiants martyrs de lrsquoEPST Tlemcen

A tous ceux qui mrsquoont apporteacute de lrsquoaide de pregraves ou de loin

OHamidi

Deacutedicace

الملخص

ف الجضائش الضحف الحضش و االكخظاظ السكاو المالحع خاصت ف المذن الكبشي أدي إل مشاكل الخلىد و

محطاث حصفت الماي المسخؼملت بخىقت الحمأة المىشطت لخحذذ مشاسغ إوجاصلك فالسلطاث اسخثمشث السىىاث األخشة ف زل

أبؼاد المحطت وخبغ ػذة مشاحل

ػىذ الؼمل ػل والخشكض والطاقت خاصتخطلب كثشا مه الىقج وػادة ماهذا الخقذش ف مؼظم األحان مكلف جذا

ػذة مخغشاث مما جؼل الذساست أكثش حؼقذا و صؼىبت

بخحذذ أبؼاد محطت حصفت الماي سمح زال Tech-epur V10 مس بشوامجف مه هذا المششوع هى إوشاء ذاله

المسخؼملت بخىقت الحمأة المىشطت اسخىادا ػل قاػذة الباواث

كىن أداة دػم الحخار القشاساث وبزلك وإوجاص المششوعهذا البشوامج سىف ساػذ ػل الخقلل مه الذساست

الصشف ماي البشمجاث المىشطت الحمأة محطاث حصفت الماي المسخؼملت مفتاحيةال كلمات

Reacutesumeacute

En Algeacuterie les extensions urbaines et la surpopulation enregistreacutees surtout dans les grandes

villes a engendreacute des problegravemes accrus en termes de pollution Et crsquoest la raison pour laquelle

les autoriteacutes se sont investies au cours de ces derniegraveres anneacutees dans la reacutealisation des stations

drsquoeacutepuration fonctionnant agrave boues activeacutees

Le dimensionnement de celles-ci suit plusieurs eacutetapes dans le but de pouvoir estimer

les dimensions de chaque qui les constituent Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse et

neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Mots clefs STEP Boues activeacutees Logiciel Effluents

Abstract

In Algeria urban extensions and overcrowding especially in large cities have led to

increased problems in terms of pollution And this is why the authorities have invested in

recent years in the realization of activated sludge treatment plants

The sizing of these steps follows several steps in order to be able to estimate the

dimensions of each that constitute them This estimate is often very expensive and generally

requires a lot of time concentration and energy for sewage treatment plant designers

especially when working on several variants This makes the study more difficult and

complex

The objective of this project is to develop a software called Tech-Epur V10 which enables

the size of an activated sludge treatment plant to be determined from certain basic data

This software will help to reduce the duration of the study and the implementation of the

STEP project and will be a tool for decision-making

Keywords sewage treatment plant Activated sludge Software Effluents

Sommaire

Introduction geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les eaux useacutees

1

I1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I21 Lrsquoassainissement autonomehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libreshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I221 Les boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I222 Le lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiershelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I223a Les disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports finshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224a Lrsquoinfiltration-percolationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224b Le filtre planteacute de roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration 5

I21 Boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

I22 Lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I23 Bio-disque helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I24 Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I25 Lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuteriehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees helliphelliphelliphellip 9

I41Preacutetraitementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I411 le deacutegrillagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I412 Le dessablage et deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I42Traitement primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

I43Traitement secondaire (clarification) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

I44traitement des boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations helliphelliphelliphellip 12

I51 Les boues helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 12

I511Les boues primaireshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I512Les boues physico-chimiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I513 Les boues biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I514 Les boues mixtes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

13

I515 Les boues daeacuteration prolongeacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I52 Lrsquoeau eacutepureacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation) helliphellip 14

I522 industriels helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I523 collectifs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I53 Les gaz helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie helliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer helliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I41Paramegravetres physiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I42Les paramegravetres chimiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I43Les paramegravetres compleacutementaires helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I44Paramegravetres biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I5 Conclusion helliphelliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18

Chapitre II Etude des logiciels existants

II1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

19

II21presentations des logiciels existants helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II211 Le Logiciel Ondeor helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II212 Le logiciel Aero-step helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20

II3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20

Chapitre III Preacutesentation de lapplication Tech-epur V10

III1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III2Preacutesentation de lrsquoapplicationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III21 Objectifs de lrsquoapplication helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III22 Fonctionnementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 22

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluantehelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

III231Preacutetraitement helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

III232Traitement primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 27

III233Traitement secondaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

III233aChoix de la variante helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 ) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuterationhelliphelliphelliphelliphellip 30

III233eBilan des boues helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

III234Traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

III234aDose du chlore agrave injecter helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

33

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qjhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur 34

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

34

III236 Dimensionnement du digesteurhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

III237 Dimensionnement du lit de seacutechagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai hellip 37

III31Fenecirctre daccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

III32 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III33Deacutebits drsquoeffluant helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire hellip 39

III4Conclusion helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Chapitre IV Methode et outils

IV1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV2 Outils informatiques utiliseacutes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV21le langage de programmation Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV22Framework DotNet helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV23 IDE Visuel studio 2010helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV24 Microsoft Accegraves helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

Conclusion geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49

Liste des tableaux

chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite helliphelliphellip 27

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la

variante helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III7 bilan de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

Tableau III10 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

TableauIII11 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

Liste des figures

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Figure I1 boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I1 lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I3 disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation 2 - les roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I5 deacutegrilleurs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

Figure I7 deacutecanteur primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

Figure I8 clarificateur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacuteeshelliphellip 12

Figure I11 lit de seacutechage de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

Figure III4 Lit de seacutechage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

FigureIII5 Page drsquoaccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

FigureIII6 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluantehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation de

la charge polluante agrave sa sortie helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45

FigureIII14 rapport de la simulation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Nomenclature

Ab Age des boues

a Fraction de pollution transformeacute

a m Coefficient de rendement cellulaire

a Coefficient global de transfert

b fraction de la masse cellulaire eacutelimineacutee par jour

b Coefficient cineacutetique de respiration endogegravene

C Conductiviteacute

Cm Charge massique

COT Carbone organique total

Cp Coefficient de pointe

Cv Charge volumique

D Diamegravetre du bassin

DBO Demande biochimique en oxygegravene

Dc Diamegravetre de la conduite

DCO Demande chimique en oxygegravene

Dd Diamegravetre de deacutecanteur

Deacute Diamegravetre de leacutepaississeur

Dx Masse des boues agrave extraire

Dj Dose journaliegravere de chlore

d Espacement des barreau

e Epaisseur des barreaux

EH Equivalent habitant

H Profondeur du dessableur-deacuteshuileur

Hb Hauteur du bassin

Hd Hauteur du deacutecanteur

H geacuteo Hauteur geacuteomeacutetrique

hmax Hauteur deau admissible sur une grille

HMT Hauteur manomeacutetrique totale

Hsr Profondeur de la station de relevage

Im Indice de MOHALMAN

Ka Constante caracteacuterisant le dispositif daeacuteration

k Taux de croissance

K Coefficient de colmatage de la grille

L Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lb Longueur du bassin

Lg Largeur de la grille

Le Charge polluante eacutelimineacute

ll Largeur du lit

Lf Charge polluant agrave la sortie

L0 Charge polluante agrave lentreacutee

l Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lsr Longueur de la station de relevage

lsr largeur de la station de relevage

MES Matiegravere en suspension

MM Matiegraveres mineacuterales

MMe Matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

MMr Matiegraveres mineacuterales restantes

MVS Matiegraveres volatiles en suspension

Na Nombre daeacuterateurs

N0 Quantiteacute totale doxygegravene transfeacutereacutee

Ns Oxygegravene transfeacutereacute dans le liquide

Nlit Nombre des lits

n Pourcentage dencrassement

Pa Puissance daeacuteration neacutecessaire

Pb Puissance de brassage

Q Deacutebit dair

Qa Quantiteacute annuelle dhypochlorite

Qeacute Deacutebit entrant dans leacutepaississeur

Qj Deacutebit dhypochlorite neacutecessaire

Qmoyj Deacutebit moyen journalier

Qmoyh Deacutebit moyen horaire

Qp Deacutebit de pointe

Qr Deacutebit de refoulement

Q(O2) Quantiteacute doxygegravene neacutecessaire dans le bassin

Q(O2) h Quantiteacute doxygegravene horaire

Q(O2) j Quantiteacute doxygegravene journaliegravere

Q(O2) p Quantiteacute doxygegravene en cas de pointe

R Coefficient global de reacuteduction

Rc Taux de recirculation des boues

S Surface de passage de leffluent

Sh Surface horizontale

Su Surface unitaire du lit de seacutechage

S0 Concentration en DBO5 agrave lentreacutee du bassin daeacuteration

Sf La concentration en DBO5 agrave la sortie du bassin daeacuteration

T Tempeacuterature

Tc Taux de retour agrave leacutegout

Td Peacuteriode diurne

TR Taux de raccordement au reacuteseau

Ts Temps de seacutejour

t Dureacutee damortissement

V Vitesse de leacutecoulement

Va Vitesse ascensionnelle des particules

Van Le volume total annuel deau eacutepureacutee

VB Volume des boues

Vb Volume du bassin

Vc Vitesse de chute

Vd Volume du deacutecanteur

Ve Vitesse du passage des particules

Veacute Volume de leacutepaississeur

Vr Volume du radier

Vsr Volume de la station de relevage

Vtb Volume total du beacuteton

Wa Puissance de brassage

Wab Puissance absolue

Wm Puissance de brassage et de maintien des solides en suspension

X Masse bacteacuterienne

Xa Concentration des boues dans le bassin

Xdur Quantiteacute des matiegraveres segraveches non deacutegradables

Xeff Fuite des MES avec lrsquoeffluent

Xmin Quantiteacute des matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

Xr Concentration des boues recycleacutees

Xt Masse des boues dans le bassin

α Angle dinclinaison de la grille

β Fraction de surface occupeacutee par les barreaux

ηeacutep Rendement de leacutepuration

λ Coefficient de perte de charge

ΔH Perte de charge

Abreacuteviation

ONA Office National de lAssainissement

STEP Station dEpuration

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 3: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Je tiens avant tout agrave remercier le dieu tout puissant qui mrsquoa donneacute beaucoup de courage et

de volonteacute pour que je puisse arriver agrave finir ce modeste travail

Je tiens agrave deacutedier ce travail agrave la meacutemoire de mes chers parents

A ma chegravere tante Taoues que jrsquoadmire qui mrsquoa toujours aideacute dans ma vie et qui ne cesse de

mrsquoencourager et de me soutenir tout au long de mes eacutetudes que dieu me la protegravege

Rien au monde ne pourrait compenser les efforts et les sacrifices que tu as consentis pour

mon bien ecirctre

A mes fregraveres Larbi et Si moh

A ma sœur Karima

A mes belles petites princesses Melinda et Aneacutelle

A mes chegraveres amies Sarra Lydia Samia Nadjla Amel

A mon amie drsquoenfance Ryma

A mon tregraves cher ami Fayccedilal

A la meacutemoire des eacutetudiants martyrs de lrsquoEPST Tlemcen

A tous ceux qui mrsquoont apporteacute de lrsquoaide de pregraves ou de loin

OHamidi

Deacutedicace

الملخص

ف الجضائش الضحف الحضش و االكخظاظ السكاو المالحع خاصت ف المذن الكبشي أدي إل مشاكل الخلىد و

محطاث حصفت الماي المسخؼملت بخىقت الحمأة المىشطت لخحذذ مشاسغ إوجاصلك فالسلطاث اسخثمشث السىىاث األخشة ف زل

أبؼاد المحطت وخبغ ػذة مشاحل

ػىذ الؼمل ػل والخشكض والطاقت خاصتخطلب كثشا مه الىقج وػادة ماهذا الخقذش ف مؼظم األحان مكلف جذا

ػذة مخغشاث مما جؼل الذساست أكثش حؼقذا و صؼىبت

بخحذذ أبؼاد محطت حصفت الماي سمح زال Tech-epur V10 مس بشوامجف مه هذا المششوع هى إوشاء ذاله

المسخؼملت بخىقت الحمأة المىشطت اسخىادا ػل قاػذة الباواث

كىن أداة دػم الحخار القشاساث وبزلك وإوجاص المششوعهذا البشوامج سىف ساػذ ػل الخقلل مه الذساست

الصشف ماي البشمجاث المىشطت الحمأة محطاث حصفت الماي المسخؼملت مفتاحيةال كلمات

Reacutesumeacute

En Algeacuterie les extensions urbaines et la surpopulation enregistreacutees surtout dans les grandes

villes a engendreacute des problegravemes accrus en termes de pollution Et crsquoest la raison pour laquelle

les autoriteacutes se sont investies au cours de ces derniegraveres anneacutees dans la reacutealisation des stations

drsquoeacutepuration fonctionnant agrave boues activeacutees

Le dimensionnement de celles-ci suit plusieurs eacutetapes dans le but de pouvoir estimer

les dimensions de chaque qui les constituent Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse et

neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Mots clefs STEP Boues activeacutees Logiciel Effluents

Abstract

In Algeria urban extensions and overcrowding especially in large cities have led to

increased problems in terms of pollution And this is why the authorities have invested in

recent years in the realization of activated sludge treatment plants

The sizing of these steps follows several steps in order to be able to estimate the

dimensions of each that constitute them This estimate is often very expensive and generally

requires a lot of time concentration and energy for sewage treatment plant designers

especially when working on several variants This makes the study more difficult and

complex

The objective of this project is to develop a software called Tech-Epur V10 which enables

the size of an activated sludge treatment plant to be determined from certain basic data

This software will help to reduce the duration of the study and the implementation of the

STEP project and will be a tool for decision-making

Keywords sewage treatment plant Activated sludge Software Effluents

Sommaire

Introduction geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les eaux useacutees

1

I1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I21 Lrsquoassainissement autonomehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libreshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I221 Les boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I222 Le lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiershelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I223a Les disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports finshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224a Lrsquoinfiltration-percolationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224b Le filtre planteacute de roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration 5

I21 Boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

I22 Lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I23 Bio-disque helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I24 Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I25 Lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuteriehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees helliphelliphelliphellip 9

I41Preacutetraitementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I411 le deacutegrillagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I412 Le dessablage et deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I42Traitement primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

I43Traitement secondaire (clarification) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

I44traitement des boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations helliphelliphelliphellip 12

I51 Les boues helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 12

I511Les boues primaireshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I512Les boues physico-chimiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I513 Les boues biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I514 Les boues mixtes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

13

I515 Les boues daeacuteration prolongeacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I52 Lrsquoeau eacutepureacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation) helliphellip 14

I522 industriels helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I523 collectifs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I53 Les gaz helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie helliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer helliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I41Paramegravetres physiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I42Les paramegravetres chimiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I43Les paramegravetres compleacutementaires helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I44Paramegravetres biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I5 Conclusion helliphelliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18

Chapitre II Etude des logiciels existants

II1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

19

II21presentations des logiciels existants helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II211 Le Logiciel Ondeor helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II212 Le logiciel Aero-step helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20

II3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20

Chapitre III Preacutesentation de lapplication Tech-epur V10

III1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III2Preacutesentation de lrsquoapplicationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III21 Objectifs de lrsquoapplication helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III22 Fonctionnementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 22

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluantehelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

III231Preacutetraitement helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

III232Traitement primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 27

III233Traitement secondaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

III233aChoix de la variante helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 ) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuterationhelliphelliphelliphelliphellip 30

III233eBilan des boues helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

III234Traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

III234aDose du chlore agrave injecter helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

33

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qjhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur 34

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

34

III236 Dimensionnement du digesteurhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

III237 Dimensionnement du lit de seacutechagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai hellip 37

III31Fenecirctre daccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

III32 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III33Deacutebits drsquoeffluant helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire hellip 39

III4Conclusion helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Chapitre IV Methode et outils

IV1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV2 Outils informatiques utiliseacutes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV21le langage de programmation Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV22Framework DotNet helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV23 IDE Visuel studio 2010helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV24 Microsoft Accegraves helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

Conclusion geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49

Liste des tableaux

chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite helliphelliphellip 27

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la

variante helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III7 bilan de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

Tableau III10 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

TableauIII11 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

Liste des figures

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Figure I1 boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I1 lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I3 disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation 2 - les roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I5 deacutegrilleurs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

Figure I7 deacutecanteur primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

Figure I8 clarificateur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacuteeshelliphellip 12

Figure I11 lit de seacutechage de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

Figure III4 Lit de seacutechage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

FigureIII5 Page drsquoaccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

FigureIII6 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluantehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation de

la charge polluante agrave sa sortie helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45

FigureIII14 rapport de la simulation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Nomenclature

Ab Age des boues

a Fraction de pollution transformeacute

a m Coefficient de rendement cellulaire

a Coefficient global de transfert

b fraction de la masse cellulaire eacutelimineacutee par jour

b Coefficient cineacutetique de respiration endogegravene

C Conductiviteacute

Cm Charge massique

COT Carbone organique total

Cp Coefficient de pointe

Cv Charge volumique

D Diamegravetre du bassin

DBO Demande biochimique en oxygegravene

Dc Diamegravetre de la conduite

DCO Demande chimique en oxygegravene

Dd Diamegravetre de deacutecanteur

Deacute Diamegravetre de leacutepaississeur

Dx Masse des boues agrave extraire

Dj Dose journaliegravere de chlore

d Espacement des barreau

e Epaisseur des barreaux

EH Equivalent habitant

H Profondeur du dessableur-deacuteshuileur

Hb Hauteur du bassin

Hd Hauteur du deacutecanteur

H geacuteo Hauteur geacuteomeacutetrique

hmax Hauteur deau admissible sur une grille

HMT Hauteur manomeacutetrique totale

Hsr Profondeur de la station de relevage

Im Indice de MOHALMAN

Ka Constante caracteacuterisant le dispositif daeacuteration

k Taux de croissance

K Coefficient de colmatage de la grille

L Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lb Longueur du bassin

Lg Largeur de la grille

Le Charge polluante eacutelimineacute

ll Largeur du lit

Lf Charge polluant agrave la sortie

L0 Charge polluante agrave lentreacutee

l Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lsr Longueur de la station de relevage

lsr largeur de la station de relevage

MES Matiegravere en suspension

MM Matiegraveres mineacuterales

MMe Matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

MMr Matiegraveres mineacuterales restantes

MVS Matiegraveres volatiles en suspension

Na Nombre daeacuterateurs

N0 Quantiteacute totale doxygegravene transfeacutereacutee

Ns Oxygegravene transfeacutereacute dans le liquide

Nlit Nombre des lits

n Pourcentage dencrassement

Pa Puissance daeacuteration neacutecessaire

Pb Puissance de brassage

Q Deacutebit dair

Qa Quantiteacute annuelle dhypochlorite

Qeacute Deacutebit entrant dans leacutepaississeur

Qj Deacutebit dhypochlorite neacutecessaire

Qmoyj Deacutebit moyen journalier

Qmoyh Deacutebit moyen horaire

Qp Deacutebit de pointe

Qr Deacutebit de refoulement

Q(O2) Quantiteacute doxygegravene neacutecessaire dans le bassin

Q(O2) h Quantiteacute doxygegravene horaire

Q(O2) j Quantiteacute doxygegravene journaliegravere

Q(O2) p Quantiteacute doxygegravene en cas de pointe

R Coefficient global de reacuteduction

Rc Taux de recirculation des boues

S Surface de passage de leffluent

Sh Surface horizontale

Su Surface unitaire du lit de seacutechage

S0 Concentration en DBO5 agrave lentreacutee du bassin daeacuteration

Sf La concentration en DBO5 agrave la sortie du bassin daeacuteration

T Tempeacuterature

Tc Taux de retour agrave leacutegout

Td Peacuteriode diurne

TR Taux de raccordement au reacuteseau

Ts Temps de seacutejour

t Dureacutee damortissement

V Vitesse de leacutecoulement

Va Vitesse ascensionnelle des particules

Van Le volume total annuel deau eacutepureacutee

VB Volume des boues

Vb Volume du bassin

Vc Vitesse de chute

Vd Volume du deacutecanteur

Ve Vitesse du passage des particules

Veacute Volume de leacutepaississeur

Vr Volume du radier

Vsr Volume de la station de relevage

Vtb Volume total du beacuteton

Wa Puissance de brassage

Wab Puissance absolue

Wm Puissance de brassage et de maintien des solides en suspension

X Masse bacteacuterienne

Xa Concentration des boues dans le bassin

Xdur Quantiteacute des matiegraveres segraveches non deacutegradables

Xeff Fuite des MES avec lrsquoeffluent

Xmin Quantiteacute des matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

Xr Concentration des boues recycleacutees

Xt Masse des boues dans le bassin

α Angle dinclinaison de la grille

β Fraction de surface occupeacutee par les barreaux

ηeacutep Rendement de leacutepuration

λ Coefficient de perte de charge

ΔH Perte de charge

Abreacuteviation

ONA Office National de lAssainissement

STEP Station dEpuration

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 4: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

الملخص

ف الجضائش الضحف الحضش و االكخظاظ السكاو المالحع خاصت ف المذن الكبشي أدي إل مشاكل الخلىد و

محطاث حصفت الماي المسخؼملت بخىقت الحمأة المىشطت لخحذذ مشاسغ إوجاصلك فالسلطاث اسخثمشث السىىاث األخشة ف زل

أبؼاد المحطت وخبغ ػذة مشاحل

ػىذ الؼمل ػل والخشكض والطاقت خاصتخطلب كثشا مه الىقج وػادة ماهذا الخقذش ف مؼظم األحان مكلف جذا

ػذة مخغشاث مما جؼل الذساست أكثش حؼقذا و صؼىبت

بخحذذ أبؼاد محطت حصفت الماي سمح زال Tech-epur V10 مس بشوامجف مه هذا المششوع هى إوشاء ذاله

المسخؼملت بخىقت الحمأة المىشطت اسخىادا ػل قاػذة الباواث

كىن أداة دػم الحخار القشاساث وبزلك وإوجاص المششوعهذا البشوامج سىف ساػذ ػل الخقلل مه الذساست

الصشف ماي البشمجاث المىشطت الحمأة محطاث حصفت الماي المسخؼملت مفتاحيةال كلمات

Reacutesumeacute

En Algeacuterie les extensions urbaines et la surpopulation enregistreacutees surtout dans les grandes

villes a engendreacute des problegravemes accrus en termes de pollution Et crsquoest la raison pour laquelle

les autoriteacutes se sont investies au cours de ces derniegraveres anneacutees dans la reacutealisation des stations

drsquoeacutepuration fonctionnant agrave boues activeacutees

Le dimensionnement de celles-ci suit plusieurs eacutetapes dans le but de pouvoir estimer

les dimensions de chaque qui les constituent Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse et

neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Mots clefs STEP Boues activeacutees Logiciel Effluents

Abstract

In Algeria urban extensions and overcrowding especially in large cities have led to

increased problems in terms of pollution And this is why the authorities have invested in

recent years in the realization of activated sludge treatment plants

The sizing of these steps follows several steps in order to be able to estimate the

dimensions of each that constitute them This estimate is often very expensive and generally

requires a lot of time concentration and energy for sewage treatment plant designers

especially when working on several variants This makes the study more difficult and

complex

The objective of this project is to develop a software called Tech-Epur V10 which enables

the size of an activated sludge treatment plant to be determined from certain basic data

This software will help to reduce the duration of the study and the implementation of the

STEP project and will be a tool for decision-making

Keywords sewage treatment plant Activated sludge Software Effluents

Sommaire

Introduction geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les eaux useacutees

1

I1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I21 Lrsquoassainissement autonomehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libreshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I221 Les boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I222 Le lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiershelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I223a Les disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports finshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224a Lrsquoinfiltration-percolationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224b Le filtre planteacute de roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration 5

I21 Boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

I22 Lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I23 Bio-disque helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I24 Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I25 Lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuteriehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees helliphelliphelliphellip 9

I41Preacutetraitementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I411 le deacutegrillagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I412 Le dessablage et deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I42Traitement primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

I43Traitement secondaire (clarification) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

I44traitement des boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations helliphelliphelliphellip 12

I51 Les boues helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 12

I511Les boues primaireshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I512Les boues physico-chimiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I513 Les boues biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I514 Les boues mixtes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

13

I515 Les boues daeacuteration prolongeacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I52 Lrsquoeau eacutepureacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation) helliphellip 14

I522 industriels helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I523 collectifs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I53 Les gaz helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie helliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer helliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I41Paramegravetres physiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I42Les paramegravetres chimiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I43Les paramegravetres compleacutementaires helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I44Paramegravetres biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I5 Conclusion helliphelliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18

Chapitre II Etude des logiciels existants

II1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

19

II21presentations des logiciels existants helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II211 Le Logiciel Ondeor helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II212 Le logiciel Aero-step helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20

II3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20

Chapitre III Preacutesentation de lapplication Tech-epur V10

III1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III2Preacutesentation de lrsquoapplicationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III21 Objectifs de lrsquoapplication helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III22 Fonctionnementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 22

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluantehelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

III231Preacutetraitement helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

III232Traitement primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 27

III233Traitement secondaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

III233aChoix de la variante helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 ) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuterationhelliphelliphelliphelliphellip 30

III233eBilan des boues helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

III234Traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

III234aDose du chlore agrave injecter helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

33

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qjhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur 34

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

34

III236 Dimensionnement du digesteurhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

III237 Dimensionnement du lit de seacutechagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai hellip 37

III31Fenecirctre daccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

III32 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III33Deacutebits drsquoeffluant helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire hellip 39

III4Conclusion helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Chapitre IV Methode et outils

IV1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV2 Outils informatiques utiliseacutes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV21le langage de programmation Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV22Framework DotNet helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV23 IDE Visuel studio 2010helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV24 Microsoft Accegraves helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

Conclusion geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49

Liste des tableaux

chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite helliphelliphellip 27

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la

variante helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III7 bilan de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

Tableau III10 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

TableauIII11 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

Liste des figures

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Figure I1 boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I1 lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I3 disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation 2 - les roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I5 deacutegrilleurs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

Figure I7 deacutecanteur primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

Figure I8 clarificateur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacuteeshelliphellip 12

Figure I11 lit de seacutechage de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

Figure III4 Lit de seacutechage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

FigureIII5 Page drsquoaccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

FigureIII6 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluantehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation de

la charge polluante agrave sa sortie helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45

FigureIII14 rapport de la simulation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Nomenclature

Ab Age des boues

a Fraction de pollution transformeacute

a m Coefficient de rendement cellulaire

a Coefficient global de transfert

b fraction de la masse cellulaire eacutelimineacutee par jour

b Coefficient cineacutetique de respiration endogegravene

C Conductiviteacute

Cm Charge massique

COT Carbone organique total

Cp Coefficient de pointe

Cv Charge volumique

D Diamegravetre du bassin

DBO Demande biochimique en oxygegravene

Dc Diamegravetre de la conduite

DCO Demande chimique en oxygegravene

Dd Diamegravetre de deacutecanteur

Deacute Diamegravetre de leacutepaississeur

Dx Masse des boues agrave extraire

Dj Dose journaliegravere de chlore

d Espacement des barreau

e Epaisseur des barreaux

EH Equivalent habitant

H Profondeur du dessableur-deacuteshuileur

Hb Hauteur du bassin

Hd Hauteur du deacutecanteur

H geacuteo Hauteur geacuteomeacutetrique

hmax Hauteur deau admissible sur une grille

HMT Hauteur manomeacutetrique totale

Hsr Profondeur de la station de relevage

Im Indice de MOHALMAN

Ka Constante caracteacuterisant le dispositif daeacuteration

k Taux de croissance

K Coefficient de colmatage de la grille

L Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lb Longueur du bassin

Lg Largeur de la grille

Le Charge polluante eacutelimineacute

ll Largeur du lit

Lf Charge polluant agrave la sortie

L0 Charge polluante agrave lentreacutee

l Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lsr Longueur de la station de relevage

lsr largeur de la station de relevage

MES Matiegravere en suspension

MM Matiegraveres mineacuterales

MMe Matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

MMr Matiegraveres mineacuterales restantes

MVS Matiegraveres volatiles en suspension

Na Nombre daeacuterateurs

N0 Quantiteacute totale doxygegravene transfeacutereacutee

Ns Oxygegravene transfeacutereacute dans le liquide

Nlit Nombre des lits

n Pourcentage dencrassement

Pa Puissance daeacuteration neacutecessaire

Pb Puissance de brassage

Q Deacutebit dair

Qa Quantiteacute annuelle dhypochlorite

Qeacute Deacutebit entrant dans leacutepaississeur

Qj Deacutebit dhypochlorite neacutecessaire

Qmoyj Deacutebit moyen journalier

Qmoyh Deacutebit moyen horaire

Qp Deacutebit de pointe

Qr Deacutebit de refoulement

Q(O2) Quantiteacute doxygegravene neacutecessaire dans le bassin

Q(O2) h Quantiteacute doxygegravene horaire

Q(O2) j Quantiteacute doxygegravene journaliegravere

Q(O2) p Quantiteacute doxygegravene en cas de pointe

R Coefficient global de reacuteduction

Rc Taux de recirculation des boues

S Surface de passage de leffluent

Sh Surface horizontale

Su Surface unitaire du lit de seacutechage

S0 Concentration en DBO5 agrave lentreacutee du bassin daeacuteration

Sf La concentration en DBO5 agrave la sortie du bassin daeacuteration

T Tempeacuterature

Tc Taux de retour agrave leacutegout

Td Peacuteriode diurne

TR Taux de raccordement au reacuteseau

Ts Temps de seacutejour

t Dureacutee damortissement

V Vitesse de leacutecoulement

Va Vitesse ascensionnelle des particules

Van Le volume total annuel deau eacutepureacutee

VB Volume des boues

Vb Volume du bassin

Vc Vitesse de chute

Vd Volume du deacutecanteur

Ve Vitesse du passage des particules

Veacute Volume de leacutepaississeur

Vr Volume du radier

Vsr Volume de la station de relevage

Vtb Volume total du beacuteton

Wa Puissance de brassage

Wab Puissance absolue

Wm Puissance de brassage et de maintien des solides en suspension

X Masse bacteacuterienne

Xa Concentration des boues dans le bassin

Xdur Quantiteacute des matiegraveres segraveches non deacutegradables

Xeff Fuite des MES avec lrsquoeffluent

Xmin Quantiteacute des matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

Xr Concentration des boues recycleacutees

Xt Masse des boues dans le bassin

α Angle dinclinaison de la grille

β Fraction de surface occupeacutee par les barreaux

ηeacutep Rendement de leacutepuration

λ Coefficient de perte de charge

ΔH Perte de charge

Abreacuteviation

ONA Office National de lAssainissement

STEP Station dEpuration

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 5: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Abstract

In Algeria urban extensions and overcrowding especially in large cities have led to

increased problems in terms of pollution And this is why the authorities have invested in

recent years in the realization of activated sludge treatment plants

The sizing of these steps follows several steps in order to be able to estimate the

dimensions of each that constitute them This estimate is often very expensive and generally

requires a lot of time concentration and energy for sewage treatment plant designers

especially when working on several variants This makes the study more difficult and

complex

The objective of this project is to develop a software called Tech-Epur V10 which enables

the size of an activated sludge treatment plant to be determined from certain basic data

This software will help to reduce the duration of the study and the implementation of the

STEP project and will be a tool for decision-making

Keywords sewage treatment plant Activated sludge Software Effluents

Sommaire

Introduction geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les eaux useacutees

1

I1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I21 Lrsquoassainissement autonomehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libreshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I221 Les boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I222 Le lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiershelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I223a Les disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports finshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224a Lrsquoinfiltration-percolationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224b Le filtre planteacute de roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration 5

I21 Boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

I22 Lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I23 Bio-disque helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I24 Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I25 Lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuteriehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees helliphelliphelliphellip 9

I41Preacutetraitementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I411 le deacutegrillagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I412 Le dessablage et deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I42Traitement primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

I43Traitement secondaire (clarification) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

I44traitement des boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations helliphelliphelliphellip 12

I51 Les boues helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 12

I511Les boues primaireshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I512Les boues physico-chimiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I513 Les boues biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I514 Les boues mixtes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

13

I515 Les boues daeacuteration prolongeacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I52 Lrsquoeau eacutepureacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation) helliphellip 14

I522 industriels helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I523 collectifs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I53 Les gaz helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie helliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer helliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I41Paramegravetres physiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I42Les paramegravetres chimiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I43Les paramegravetres compleacutementaires helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I44Paramegravetres biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I5 Conclusion helliphelliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18

Chapitre II Etude des logiciels existants

II1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

19

II21presentations des logiciels existants helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II211 Le Logiciel Ondeor helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II212 Le logiciel Aero-step helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20

II3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20

Chapitre III Preacutesentation de lapplication Tech-epur V10

III1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III2Preacutesentation de lrsquoapplicationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III21 Objectifs de lrsquoapplication helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III22 Fonctionnementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 22

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluantehelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

III231Preacutetraitement helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

III232Traitement primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 27

III233Traitement secondaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

III233aChoix de la variante helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 ) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuterationhelliphelliphelliphelliphellip 30

III233eBilan des boues helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

III234Traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

III234aDose du chlore agrave injecter helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

33

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qjhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur 34

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

34

III236 Dimensionnement du digesteurhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

III237 Dimensionnement du lit de seacutechagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai hellip 37

III31Fenecirctre daccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

III32 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III33Deacutebits drsquoeffluant helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire hellip 39

III4Conclusion helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Chapitre IV Methode et outils

IV1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV2 Outils informatiques utiliseacutes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV21le langage de programmation Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV22Framework DotNet helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV23 IDE Visuel studio 2010helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV24 Microsoft Accegraves helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

Conclusion geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49

Liste des tableaux

chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite helliphelliphellip 27

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la

variante helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III7 bilan de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

Tableau III10 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

TableauIII11 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

Liste des figures

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Figure I1 boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I1 lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I3 disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation 2 - les roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I5 deacutegrilleurs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

Figure I7 deacutecanteur primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

Figure I8 clarificateur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacuteeshelliphellip 12

Figure I11 lit de seacutechage de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

Figure III4 Lit de seacutechage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

FigureIII5 Page drsquoaccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

FigureIII6 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluantehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation de

la charge polluante agrave sa sortie helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45

FigureIII14 rapport de la simulation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Nomenclature

Ab Age des boues

a Fraction de pollution transformeacute

a m Coefficient de rendement cellulaire

a Coefficient global de transfert

b fraction de la masse cellulaire eacutelimineacutee par jour

b Coefficient cineacutetique de respiration endogegravene

C Conductiviteacute

Cm Charge massique

COT Carbone organique total

Cp Coefficient de pointe

Cv Charge volumique

D Diamegravetre du bassin

DBO Demande biochimique en oxygegravene

Dc Diamegravetre de la conduite

DCO Demande chimique en oxygegravene

Dd Diamegravetre de deacutecanteur

Deacute Diamegravetre de leacutepaississeur

Dx Masse des boues agrave extraire

Dj Dose journaliegravere de chlore

d Espacement des barreau

e Epaisseur des barreaux

EH Equivalent habitant

H Profondeur du dessableur-deacuteshuileur

Hb Hauteur du bassin

Hd Hauteur du deacutecanteur

H geacuteo Hauteur geacuteomeacutetrique

hmax Hauteur deau admissible sur une grille

HMT Hauteur manomeacutetrique totale

Hsr Profondeur de la station de relevage

Im Indice de MOHALMAN

Ka Constante caracteacuterisant le dispositif daeacuteration

k Taux de croissance

K Coefficient de colmatage de la grille

L Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lb Longueur du bassin

Lg Largeur de la grille

Le Charge polluante eacutelimineacute

ll Largeur du lit

Lf Charge polluant agrave la sortie

L0 Charge polluante agrave lentreacutee

l Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lsr Longueur de la station de relevage

lsr largeur de la station de relevage

MES Matiegravere en suspension

MM Matiegraveres mineacuterales

MMe Matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

MMr Matiegraveres mineacuterales restantes

MVS Matiegraveres volatiles en suspension

Na Nombre daeacuterateurs

N0 Quantiteacute totale doxygegravene transfeacutereacutee

Ns Oxygegravene transfeacutereacute dans le liquide

Nlit Nombre des lits

n Pourcentage dencrassement

Pa Puissance daeacuteration neacutecessaire

Pb Puissance de brassage

Q Deacutebit dair

Qa Quantiteacute annuelle dhypochlorite

Qeacute Deacutebit entrant dans leacutepaississeur

Qj Deacutebit dhypochlorite neacutecessaire

Qmoyj Deacutebit moyen journalier

Qmoyh Deacutebit moyen horaire

Qp Deacutebit de pointe

Qr Deacutebit de refoulement

Q(O2) Quantiteacute doxygegravene neacutecessaire dans le bassin

Q(O2) h Quantiteacute doxygegravene horaire

Q(O2) j Quantiteacute doxygegravene journaliegravere

Q(O2) p Quantiteacute doxygegravene en cas de pointe

R Coefficient global de reacuteduction

Rc Taux de recirculation des boues

S Surface de passage de leffluent

Sh Surface horizontale

Su Surface unitaire du lit de seacutechage

S0 Concentration en DBO5 agrave lentreacutee du bassin daeacuteration

Sf La concentration en DBO5 agrave la sortie du bassin daeacuteration

T Tempeacuterature

Tc Taux de retour agrave leacutegout

Td Peacuteriode diurne

TR Taux de raccordement au reacuteseau

Ts Temps de seacutejour

t Dureacutee damortissement

V Vitesse de leacutecoulement

Va Vitesse ascensionnelle des particules

Van Le volume total annuel deau eacutepureacutee

VB Volume des boues

Vb Volume du bassin

Vc Vitesse de chute

Vd Volume du deacutecanteur

Ve Vitesse du passage des particules

Veacute Volume de leacutepaississeur

Vr Volume du radier

Vsr Volume de la station de relevage

Vtb Volume total du beacuteton

Wa Puissance de brassage

Wab Puissance absolue

Wm Puissance de brassage et de maintien des solides en suspension

X Masse bacteacuterienne

Xa Concentration des boues dans le bassin

Xdur Quantiteacute des matiegraveres segraveches non deacutegradables

Xeff Fuite des MES avec lrsquoeffluent

Xmin Quantiteacute des matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

Xr Concentration des boues recycleacutees

Xt Masse des boues dans le bassin

α Angle dinclinaison de la grille

β Fraction de surface occupeacutee par les barreaux

ηeacutep Rendement de leacutepuration

λ Coefficient de perte de charge

ΔH Perte de charge

Abreacuteviation

ONA Office National de lAssainissement

STEP Station dEpuration

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 6: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Sommaire

Introduction geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les eaux useacutees

1

I1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I21 Lrsquoassainissement autonomehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libreshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I221 Les boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2

I222 Le lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiershelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I223a Les disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports finshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224a Lrsquoinfiltration-percolationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I224b Le filtre planteacute de roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration 5

I21 Boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

I22 Lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I23 Bio-disque helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I24 Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

I25 Lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuteriehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 8

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees helliphelliphelliphellip 9

I41Preacutetraitementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I411 le deacutegrillagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I412 Le dessablage et deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

I42Traitement primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

I43Traitement secondaire (clarification) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

I44traitement des boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations helliphelliphelliphellip 12

I51 Les boues helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 12

I511Les boues primaireshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I512Les boues physico-chimiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I513 Les boues biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I514 Les boues mixtes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

13

I515 Les boues daeacuteration prolongeacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13

I52 Lrsquoeau eacutepureacuteehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation) helliphellip 14

I522 industriels helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I523 collectifs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I53 Les gaz helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie helliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer helliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I41Paramegravetres physiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I42Les paramegravetres chimiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I43Les paramegravetres compleacutementaires helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I44Paramegravetres biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I5 Conclusion helliphelliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18

Chapitre II Etude des logiciels existants

II1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

19

II21presentations des logiciels existants helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II211 Le Logiciel Ondeor helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II212 Le logiciel Aero-step helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20

II3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20

Chapitre III Preacutesentation de lapplication Tech-epur V10

III1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III2Preacutesentation de lrsquoapplicationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III21 Objectifs de lrsquoapplication helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III22 Fonctionnementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 22

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluantehelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

III231Preacutetraitement helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

III232Traitement primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 27

III233Traitement secondaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

III233aChoix de la variante helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 ) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuterationhelliphelliphelliphelliphellip 30

III233eBilan des boues helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

III234Traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

III234aDose du chlore agrave injecter helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

33

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qjhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur 34

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

34

III236 Dimensionnement du digesteurhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

III237 Dimensionnement du lit de seacutechagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai hellip 37

III31Fenecirctre daccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

III32 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III33Deacutebits drsquoeffluant helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire hellip 39

III4Conclusion helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Chapitre IV Methode et outils

IV1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV2 Outils informatiques utiliseacutes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV21le langage de programmation Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV22Framework DotNet helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV23 IDE Visuel studio 2010helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV24 Microsoft Accegraves helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

Conclusion geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49

Liste des tableaux

chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite helliphelliphellip 27

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la

variante helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III7 bilan de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

Tableau III10 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

TableauIII11 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

Liste des figures

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Figure I1 boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I1 lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I3 disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation 2 - les roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I5 deacutegrilleurs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

Figure I7 deacutecanteur primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

Figure I8 clarificateur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacuteeshelliphellip 12

Figure I11 lit de seacutechage de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

Figure III4 Lit de seacutechage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

FigureIII5 Page drsquoaccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

FigureIII6 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluantehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation de

la charge polluante agrave sa sortie helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45

FigureIII14 rapport de la simulation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Nomenclature

Ab Age des boues

a Fraction de pollution transformeacute

a m Coefficient de rendement cellulaire

a Coefficient global de transfert

b fraction de la masse cellulaire eacutelimineacutee par jour

b Coefficient cineacutetique de respiration endogegravene

C Conductiviteacute

Cm Charge massique

COT Carbone organique total

Cp Coefficient de pointe

Cv Charge volumique

D Diamegravetre du bassin

DBO Demande biochimique en oxygegravene

Dc Diamegravetre de la conduite

DCO Demande chimique en oxygegravene

Dd Diamegravetre de deacutecanteur

Deacute Diamegravetre de leacutepaississeur

Dx Masse des boues agrave extraire

Dj Dose journaliegravere de chlore

d Espacement des barreau

e Epaisseur des barreaux

EH Equivalent habitant

H Profondeur du dessableur-deacuteshuileur

Hb Hauteur du bassin

Hd Hauteur du deacutecanteur

H geacuteo Hauteur geacuteomeacutetrique

hmax Hauteur deau admissible sur une grille

HMT Hauteur manomeacutetrique totale

Hsr Profondeur de la station de relevage

Im Indice de MOHALMAN

Ka Constante caracteacuterisant le dispositif daeacuteration

k Taux de croissance

K Coefficient de colmatage de la grille

L Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lb Longueur du bassin

Lg Largeur de la grille

Le Charge polluante eacutelimineacute

ll Largeur du lit

Lf Charge polluant agrave la sortie

L0 Charge polluante agrave lentreacutee

l Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lsr Longueur de la station de relevage

lsr largeur de la station de relevage

MES Matiegravere en suspension

MM Matiegraveres mineacuterales

MMe Matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

MMr Matiegraveres mineacuterales restantes

MVS Matiegraveres volatiles en suspension

Na Nombre daeacuterateurs

N0 Quantiteacute totale doxygegravene transfeacutereacutee

Ns Oxygegravene transfeacutereacute dans le liquide

Nlit Nombre des lits

n Pourcentage dencrassement

Pa Puissance daeacuteration neacutecessaire

Pb Puissance de brassage

Q Deacutebit dair

Qa Quantiteacute annuelle dhypochlorite

Qeacute Deacutebit entrant dans leacutepaississeur

Qj Deacutebit dhypochlorite neacutecessaire

Qmoyj Deacutebit moyen journalier

Qmoyh Deacutebit moyen horaire

Qp Deacutebit de pointe

Qr Deacutebit de refoulement

Q(O2) Quantiteacute doxygegravene neacutecessaire dans le bassin

Q(O2) h Quantiteacute doxygegravene horaire

Q(O2) j Quantiteacute doxygegravene journaliegravere

Q(O2) p Quantiteacute doxygegravene en cas de pointe

R Coefficient global de reacuteduction

Rc Taux de recirculation des boues

S Surface de passage de leffluent

Sh Surface horizontale

Su Surface unitaire du lit de seacutechage

S0 Concentration en DBO5 agrave lentreacutee du bassin daeacuteration

Sf La concentration en DBO5 agrave la sortie du bassin daeacuteration

T Tempeacuterature

Tc Taux de retour agrave leacutegout

Td Peacuteriode diurne

TR Taux de raccordement au reacuteseau

Ts Temps de seacutejour

t Dureacutee damortissement

V Vitesse de leacutecoulement

Va Vitesse ascensionnelle des particules

Van Le volume total annuel deau eacutepureacutee

VB Volume des boues

Vb Volume du bassin

Vc Vitesse de chute

Vd Volume du deacutecanteur

Ve Vitesse du passage des particules

Veacute Volume de leacutepaississeur

Vr Volume du radier

Vsr Volume de la station de relevage

Vtb Volume total du beacuteton

Wa Puissance de brassage

Wab Puissance absolue

Wm Puissance de brassage et de maintien des solides en suspension

X Masse bacteacuterienne

Xa Concentration des boues dans le bassin

Xdur Quantiteacute des matiegraveres segraveches non deacutegradables

Xeff Fuite des MES avec lrsquoeffluent

Xmin Quantiteacute des matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

Xr Concentration des boues recycleacutees

Xt Masse des boues dans le bassin

α Angle dinclinaison de la grille

β Fraction de surface occupeacutee par les barreaux

ηeacutep Rendement de leacutepuration

λ Coefficient de perte de charge

ΔH Perte de charge

Abreacuteviation

ONA Office National de lAssainissement

STEP Station dEpuration

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 7: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation) helliphellip 14

I522 industriels helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I523 collectifs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I53 Les gaz helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie helliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer helliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I41Paramegravetres physiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 16

I42Les paramegravetres chimiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I43Les paramegravetres compleacutementaires helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I44Paramegravetres biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 17

I5 Conclusion helliphelliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 18

Chapitre II Etude des logiciels existants

II1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

19

II21presentations des logiciels existants helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II211 Le Logiciel Ondeor helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 19

II212 Le logiciel Aero-step helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20

II3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20

Chapitre III Preacutesentation de lapplication Tech-epur V10

III1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III2Preacutesentation de lrsquoapplicationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III21 Objectifs de lrsquoapplication helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21

III22 Fonctionnementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 22

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluantehelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

III231Preacutetraitement helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

III232Traitement primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 27

III233Traitement secondaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

III233aChoix de la variante helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 ) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuterationhelliphelliphelliphelliphellip 30

III233eBilan des boues helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

III234Traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

III234aDose du chlore agrave injecter helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

33

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qjhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur 34

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

34

III236 Dimensionnement du digesteurhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

III237 Dimensionnement du lit de seacutechagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai hellip 37

III31Fenecirctre daccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

III32 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III33Deacutebits drsquoeffluant helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire hellip 39

III4Conclusion helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Chapitre IV Methode et outils

IV1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV2 Outils informatiques utiliseacutes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV21le langage de programmation Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV22Framework DotNet helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV23 IDE Visuel studio 2010helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV24 Microsoft Accegraves helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

Conclusion geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49

Liste des tableaux

chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite helliphelliphellip 27

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la

variante helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III7 bilan de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

Tableau III10 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

TableauIII11 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

Liste des figures

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Figure I1 boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I1 lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I3 disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation 2 - les roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I5 deacutegrilleurs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

Figure I7 deacutecanteur primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

Figure I8 clarificateur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacuteeshelliphellip 12

Figure I11 lit de seacutechage de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

Figure III4 Lit de seacutechage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

FigureIII5 Page drsquoaccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

FigureIII6 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluantehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation de

la charge polluante agrave sa sortie helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45

FigureIII14 rapport de la simulation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Nomenclature

Ab Age des boues

a Fraction de pollution transformeacute

a m Coefficient de rendement cellulaire

a Coefficient global de transfert

b fraction de la masse cellulaire eacutelimineacutee par jour

b Coefficient cineacutetique de respiration endogegravene

C Conductiviteacute

Cm Charge massique

COT Carbone organique total

Cp Coefficient de pointe

Cv Charge volumique

D Diamegravetre du bassin

DBO Demande biochimique en oxygegravene

Dc Diamegravetre de la conduite

DCO Demande chimique en oxygegravene

Dd Diamegravetre de deacutecanteur

Deacute Diamegravetre de leacutepaississeur

Dx Masse des boues agrave extraire

Dj Dose journaliegravere de chlore

d Espacement des barreau

e Epaisseur des barreaux

EH Equivalent habitant

H Profondeur du dessableur-deacuteshuileur

Hb Hauteur du bassin

Hd Hauteur du deacutecanteur

H geacuteo Hauteur geacuteomeacutetrique

hmax Hauteur deau admissible sur une grille

HMT Hauteur manomeacutetrique totale

Hsr Profondeur de la station de relevage

Im Indice de MOHALMAN

Ka Constante caracteacuterisant le dispositif daeacuteration

k Taux de croissance

K Coefficient de colmatage de la grille

L Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lb Longueur du bassin

Lg Largeur de la grille

Le Charge polluante eacutelimineacute

ll Largeur du lit

Lf Charge polluant agrave la sortie

L0 Charge polluante agrave lentreacutee

l Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lsr Longueur de la station de relevage

lsr largeur de la station de relevage

MES Matiegravere en suspension

MM Matiegraveres mineacuterales

MMe Matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

MMr Matiegraveres mineacuterales restantes

MVS Matiegraveres volatiles en suspension

Na Nombre daeacuterateurs

N0 Quantiteacute totale doxygegravene transfeacutereacutee

Ns Oxygegravene transfeacutereacute dans le liquide

Nlit Nombre des lits

n Pourcentage dencrassement

Pa Puissance daeacuteration neacutecessaire

Pb Puissance de brassage

Q Deacutebit dair

Qa Quantiteacute annuelle dhypochlorite

Qeacute Deacutebit entrant dans leacutepaississeur

Qj Deacutebit dhypochlorite neacutecessaire

Qmoyj Deacutebit moyen journalier

Qmoyh Deacutebit moyen horaire

Qp Deacutebit de pointe

Qr Deacutebit de refoulement

Q(O2) Quantiteacute doxygegravene neacutecessaire dans le bassin

Q(O2) h Quantiteacute doxygegravene horaire

Q(O2) j Quantiteacute doxygegravene journaliegravere

Q(O2) p Quantiteacute doxygegravene en cas de pointe

R Coefficient global de reacuteduction

Rc Taux de recirculation des boues

S Surface de passage de leffluent

Sh Surface horizontale

Su Surface unitaire du lit de seacutechage

S0 Concentration en DBO5 agrave lentreacutee du bassin daeacuteration

Sf La concentration en DBO5 agrave la sortie du bassin daeacuteration

T Tempeacuterature

Tc Taux de retour agrave leacutegout

Td Peacuteriode diurne

TR Taux de raccordement au reacuteseau

Ts Temps de seacutejour

t Dureacutee damortissement

V Vitesse de leacutecoulement

Va Vitesse ascensionnelle des particules

Van Le volume total annuel deau eacutepureacutee

VB Volume des boues

Vb Volume du bassin

Vc Vitesse de chute

Vd Volume du deacutecanteur

Ve Vitesse du passage des particules

Veacute Volume de leacutepaississeur

Vr Volume du radier

Vsr Volume de la station de relevage

Vtb Volume total du beacuteton

Wa Puissance de brassage

Wab Puissance absolue

Wm Puissance de brassage et de maintien des solides en suspension

X Masse bacteacuterienne

Xa Concentration des boues dans le bassin

Xdur Quantiteacute des matiegraveres segraveches non deacutegradables

Xeff Fuite des MES avec lrsquoeffluent

Xmin Quantiteacute des matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

Xr Concentration des boues recycleacutees

Xt Masse des boues dans le bassin

α Angle dinclinaison de la grille

β Fraction de surface occupeacutee par les barreaux

ηeacutep Rendement de leacutepuration

λ Coefficient de perte de charge

ΔH Perte de charge

Abreacuteviation

ONA Office National de lAssainissement

STEP Station dEpuration

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 8: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur 34

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

34

III236 Dimensionnement du digesteurhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

III237 Dimensionnement du lit de seacutechagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai hellip 37

III31Fenecirctre daccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

III32 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III33Deacutebits drsquoeffluant helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire hellip 39

III4Conclusion helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Chapitre IV Methode et outils

IV1Introduction helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV2 Outils informatiques utiliseacutes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV21le langage de programmation Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 47

IV22Framework DotNet helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV23 IDE Visuel studio 2010helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV24 Microsoft Accegraves helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

IV3Conclusion helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 48

Conclusion geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 49

Liste des tableaux

chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite helliphelliphellip 27

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la

variante helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III7 bilan de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

Tableau III10 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

TableauIII11 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

Liste des figures

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Figure I1 boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I1 lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I3 disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation 2 - les roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I5 deacutegrilleurs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

Figure I7 deacutecanteur primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

Figure I8 clarificateur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacuteeshelliphellip 12

Figure I11 lit de seacutechage de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

Figure III4 Lit de seacutechage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

FigureIII5 Page drsquoaccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

FigureIII6 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluantehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation de

la charge polluante agrave sa sortie helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45

FigureIII14 rapport de la simulation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Nomenclature

Ab Age des boues

a Fraction de pollution transformeacute

a m Coefficient de rendement cellulaire

a Coefficient global de transfert

b fraction de la masse cellulaire eacutelimineacutee par jour

b Coefficient cineacutetique de respiration endogegravene

C Conductiviteacute

Cm Charge massique

COT Carbone organique total

Cp Coefficient de pointe

Cv Charge volumique

D Diamegravetre du bassin

DBO Demande biochimique en oxygegravene

Dc Diamegravetre de la conduite

DCO Demande chimique en oxygegravene

Dd Diamegravetre de deacutecanteur

Deacute Diamegravetre de leacutepaississeur

Dx Masse des boues agrave extraire

Dj Dose journaliegravere de chlore

d Espacement des barreau

e Epaisseur des barreaux

EH Equivalent habitant

H Profondeur du dessableur-deacuteshuileur

Hb Hauteur du bassin

Hd Hauteur du deacutecanteur

H geacuteo Hauteur geacuteomeacutetrique

hmax Hauteur deau admissible sur une grille

HMT Hauteur manomeacutetrique totale

Hsr Profondeur de la station de relevage

Im Indice de MOHALMAN

Ka Constante caracteacuterisant le dispositif daeacuteration

k Taux de croissance

K Coefficient de colmatage de la grille

L Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lb Longueur du bassin

Lg Largeur de la grille

Le Charge polluante eacutelimineacute

ll Largeur du lit

Lf Charge polluant agrave la sortie

L0 Charge polluante agrave lentreacutee

l Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lsr Longueur de la station de relevage

lsr largeur de la station de relevage

MES Matiegravere en suspension

MM Matiegraveres mineacuterales

MMe Matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

MMr Matiegraveres mineacuterales restantes

MVS Matiegraveres volatiles en suspension

Na Nombre daeacuterateurs

N0 Quantiteacute totale doxygegravene transfeacutereacutee

Ns Oxygegravene transfeacutereacute dans le liquide

Nlit Nombre des lits

n Pourcentage dencrassement

Pa Puissance daeacuteration neacutecessaire

Pb Puissance de brassage

Q Deacutebit dair

Qa Quantiteacute annuelle dhypochlorite

Qeacute Deacutebit entrant dans leacutepaississeur

Qj Deacutebit dhypochlorite neacutecessaire

Qmoyj Deacutebit moyen journalier

Qmoyh Deacutebit moyen horaire

Qp Deacutebit de pointe

Qr Deacutebit de refoulement

Q(O2) Quantiteacute doxygegravene neacutecessaire dans le bassin

Q(O2) h Quantiteacute doxygegravene horaire

Q(O2) j Quantiteacute doxygegravene journaliegravere

Q(O2) p Quantiteacute doxygegravene en cas de pointe

R Coefficient global de reacuteduction

Rc Taux de recirculation des boues

S Surface de passage de leffluent

Sh Surface horizontale

Su Surface unitaire du lit de seacutechage

S0 Concentration en DBO5 agrave lentreacutee du bassin daeacuteration

Sf La concentration en DBO5 agrave la sortie du bassin daeacuteration

T Tempeacuterature

Tc Taux de retour agrave leacutegout

Td Peacuteriode diurne

TR Taux de raccordement au reacuteseau

Ts Temps de seacutejour

t Dureacutee damortissement

V Vitesse de leacutecoulement

Va Vitesse ascensionnelle des particules

Van Le volume total annuel deau eacutepureacutee

VB Volume des boues

Vb Volume du bassin

Vc Vitesse de chute

Vd Volume du deacutecanteur

Ve Vitesse du passage des particules

Veacute Volume de leacutepaississeur

Vr Volume du radier

Vsr Volume de la station de relevage

Vtb Volume total du beacuteton

Wa Puissance de brassage

Wab Puissance absolue

Wm Puissance de brassage et de maintien des solides en suspension

X Masse bacteacuterienne

Xa Concentration des boues dans le bassin

Xdur Quantiteacute des matiegraveres segraveches non deacutegradables

Xeff Fuite des MES avec lrsquoeffluent

Xmin Quantiteacute des matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

Xr Concentration des boues recycleacutees

Xt Masse des boues dans le bassin

α Angle dinclinaison de la grille

β Fraction de surface occupeacutee par les barreaux

ηeacutep Rendement de leacutepuration

λ Coefficient de perte de charge

ΔH Perte de charge

Abreacuteviation

ONA Office National de lAssainissement

STEP Station dEpuration

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 9: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Liste des tableaux

chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacuteeshelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 7

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite helliphelliphellip 27

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la

variante helliphelliphelliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 29

Tableau III7 bilan de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34

Tableau III10 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

TableauIII11 Dimensions du digesteur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36

Liste des figures

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Figure I1 boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I1 lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I3 disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation 2 - les roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I5 deacutegrilleurs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

Figure I7 deacutecanteur primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

Figure I8 clarificateur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacuteeshelliphellip 12

Figure I11 lit de seacutechage de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

Figure III4 Lit de seacutechage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

FigureIII5 Page drsquoaccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

FigureIII6 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluantehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation de

la charge polluante agrave sa sortie helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45

FigureIII14 rapport de la simulation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Nomenclature

Ab Age des boues

a Fraction de pollution transformeacute

a m Coefficient de rendement cellulaire

a Coefficient global de transfert

b fraction de la masse cellulaire eacutelimineacutee par jour

b Coefficient cineacutetique de respiration endogegravene

C Conductiviteacute

Cm Charge massique

COT Carbone organique total

Cp Coefficient de pointe

Cv Charge volumique

D Diamegravetre du bassin

DBO Demande biochimique en oxygegravene

Dc Diamegravetre de la conduite

DCO Demande chimique en oxygegravene

Dd Diamegravetre de deacutecanteur

Deacute Diamegravetre de leacutepaississeur

Dx Masse des boues agrave extraire

Dj Dose journaliegravere de chlore

d Espacement des barreau

e Epaisseur des barreaux

EH Equivalent habitant

H Profondeur du dessableur-deacuteshuileur

Hb Hauteur du bassin

Hd Hauteur du deacutecanteur

H geacuteo Hauteur geacuteomeacutetrique

hmax Hauteur deau admissible sur une grille

HMT Hauteur manomeacutetrique totale

Hsr Profondeur de la station de relevage

Im Indice de MOHALMAN

Ka Constante caracteacuterisant le dispositif daeacuteration

k Taux de croissance

K Coefficient de colmatage de la grille

L Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lb Longueur du bassin

Lg Largeur de la grille

Le Charge polluante eacutelimineacute

ll Largeur du lit

Lf Charge polluant agrave la sortie

L0 Charge polluante agrave lentreacutee

l Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lsr Longueur de la station de relevage

lsr largeur de la station de relevage

MES Matiegravere en suspension

MM Matiegraveres mineacuterales

MMe Matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

MMr Matiegraveres mineacuterales restantes

MVS Matiegraveres volatiles en suspension

Na Nombre daeacuterateurs

N0 Quantiteacute totale doxygegravene transfeacutereacutee

Ns Oxygegravene transfeacutereacute dans le liquide

Nlit Nombre des lits

n Pourcentage dencrassement

Pa Puissance daeacuteration neacutecessaire

Pb Puissance de brassage

Q Deacutebit dair

Qa Quantiteacute annuelle dhypochlorite

Qeacute Deacutebit entrant dans leacutepaississeur

Qj Deacutebit dhypochlorite neacutecessaire

Qmoyj Deacutebit moyen journalier

Qmoyh Deacutebit moyen horaire

Qp Deacutebit de pointe

Qr Deacutebit de refoulement

Q(O2) Quantiteacute doxygegravene neacutecessaire dans le bassin

Q(O2) h Quantiteacute doxygegravene horaire

Q(O2) j Quantiteacute doxygegravene journaliegravere

Q(O2) p Quantiteacute doxygegravene en cas de pointe

R Coefficient global de reacuteduction

Rc Taux de recirculation des boues

S Surface de passage de leffluent

Sh Surface horizontale

Su Surface unitaire du lit de seacutechage

S0 Concentration en DBO5 agrave lentreacutee du bassin daeacuteration

Sf La concentration en DBO5 agrave la sortie du bassin daeacuteration

T Tempeacuterature

Tc Taux de retour agrave leacutegout

Td Peacuteriode diurne

TR Taux de raccordement au reacuteseau

Ts Temps de seacutejour

t Dureacutee damortissement

V Vitesse de leacutecoulement

Va Vitesse ascensionnelle des particules

Van Le volume total annuel deau eacutepureacutee

VB Volume des boues

Vb Volume du bassin

Vc Vitesse de chute

Vd Volume du deacutecanteur

Ve Vitesse du passage des particules

Veacute Volume de leacutepaississeur

Vr Volume du radier

Vsr Volume de la station de relevage

Vtb Volume total du beacuteton

Wa Puissance de brassage

Wab Puissance absolue

Wm Puissance de brassage et de maintien des solides en suspension

X Masse bacteacuterienne

Xa Concentration des boues dans le bassin

Xdur Quantiteacute des matiegraveres segraveches non deacutegradables

Xeff Fuite des MES avec lrsquoeffluent

Xmin Quantiteacute des matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

Xr Concentration des boues recycleacutees

Xt Masse des boues dans le bassin

α Angle dinclinaison de la grille

β Fraction de surface occupeacutee par les barreaux

ηeacutep Rendement de leacutepuration

λ Coefficient de perte de charge

ΔH Perte de charge

Abreacuteviation

ONA Office National de lAssainissement

STEP Station dEpuration

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 10: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Liste des figures

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

Figure I1 boues activeacutees helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I1 lagunage naturel helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3

Figure I3 disques biologiques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation 2 - les roseaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I5 deacutegrilleurs helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 9

Figure I7 deacutecanteur primaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10

Figure I8 clarificateur helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacuteeshelliphellip 12

Figure I11 lit de seacutechage de boueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 14

Chapitre III Preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 23

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire helliphellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32

Figure III4 Lit de seacutechage helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

FigureIII5 Page drsquoaccueil helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 37

FigureIII6 Barre de navigation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluantehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 39

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation de

la charge polluante agrave sa sortie helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 42

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide hellip helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45

FigureIII14 rapport de la simulation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 46

Nomenclature

Ab Age des boues

a Fraction de pollution transformeacute

a m Coefficient de rendement cellulaire

a Coefficient global de transfert

b fraction de la masse cellulaire eacutelimineacutee par jour

b Coefficient cineacutetique de respiration endogegravene

C Conductiviteacute

Cm Charge massique

COT Carbone organique total

Cp Coefficient de pointe

Cv Charge volumique

D Diamegravetre du bassin

DBO Demande biochimique en oxygegravene

Dc Diamegravetre de la conduite

DCO Demande chimique en oxygegravene

Dd Diamegravetre de deacutecanteur

Deacute Diamegravetre de leacutepaississeur

Dx Masse des boues agrave extraire

Dj Dose journaliegravere de chlore

d Espacement des barreau

e Epaisseur des barreaux

EH Equivalent habitant

H Profondeur du dessableur-deacuteshuileur

Hb Hauteur du bassin

Hd Hauteur du deacutecanteur

H geacuteo Hauteur geacuteomeacutetrique

hmax Hauteur deau admissible sur une grille

HMT Hauteur manomeacutetrique totale

Hsr Profondeur de la station de relevage

Im Indice de MOHALMAN

Ka Constante caracteacuterisant le dispositif daeacuteration

k Taux de croissance

K Coefficient de colmatage de la grille

L Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lb Longueur du bassin

Lg Largeur de la grille

Le Charge polluante eacutelimineacute

ll Largeur du lit

Lf Charge polluant agrave la sortie

L0 Charge polluante agrave lentreacutee

l Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lsr Longueur de la station de relevage

lsr largeur de la station de relevage

MES Matiegravere en suspension

MM Matiegraveres mineacuterales

MMe Matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

MMr Matiegraveres mineacuterales restantes

MVS Matiegraveres volatiles en suspension

Na Nombre daeacuterateurs

N0 Quantiteacute totale doxygegravene transfeacutereacutee

Ns Oxygegravene transfeacutereacute dans le liquide

Nlit Nombre des lits

n Pourcentage dencrassement

Pa Puissance daeacuteration neacutecessaire

Pb Puissance de brassage

Q Deacutebit dair

Qa Quantiteacute annuelle dhypochlorite

Qeacute Deacutebit entrant dans leacutepaississeur

Qj Deacutebit dhypochlorite neacutecessaire

Qmoyj Deacutebit moyen journalier

Qmoyh Deacutebit moyen horaire

Qp Deacutebit de pointe

Qr Deacutebit de refoulement

Q(O2) Quantiteacute doxygegravene neacutecessaire dans le bassin

Q(O2) h Quantiteacute doxygegravene horaire

Q(O2) j Quantiteacute doxygegravene journaliegravere

Q(O2) p Quantiteacute doxygegravene en cas de pointe

R Coefficient global de reacuteduction

Rc Taux de recirculation des boues

S Surface de passage de leffluent

Sh Surface horizontale

Su Surface unitaire du lit de seacutechage

S0 Concentration en DBO5 agrave lentreacutee du bassin daeacuteration

Sf La concentration en DBO5 agrave la sortie du bassin daeacuteration

T Tempeacuterature

Tc Taux de retour agrave leacutegout

Td Peacuteriode diurne

TR Taux de raccordement au reacuteseau

Ts Temps de seacutejour

t Dureacutee damortissement

V Vitesse de leacutecoulement

Va Vitesse ascensionnelle des particules

Van Le volume total annuel deau eacutepureacutee

VB Volume des boues

Vb Volume du bassin

Vc Vitesse de chute

Vd Volume du deacutecanteur

Ve Vitesse du passage des particules

Veacute Volume de leacutepaississeur

Vr Volume du radier

Vsr Volume de la station de relevage

Vtb Volume total du beacuteton

Wa Puissance de brassage

Wab Puissance absolue

Wm Puissance de brassage et de maintien des solides en suspension

X Masse bacteacuterienne

Xa Concentration des boues dans le bassin

Xdur Quantiteacute des matiegraveres segraveches non deacutegradables

Xeff Fuite des MES avec lrsquoeffluent

Xmin Quantiteacute des matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

Xr Concentration des boues recycleacutees

Xt Masse des boues dans le bassin

α Angle dinclinaison de la grille

β Fraction de surface occupeacutee par les barreaux

ηeacutep Rendement de leacutepuration

λ Coefficient de perte de charge

ΔH Perte de charge

Abreacuteviation

ONA Office National de lAssainissement

STEP Station dEpuration

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 11: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Nomenclature

Ab Age des boues

a Fraction de pollution transformeacute

a m Coefficient de rendement cellulaire

a Coefficient global de transfert

b fraction de la masse cellulaire eacutelimineacutee par jour

b Coefficient cineacutetique de respiration endogegravene

C Conductiviteacute

Cm Charge massique

COT Carbone organique total

Cp Coefficient de pointe

Cv Charge volumique

D Diamegravetre du bassin

DBO Demande biochimique en oxygegravene

Dc Diamegravetre de la conduite

DCO Demande chimique en oxygegravene

Dd Diamegravetre de deacutecanteur

Deacute Diamegravetre de leacutepaississeur

Dx Masse des boues agrave extraire

Dj Dose journaliegravere de chlore

d Espacement des barreau

e Epaisseur des barreaux

EH Equivalent habitant

H Profondeur du dessableur-deacuteshuileur

Hb Hauteur du bassin

Hd Hauteur du deacutecanteur

H geacuteo Hauteur geacuteomeacutetrique

hmax Hauteur deau admissible sur une grille

HMT Hauteur manomeacutetrique totale

Hsr Profondeur de la station de relevage

Im Indice de MOHALMAN

Ka Constante caracteacuterisant le dispositif daeacuteration

k Taux de croissance

K Coefficient de colmatage de la grille

L Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lb Longueur du bassin

Lg Largeur de la grille

Le Charge polluante eacutelimineacute

ll Largeur du lit

Lf Charge polluant agrave la sortie

L0 Charge polluante agrave lentreacutee

l Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lsr Longueur de la station de relevage

lsr largeur de la station de relevage

MES Matiegravere en suspension

MM Matiegraveres mineacuterales

MMe Matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

MMr Matiegraveres mineacuterales restantes

MVS Matiegraveres volatiles en suspension

Na Nombre daeacuterateurs

N0 Quantiteacute totale doxygegravene transfeacutereacutee

Ns Oxygegravene transfeacutereacute dans le liquide

Nlit Nombre des lits

n Pourcentage dencrassement

Pa Puissance daeacuteration neacutecessaire

Pb Puissance de brassage

Q Deacutebit dair

Qa Quantiteacute annuelle dhypochlorite

Qeacute Deacutebit entrant dans leacutepaississeur

Qj Deacutebit dhypochlorite neacutecessaire

Qmoyj Deacutebit moyen journalier

Qmoyh Deacutebit moyen horaire

Qp Deacutebit de pointe

Qr Deacutebit de refoulement

Q(O2) Quantiteacute doxygegravene neacutecessaire dans le bassin

Q(O2) h Quantiteacute doxygegravene horaire

Q(O2) j Quantiteacute doxygegravene journaliegravere

Q(O2) p Quantiteacute doxygegravene en cas de pointe

R Coefficient global de reacuteduction

Rc Taux de recirculation des boues

S Surface de passage de leffluent

Sh Surface horizontale

Su Surface unitaire du lit de seacutechage

S0 Concentration en DBO5 agrave lentreacutee du bassin daeacuteration

Sf La concentration en DBO5 agrave la sortie du bassin daeacuteration

T Tempeacuterature

Tc Taux de retour agrave leacutegout

Td Peacuteriode diurne

TR Taux de raccordement au reacuteseau

Ts Temps de seacutejour

t Dureacutee damortissement

V Vitesse de leacutecoulement

Va Vitesse ascensionnelle des particules

Van Le volume total annuel deau eacutepureacutee

VB Volume des boues

Vb Volume du bassin

Vc Vitesse de chute

Vd Volume du deacutecanteur

Ve Vitesse du passage des particules

Veacute Volume de leacutepaississeur

Vr Volume du radier

Vsr Volume de la station de relevage

Vtb Volume total du beacuteton

Wa Puissance de brassage

Wab Puissance absolue

Wm Puissance de brassage et de maintien des solides en suspension

X Masse bacteacuterienne

Xa Concentration des boues dans le bassin

Xdur Quantiteacute des matiegraveres segraveches non deacutegradables

Xeff Fuite des MES avec lrsquoeffluent

Xmin Quantiteacute des matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

Xr Concentration des boues recycleacutees

Xt Masse des boues dans le bassin

α Angle dinclinaison de la grille

β Fraction de surface occupeacutee par les barreaux

ηeacutep Rendement de leacutepuration

λ Coefficient de perte de charge

ΔH Perte de charge

Abreacuteviation

ONA Office National de lAssainissement

STEP Station dEpuration

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 12: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Ka Constante caracteacuterisant le dispositif daeacuteration

k Taux de croissance

K Coefficient de colmatage de la grille

L Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lb Longueur du bassin

Lg Largeur de la grille

Le Charge polluante eacutelimineacute

ll Largeur du lit

Lf Charge polluant agrave la sortie

L0 Charge polluante agrave lentreacutee

l Largeur du dessableur-deacuteshuileur

Lsr Longueur de la station de relevage

lsr largeur de la station de relevage

MES Matiegravere en suspension

MM Matiegraveres mineacuterales

MMe Matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

MMr Matiegraveres mineacuterales restantes

MVS Matiegraveres volatiles en suspension

Na Nombre daeacuterateurs

N0 Quantiteacute totale doxygegravene transfeacutereacutee

Ns Oxygegravene transfeacutereacute dans le liquide

Nlit Nombre des lits

n Pourcentage dencrassement

Pa Puissance daeacuteration neacutecessaire

Pb Puissance de brassage

Q Deacutebit dair

Qa Quantiteacute annuelle dhypochlorite

Qeacute Deacutebit entrant dans leacutepaississeur

Qj Deacutebit dhypochlorite neacutecessaire

Qmoyj Deacutebit moyen journalier

Qmoyh Deacutebit moyen horaire

Qp Deacutebit de pointe

Qr Deacutebit de refoulement

Q(O2) Quantiteacute doxygegravene neacutecessaire dans le bassin

Q(O2) h Quantiteacute doxygegravene horaire

Q(O2) j Quantiteacute doxygegravene journaliegravere

Q(O2) p Quantiteacute doxygegravene en cas de pointe

R Coefficient global de reacuteduction

Rc Taux de recirculation des boues

S Surface de passage de leffluent

Sh Surface horizontale

Su Surface unitaire du lit de seacutechage

S0 Concentration en DBO5 agrave lentreacutee du bassin daeacuteration

Sf La concentration en DBO5 agrave la sortie du bassin daeacuteration

T Tempeacuterature

Tc Taux de retour agrave leacutegout

Td Peacuteriode diurne

TR Taux de raccordement au reacuteseau

Ts Temps de seacutejour

t Dureacutee damortissement

V Vitesse de leacutecoulement

Va Vitesse ascensionnelle des particules

Van Le volume total annuel deau eacutepureacutee

VB Volume des boues

Vb Volume du bassin

Vc Vitesse de chute

Vd Volume du deacutecanteur

Ve Vitesse du passage des particules

Veacute Volume de leacutepaississeur

Vr Volume du radier

Vsr Volume de la station de relevage

Vtb Volume total du beacuteton

Wa Puissance de brassage

Wab Puissance absolue

Wm Puissance de brassage et de maintien des solides en suspension

X Masse bacteacuterienne

Xa Concentration des boues dans le bassin

Xdur Quantiteacute des matiegraveres segraveches non deacutegradables

Xeff Fuite des MES avec lrsquoeffluent

Xmin Quantiteacute des matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

Xr Concentration des boues recycleacutees

Xt Masse des boues dans le bassin

α Angle dinclinaison de la grille

β Fraction de surface occupeacutee par les barreaux

ηeacutep Rendement de leacutepuration

λ Coefficient de perte de charge

ΔH Perte de charge

Abreacuteviation

ONA Office National de lAssainissement

STEP Station dEpuration

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 13: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Q(O2) h Quantiteacute doxygegravene horaire

Q(O2) j Quantiteacute doxygegravene journaliegravere

Q(O2) p Quantiteacute doxygegravene en cas de pointe

R Coefficient global de reacuteduction

Rc Taux de recirculation des boues

S Surface de passage de leffluent

Sh Surface horizontale

Su Surface unitaire du lit de seacutechage

S0 Concentration en DBO5 agrave lentreacutee du bassin daeacuteration

Sf La concentration en DBO5 agrave la sortie du bassin daeacuteration

T Tempeacuterature

Tc Taux de retour agrave leacutegout

Td Peacuteriode diurne

TR Taux de raccordement au reacuteseau

Ts Temps de seacutejour

t Dureacutee damortissement

V Vitesse de leacutecoulement

Va Vitesse ascensionnelle des particules

Van Le volume total annuel deau eacutepureacutee

VB Volume des boues

Vb Volume du bassin

Vc Vitesse de chute

Vd Volume du deacutecanteur

Ve Vitesse du passage des particules

Veacute Volume de leacutepaississeur

Vr Volume du radier

Vsr Volume de la station de relevage

Vtb Volume total du beacuteton

Wa Puissance de brassage

Wab Puissance absolue

Wm Puissance de brassage et de maintien des solides en suspension

X Masse bacteacuterienne

Xa Concentration des boues dans le bassin

Xdur Quantiteacute des matiegraveres segraveches non deacutegradables

Xeff Fuite des MES avec lrsquoeffluent

Xmin Quantiteacute des matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

Xr Concentration des boues recycleacutees

Xt Masse des boues dans le bassin

α Angle dinclinaison de la grille

β Fraction de surface occupeacutee par les barreaux

ηeacutep Rendement de leacutepuration

λ Coefficient de perte de charge

ΔH Perte de charge

Abreacuteviation

ONA Office National de lAssainissement

STEP Station dEpuration

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 14: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Xeff Fuite des MES avec lrsquoeffluent

Xmin Quantiteacute des matiegraveres mineacuterales eacutelimineacutees

Xr Concentration des boues recycleacutees

Xt Masse des boues dans le bassin

α Angle dinclinaison de la grille

β Fraction de surface occupeacutee par les barreaux

ηeacutep Rendement de leacutepuration

λ Coefficient de perte de charge

ΔH Perte de charge

Abreacuteviation

ONA Office National de lAssainissement

STEP Station dEpuration

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 15: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Introduction geacuteneacuterale

1

Introduction geacuteneacuterale

Lrsquoeau cette source de vie constitue lrsquoune des ressources naturelles les plus sensibles agrave

la pollution elle demeure largement gaspilleacutee et pollueacutee agrave lrsquoeacutechelle planeacutetaire peu agrave peu

elle se rareacutefie et sa qualiteacute diminue

De nos jours les besoins en eau potable varient entre 100 et 300 litres par habitant et

par jour et les besoins en eau pour les activiteacutes industrielles sont eacutenormes ceci geacutenegravere une

pollution suppleacutementaire agrave celle produite par les activiteacutes humaines Cette eau pollueacutee se

deacuteverse quotidiennement dans les lacs et les riviegraveres ainsi pour faire face agrave ce problegraveme

plusieurs stations drsquoeacutepuration ont eacuteteacute reacutealiseacutees en Algeacuterie durant les derniegraveres deacutecennies

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration suit plusieurs eacutetapes passant tout

drsquoabord par la reacutecolte des donneacutees de base et des paramegravetres indispensables deacutecrivant la

qualiteacute et la quantiteacute des effluents ceci est dans le but de pouvoir estimer les dimensions de

chaque ouvrage constituant la station drsquoeacutepuration Cette estimation est souvent tregraves oneacutereuse

et neacutecessite en geacuteneacuteral beaucoup de temps de concentration et drsquoeacutenergie aux concepteurs de

STEP surtout quand il srsquoagit de travailler sur plusieurs variantes Ce qui rend lrsquoeacutetude plus

difficile et complexe

Lrsquoobjectif de ce projet vise agrave eacutelaborer un logiciel nommeacute Tech-Epur V10 qui permet

de deacuteterminer les dimensions drsquoune station drsquoeacutepuration des eaux useacutees agrave boues activeacutees agrave

partir de certaines donneacutees de base et ce de lrsquoeacutetape du preacutetraitement jusqursquoagrave celle du

traitement des boues

Afin drsquoarriver agrave cette fin nous nous basons sur le logiciel de visuel studio et le langage

de programmation orienteacute objet C Sharp C

Pour bien meneacute cette eacutetude nous avons reacuteparti le travail en quatre chapitres agrave savoir

Chapitre I donne une vision geacuteneacuterale sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees et des

techniques utiliseacutees

Chapitre II crsquoest une eacutetude comparative entre les logiciels existants qui permettent

de dimensionner les stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Chapitre III crsquoest une preacutesentation de lrsquoapplication eacutelaboreacutee ses objectifs et son

mode de fonctionnement

Chapitre VI crsquoest lrsquoensemble des outils informatiques et les meacutethodes de

programmation qui ont contribueacute agrave la conception de lrsquoapplication Tech-epur V10

Ce logiciel contribuera agrave reacuteduire la dureacutee de leacutetude ainsi que de la reacutealisation du

projet de STEP et constituera un outil drsquoaide de prise de deacutecisions

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 16: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

2

I1Introduction

Ce preacutesent chapitre a pour but de deacutefinir lrsquoensemble des proceacutedeacutes drsquoeacutepuration existant et

les avantages et inconveacutenients de chacun tout en citant les paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer et

ensuite donner un petit aperccedilu sur lrsquoeacutepuration en Algeacuterie et la reacuteutilisation des produits des

stations drsquoeacutepuration(eau boue et gaz)

I2Les systegravemes drsquoeacutepuration des eaux useacutees

Au cocircteacute de lrsquoassainissement autonome trois grandes filiegraveres de traitement des eaux useacutees

existent

Les proceacutedeacutes agrave cultures libres

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports grossiers

Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees sur supports fins

I21 Lrsquoassainissement autonome [2]

Dans les zones drsquohabitat disperseacute la collecte de la pollution par des reacuteseaux drsquoeacutegout est

coucircteuse et peu justifieacutee

Lrsquoassainissement individuel (ou autonome) est alors preacuteconiseacute Il se compose le plus souvent drsquoune

fosse septique suivie drsquoun eacutepandage souterrain constitueacute drsquoun reacuteseau de drains ou de filtres agrave sable

Les fosses septiques laquo toutes eaux raquo recueillent lrsquoensemble des eaux useacutees

Une seacutedimentation des matiegraveres solides et une digestion anaeacuterobie (en lrsquoabsence drsquooxygegravene) srsquoy

effectuent Lrsquoeacutepandage souterrain dans un terrain filtrant contenant des bacteacuteries aeacuterobies achegraveve

lrsquoeacutepuration des eaux

I22 Les proceacutedeacutes agrave cultures libres [2]

I221 Les boues activeacutees

Ce principe drsquoeacutepuration repose sur la deacutegradation aeacuterobie de la pollution par meacutelange des

micro-organismes eacutepurateurs et de lrsquoeffluent agrave traiter Ce proceacutedeacute est aujourdrsquohui utiliseacute dans la

majoriteacute des stations drsquoeacutepuration de capaciteacute supeacuterieure agrave 1 000 eacutequivalents habitants

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 17: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

3

Figure I1 boues activeacutees

I222 Le lagunage naturel [3]

Il consiste agrave faire seacutejourner pendant une longue dureacutee les rejets dans des bassins successifs

de grande eacutetendue (ressemblant agrave des eacutetangs) et de faible profondeur (environ 1 m) Cela permet de

favoriser le deacuteveloppement des micro-algues qui apportent lrsquooxygegravene neacutecessaire aux bacteacuteries

assurant lrsquoeacutepuration Apregraves avoir eacuteteacute ainsi eacutepureacutees les eaux sont disperseacutees dans le milieu naturel

Figure I1 lagunage naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 18: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

4

I223 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacutees supports grossiers

I223a Les disques biologiques

Cette technique eacutepuratoire est souvent rencontreacutee dans drsquoautres pays (notamment

germaniques et scandinaves) Les supports de la microflore eacutepuratrice sont des disques

partiellement immergeacutes dans lrsquoeffluent agrave traiter et animeacutes drsquoun mouvement de rotation lequel

assure agrave la fois le meacutelange et lrsquoaeacuteration

Figure I3 disques biologiques

I224 Les proceacutedeacutes agrave cultures fixeacute sur supports fins

I224a Lrsquoinfiltration-percolation [2]

Il consiste agrave infiltrer des eaux useacutees preacutetraiteacutees (traitement primaire) dans un milieu

granulaire insatureacute sur lequel est fixeacutee la biomasse eacutepuratoire

I224b Le filtre planteacute de roseaux [2]

La rhizosphegravere consiste agrave infiltrer des eaux useacutees dans des filtres sur lesquels est fixeacutee la

biomasse eacutepuratoire Les roseaux creacuteent un environnement favorable au deacuteveloppement de la flore

bacteacuterienne Le cheminement de leurs tiges et de leurs rhizomes agrave travers le filtre entraine une

oxygeacutenation de ce dernier Il permet une bonne infiltration des effluents et assure un cocircteacute

estheacutetique certain

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 19: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

5

Figure I4 1- Systegraveme drsquoinfiltration-percolation

2 - les roseaux

I2 Les avantages et les inconveacutenients de chaque technique drsquoeacutepuration [3] [15]

I21 Boues activeacutees

Ce dispositif est inteacuteressant agrave partir de 400 eacutequivalents habitants au minimum et peut aller jusquagrave

un traitement de 100000 agrave 200000 eacutequivalents habitants

Tableau I1 Avantages et inconveacutenients du proceacutedeacute agrave boues activeacutees

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol reacuteduite

Grande performance drsquoeacutelimination

de la DBO la DCO et des MES

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Sensibiliteacute aux variations de

charges hydraulique et organique

Neacutecessiteacute drsquoun entretien freacutequent

des ouvrages (main dœuvre

qualifieacutee)

Coucirct drsquoexploitation (eacutenergeacutetique)

eacuteleveacute

Faibles performances en matiegravere

drsquoeacutelimination des agents

pathogegravenes

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 20: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

6

I22 Lits bacteacuteriens

Tableau I2 avantages et inconveacutenients des lits bacteacuteriens

Avantages Inconveacutenients

Occupation au sol relativement

faible

Bonnes performances en terme de

reacuteduction de la DBO de la DCO et

des MES

Faible consommation en eacutenergie

Coucirct dinvestissement eacuteleveacute

Ne supporte pas les variations de

deacutebit et de concentration des

effluents

Neacutecessite un entretien freacutequent des

ouvrages (main dœuvre

importante)

Pollution olfactive

Nuisances par le deacuteveloppement

des insectes

I23 Bio-disque

Tableau I3 avantages et inconveacutenients du Bio-disque

Avantages Inconveacutenients

Tregraves bonne reacuteactiviteacute en cas de

surcharges par rapport aux boues

activeacutees

Moins drsquoeacutequipement

eacutelectromeacutecanique un seul moteur

par file

Consommation eacutelectrique faible

Limitation de la capaciteacute de la

STEP agrave 100000 EH

Possibiliteacute de la pollution olfactive

I24 Bio-filtration

Tableau I4 avantages et inconveacutenients du Bio-filtration

Avantages Inconveacutenients

Emprise au sol faible par rapport au

proceacutedeacute boues activeacutees

Absence de clarificateurs

secondaires

Grande stabiliteacute vis-agrave-vis des

variations de charge

Possibiliteacute agrave traiter des eaux

faiblement concentreacutees et froides

Inteacutegration architecturale aiseacutee

Modulariteacute

Coucirct drsquoexploitation leacutegegraverement plus

eacuteleveacute qursquoune boue activeacutee en cas de

charge entrante reacuteguliegravere toute

lrsquoanneacutee

Performance drsquoeacutepuration moindre

que pour une boue activeacutee sur la

DBO5 en cas de traitement pousseacute

(lt10 mgl)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 21: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

7

I25 Lagunage

Tableau I5 avantages et inconveacutenients du lagunage

Avantages Inconveacutenients

Proceacutedeacute naturel sans aucune

consommation drsquoeacutenergie

De bonnes performances eacutepuratoires

relativement meilleures sur le plan

microbiologique agrave celles des

proceacutedeacutes intensifs

coucirct drsquoinvestissement relativement

faible

Coucirct drsquoexploitation faible

Forte reacutesistance a la variation des

charges aussi bien hydraulique

qursquoorganique

Simpliciteacute de fonctionnement

Forte occupation au sol

Deacutegagement des odeurs agrave partir des

bassins anaeacuterobies (si mauvaise

conception ou orientation des

bassins)

Temps de seacutejour relativement long

compareacute aux proceacutedeacutes intensifs

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 22: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

8

I3Situation actuelle de lrsquoeacutepuration en Algeacuterie [4]

Le volume drsquoeaux useacutees rejeteacutees agrave lrsquoeacutechelle nationale est estimeacute actuellement agrave pregraves de 750

millions de m3 et deacutepassera 15 milliards de m3 agrave lrsquohorizon 2020 Afin de prendre en charge

lrsquoeacutepuration de ce potentiel drsquoeaux useacutees le secteur des ressources en eau a engageacute un programme

ambitieux en matiegravere de reacutealisation drsquoinstallations drsquoeacutepuration

Exploitation

Nombre de station drsquoeacutepuration 102 (52 STEP+ 50 lagunes)

Capaciteacute installeacutee actuelle 570 hm3an (1999 28 STEP pour une capaciteacute de traitement

de 98 millions de m3jour)

Situation du programme en cours de reacutealisation Nombre de station drsquoeacutepuration 176 (87

STEP+ 89 lagunes) Capaciteacute installeacutee 355 hm3an

Conclusion

Il vient de signaler que quasiment la majeure partie des STEP abordeacutees dans ces statistiques

sont celles qui fonctionnent agrave boues activeacutees et ce pour diverses raison

- Presque la totaliteacute des reacuteseaux drsquoassainissement en Algeacuterie sont unitaires drsquoougrave ses STEP en

question recueillent de grandes quantiteacutes drsquoeffluents

- Les qualiteacutes des effluents arrivant vers ses STEP sont souvent tregraves variables et de nature

organique

- Drsquoougrave ce proceacutedeacute donne hypotheacutetiquement des rendements drsquoeacutelimination assez

spectaculaires par rapports agrave drsquoautres

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 23: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

9

I4 Fonctionnement drsquoune station drsquoeacutepuration boues activeacutees [1]

I41Preacutetraitement

Les preacutetraitements physiques constituent une seacuterie dopeacuterations susceptibles dalleacuteger les

eaux brutes des matiegraveres les plus grossiegraveres dune part ou celles pouvant gecircner le processus du

traitement ulteacuterieur

Les opeacuterations de preacutetraitements physiques sont

I411 le deacutegrillage

Il sagit de seacuteparer des eaux brutes les matiegraveres les plus volumineuses en faisant passer

leffluent dentreacutee agrave travers des barreaux dont lespacement est deacutetermineacute en fonction de la nature de

leffluent

Figure I5 deacutegrilleurs

I412 Le dessablage et deacuteshuilage [9]

Leacutelimination des sables preacutesents dans leffluent brut est indispensable si on veut proteacuteger

les conduites et pompes contre lrsquoabrasion et aussi eacuteviter le colmatage des canalisations par une

seacutedimentation au cours du traitement cette opeacuteration est aussi destineacutee agrave reacuteduire les graisses et les

huiles non eacutemulsionneacutees par simple seacutedimentation physique en surface

Figure I6 scheacutema explicatif de la phase de dessablage-deacuteshuilage

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 24: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

10

I42Traitement primaire [9]

La deacutecantation

Leacutelimination des matiegraveres en suspension preacutesentes dans le milieu liquide est reacutealiseacutee par

seacutedimentation en utilisant uniquement les forces de graviteacute

Figure I7 deacutecanteur primaire

I43Traitement secondaire (clarification)

Cette eacutetape consiste agrave seacuteparer lrsquoeau des boues ou des reacutesidus secondaires issus de la

deacutegradation des matiegraveres organiques Cette deacutecantation est opeacutereacutee dans des bassins speacuteciaux les

clarificateursraquo Les boues se deacuteposent au fond du bassin ougrave elles sont racleacutees et eacutevacueacutees Lrsquoeau

deacutebarrasseacutee de 80 agrave 90 de ses impureteacutes subit alors des analyses et des controcircles avant drsquoecirctre

rejeteacutee dans le milieu naturel

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 25: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

11

Figure I8 clarificateur

I44traitement des boues

Une station drsquoeacutepuration produit 2 litres de boues reacutesiduaires par habitant et par jour

Les boues reacutecupeacutereacutees lors de la deacutecantation le traitement biologique et la clarification

doivent ecirctre traiteacutees

Figure I9 reacutecupeacuteration des boues eacutepaissies

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 26: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

12

Figure I10 Scheacutema des principales eacutetapes du proceacutedeacute drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

I5Les produits des stations drsquoeacutepuration et leurs utilisations

I51 Les boues

Les boues drsquoeacutepuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux deacutechets produits

par une station deacutepuration agrave partir des effluents liquides Ces seacutediments reacutesiduaires sont

surtout constitueacutes de bacteacuteries mortes et de matiegravere organique mineacuteraliseacutee Une installation

moyenne produit environ un excegraves de 40 g de matiegravere segraveche par jour et par habitant Les

boues peuvent ecirctre consideacutereacutees comme eacutetant des deacutechets dangereux ou des deacutechets non

dangereux selon leurs caracteacuteristiques physico-chimiques

On distingue diffeacuterents types de boues selon les traitements appliqueacutes pour eacutepurer lrsquoeau dans

un milieu boueux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 27: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

13

I511Les boues primaires

Ce sont les deacutepocircts reacutecupeacutereacutes par une simple deacutecantation des eaux useacutees (dans les

deacutecanteurs-digesteurs par exemple) Elles preacutesentent des concentrations eacuteleveacutees en

matiegraveres mineacuterales (sable terrehellip) mais aussi en matiegravere organique pouvant eacutevoluer

I512Les boues physico-chimiques

Elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de lrsquoeau useacutee il a

eacuteteacute rajouteacute un reacuteactif (sels de fer drsquoaluminium et autres agents floculants) pour agglomeacuterer

les fines particules et ameacuteliorer la deacutecantation

I513 Les boues biologiques

Elles sont aussi appeleacutees boues secondaires elles proviennent drsquoune eacutepuration

biologique des eaux (boues activeacutees disques biologiques lits bacteacuterienshellip) Ces boues de

concentrations meacutediocres (10 gl) sont tregraves organiques car elles sont principalement

constitueacutees de corps bacteacuteriens et de leurs seacutecreacutetions

On distingue aussi

I514 Les boues mixtes

Constitueacutees drsquoun meacutelange de boues primaires et biologiques elles proviennent de la

plupart des stations de traitement complegravetes

I515 Les boues daeacuteration prolongeacutee [5]

Obtenues sans deacutecantation primaire avec des matiegraveres polluantes intensivement aeacutereacutees

Les boues sont peu concentreacutees moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances On les appelle laquo bio-solides raquo quand les boues sont traiteacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 28: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

14

Figure I11 lit de seacutechage de boues

Un reacuteseau dense de stations deacutepuration commence agrave mailler le territoire national

Ces stations produisent en phase finale des boues reacutesiduelles particuliegraverement riches en

matiegravere organique Or le taux en matiegraveres organique des sols agricoles est dramatiquement

faible Ces boues pourraient donc ecirctre utiliseacutees comme apport organique en agriculture

Les stations existantes produisent une moyenne de 2 000 tonnes de boues par mois Et la

preacuteoccupation de chaque responsable de station deacutepuration est de deacutebarrasser les bassins des

boues afin de reacutealiser un nouveau cycle deacutepuration

Une partie de ces boues est placeacutee en deacutecharges Lautre partie est autoriseacutee officieusement

pour lrsquoeacutepandage sur des cultures ceacutereacutealiegraveres arboricultures et plantes ornementales

(peacutepiniegraveres)

Ces boues reacutesiduelles riches en matiegravere organique pourraient donc constituer un apport

inteacuteressant pour amender les sols agricoles

I52 Lrsquoeau eacutepureacutee [6]

I521 Reacuteutilisation de lrsquoeau dans le domaine agricole (irrigation)

Lrsquoeau useacutee traiteacutee agrave lrsquoaval des systegravemes drsquoassainissement urbains repreacutesente une eau

renouvelable non conventionnelle qui pourrait ecirctre une source attrayante et bon marcheacute agrave

employer en agriculture au voisinage des centres urbains Cependant en raison de la nature

variable de cette eau (sa charge en constituants mineacuteraux organiques et biologiques) sa

reacuteutilisation devrait ecirctre geacutereacutee soigneusement surveilleacutee et controcircleacutee par des speacutecialistes afin

de veacuterifier les risques et menaces potentiels sur les usagers le sol et les cultures irrigueacutees

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 29: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

15

avec elle ainsi que sur lrsquoenvironnement dans son ensemble Le bassin meacutediterraneacuteen est lune

des reacutegions du monde ougrave la reacuteutilisation agricole des effluents urbains est la plus pratiqueacutee

sauf en Algeacuterie

En Algeacuterie lrsquoutilisation des eaux useacutees eacutepureacutees pour lrsquoirrigation des terres agricoles est

encore agrave lrsquoeacutetat laquo embryonnaire raquo et ne se pratique que sur de tregraves faibles superficies et souvent

agrave titre expeacuterimentale Aussi linstallation des stations deacutepuration en aval des reacuteseaux existants

constitue non seulement une des solutions pour la protection de nos ressources en eau du

milieu naturel et par conseacutequent de lenvironnement mais peut eacutegalement constituer un apport

non neacutegligeable pouvant satisfaire les besoins agricoles [7]

I522 industriels (circuits de refroidissement lavages)

I523 collectifs (lavages des voiries et des veacutehicules municipaux arrosage des

plantations des parcs et des terrains de sports alimentation des reacuteseaux incendie)

Ces possibiliteacutes de reacuteutilisation des eaux eacutepureacutees ont deacutejagrave trouveacute des applications dans le

monde et peuvent donc ecirctre envisageacutees dans tous nouveaux projets Drsquoautres usages ont eacuteteacute

deacuteveloppeacutes qui pourront ecirctre envisageacutes agrave plus ou moins long terme en fonction de

lrsquoeacutevolution des regravegles sanitaires et des politiques agrave mener pour eacuteconomiser lrsquoeau et preacuteserver

durablement les ressources drsquoeau douce

I53 Les gaz [8]

Les professionnels des eaux useacutees ont autrefois accepteacute des consommations

eacutenergeacutetiques eacuteleveacutees pour le fonctionnement des installations de traitement des eaux useacutees

afin drsquoatteindre les exigences drsquoautorisation de rejet Eacutetant donneacute que le coucirct de lrsquoeacutenergie

augmente et qursquoon se focalise de plus en plus sur les eacutenergies renouvelables les autoriteacutes

locales et municipaliteacutes recherchent des solutions permettant de faire des eacuteconomies et de

reacutepondre aux besoins en termes drsquoeacutenergies renouvelables Les moteurs agrave gaz GE Energy

Jenbacher fournissent une solution drsquoeacutenergie renouvelable qui permet agrave terme drsquoeffectuer des

eacuteconomies pour les centrales de traitement des eaux useacutees

I531 Avantages de la digestion drsquoeacutepuration [8]

-Production drsquoeacutenergie renouvelable agrave partir de deacutechets

- Reacuteduction des eacutemissions de carbone speacutecialement par rapport au traitement aeacuterobie des

eaux useacutees

- Production drsquoeacutenergie eacutelectrique eacuteconomique sur site et reacuteduction des pertes de transmission

- Production drsquoeacutenergie thermique eacuteconomique sur site

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 30: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

16

- Production drsquoamendement des sols rentable technologie aveacutereacutee

I532 Les eacutetapes de conversion drsquoeacutepuration en eacutenergie [8]

Le proceacutedeacute de production de biogaz est diviseacute en quatre eacutetapes

1 Preacuteparation des matiegraveres entrantes incluant lrsquoeacutelimination des contaminants physiques

2 Digestion (fermentation) constitueacutee de lrsquohydrolyse lrsquoaceacutetogeacutenegravese lrsquoacidogeacutenegravese et la

meacutethanogenegravese

3 Conversion du biogaz en eacutelectriciteacute et chaleur renouvelable

4 Post-traitement du digestat

I4Les principaux paramegravetres de pollution agrave eacuteliminer [9]

Les paramegravetres speacutecifiques qui permettent drsquoeacutevaluer le degreacute de pollution des eaux useacutees se

preacutesente sous deux formes

I41Paramegravetres physiques

La tempeacuterature (T degc) elle influence sur lrsquoactiviteacute des micro-organismes et sur la

reacuteserve drsquooxygegravene pour le processus drsquoauto eacutepuration

La turbiditeacute indique la preacutesence plus au moins importante des MES

La conductiviteacute elle varie en fonction de la concentration des sels en solution

Couleur et odeur la couleur drsquoune eau useacutee urbaine est grisacirctre mais certains rejets

industriels contiennent des colorants particuliegraverement stables

Les matiegraveres en suspension MES les matiegraveres en suspension comportent des matiegraveres

mineacuterales et des matiegraveres organiques

Les matiegraveres volatiles en suspension MVS ces matiegraveres disparaissent au cours drsquoune

combustion

Les matiegraveres mineacuterales MM elles repreacutesentent le reacutesidu de la calcination et la

preacutesence de sel

Les matiegraveres deacutecantables et non deacutecantables elles correspondent aux MES qui se

deacuteposent au repos pendant une dureacutee fixeacutee conventionnellement agrave 2 heures

Le pH crsquoest un paramegravetre important pour deacutefinir le caractegravere agressif ou incrustant

des eaux

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 31: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur lrsquoeacutepuration des eaux useacutees

17

I42Les paramegravetres chimiques [9]

La demande biochimique en oxygegravene DBO5 crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene consommeacutee

dans les conditions de lrsquoessai drsquoincubation agrave 20deg c et lrsquoobscuriteacute pendant 5 jours pour

assurer lrsquooxydation des matiegraveres organiques biodeacutegradables preacutesentent dans les eaux

useacutees

La demande chimique en oxygegravene DCO crsquoest la quantiteacute drsquooxygegravene neacutecessaire a la

destruction chimique de lrsquoensemble des matiegraveres organiques et mineacuterales contenue

dans lrsquoeau useacutee

I43Les paramegravetres compleacutementaires

Le phosphore

Lrsquoazote

Lrsquoeacutequilibre nutritionnel

I44Paramegravetres biologiques

Les micro-organismes preacutesents dans les eaux useacutees sont agrave lrsquoorigine du

traitement biologique ils sont constitueacutes

Des germes pathogegravenes (mycobacteacuteries colibacilles etchellip)

Des parasites (des œufs de vers etc)

Des champignons

I5 Conclusion

Au terme de ce chapitre nous avons englobeacute tous les points indispensables pour le

dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration dans des conditions qui rependent aux normes

exigeacutees et assurant la protection de lrsquoenvironnement

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 32: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre II Etude des logiciels existants

19

II1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une description preacutecise des logiciels existants pour

bien deacutefinir les objectifs du programme agrave eacutelaborer ce qui rend cette eacutetape indispensable avant

de commencer ce projet

Le dimensionnement drsquoune station drsquoeacutepuration peut ecirctre reacutealiseacute drsquoune maniegravere globale

en appliquant des techniques qui se basent sur le nombre drsquoeacutequivalents-habitants Cette

approche donnera une approximation grossiegravere des volumes de bassins

Cependant pour un dimensionnement preacutecis tenant compte de la speacutecificiteacute de la station

et notamment de la qualiteacute de lrsquoeau agrave traiter il est neacutecessaire drsquoutiliser des outils de

dimensionnement approprieacutes

Dans le cadre de ce projet les principaux modules eacutetudieacutes sont

a Estimation des deacutebits et de la charge polluante

b Dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

II2Logiciels existants de dimensionnement des STEP agrave des proceacutedeacutes biologiques

II21presentations des logiciels existants

Sur le marcheacute international nous avons remarqueacute un manque de logiciels commerciaux

de dimensionnement des STEP chaque socieacuteteacute de reacutealisation et drsquoeacutetude dans ce domaine agrave

son propre logiciel qui sont des logiciels internes aux entreprises

II211 Le Logiciel Ondeor [10]

Lrsquoentreprise SUEZ a deacuteveloppeacute agrave cet effet une seacuterie de logiciels internes (nommeacutes

Ondeor) pour le dimensionnement des stations agrave boues activeacutees de biofiltration et des

bioreacuteacteurs agrave membranes

Les programmes de calcul utiliseacutes dans ces logiciels reprennent les formulations de

base (eacutequations de Monod influence de la tempeacuterature sur les cineacutetiqueshellip) caleacutees sur les

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 33: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre II Etude des logiciels existants

20

reacutesultats de suivis longue dureacutee de stations en fonctionnement Ceci est particuliegraverement vrai

pour les rendements en deacutecantation primaire les cineacutetiques de nitrification et deacutenitrification

lrsquoeacutelimination biologique du phosphore la production de boues et les besoins en oxygegravene

Par ailleurs les entreacutees neacutecessaires sont fondeacutees sur la typologie de lrsquoeau brute

(voir typologie des eaux reacutesiduaires) Chaque composant de chaque paramegravetre deacutefinissant la

pollution subit un traitement diffeacuterent notamment au niveau de la deacutecantation primaire de la

consommation de carbone soluble pour la deacutenitrification et la deacutephosphatation biologiquehellip

Ces logiciels permettent ainsi de dimensionner lrsquoensemble de la ligne eau en termes

de surface de deacutecantation primaire (physico-chimique ou non) de volumes de bassins

(aeacuteration anoxie anaeacuterobiehellip) de production de boue de besoins en oxygegravene de surface

de clarification et de type de traitement tertiaire afin de tenir les objectifs de rejet et ceci

quelles que soient les technologies envisageacutees (boues activeacutees dans ses diffeacuterentes variantes

Biofiltres Ultrafor Cyclor Meacuteteacuteor etchellip)

II212 Le logiciel Aero-step [11]

Crsquoest un outil drsquoaide pour le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration

Remarque

Il faut signaler qursquoapregraves une recherche approfondie portant sur le marcheacute national

nous nrsquoavons releveacute aucun logiciel certifieacute nrsquoa eacuteteacute retrouveacute dans ce domaine

II3Conclusion

A la fin de cette eacutetude comparative on constate un grand manque de logiciels de

dimensionnement des stations drsquoeacutepuration et la difficulteacute de lrsquoutilisation des logiciels existants

malgreacute la preacutecision et la fiabiliteacute qursquoils apportent pour cela notre projet est drsquoune importance

majeure dans ce domaine vu qursquoon propose une solution agrave ce problegraveme par le biais drsquoun

logiciel reacutepondant aux critegraveres et exigences des usagers œuvrant dans le secteur des STEP et

de lrsquoenvironnement en geacuteneacuteral

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 34: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

21

III1Introduction

Le but de ce chapitre est de faire une preacutesentation geacuteneacuterale de lrsquoapplication reacutealiseacutee

ainsi que ses objectifs qursquoon doit atteindre agrave la fin de la simulation

III2Preacutesentation de lrsquoapplication

III21 Objectifs de lrsquoapplication

Lrsquoapplication qui va ecirctre preacutesenteacutee ici a pour but de faciliter les calculs agrave reacutealiser pour

le dimensionnement des stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees

Cependant il devient rapidement eacutevident qursquoen effectuant quelques modifications le

programme permettra drsquoaider agrave dimensionner une grande varieacuteteacute de cas et pas seulement ce type

de station en guise de perspectives

Le programme a eacuteteacute adapteacute de faccedilon agrave ecirctre suffisamment geacuteneacuteral pour pouvoir apporter

des ameacuteliorations dans drsquoautres projets et de pouvoir par la suite lrsquoappliquer dans diffeacuterents

proceacutedeacutes agrave part les boues activeacutees

Lrsquoobjectif de ce programme est de disposer drsquoun outil drsquoaide lors de la conception des

stations drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees Plus concregravetement il permet de

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Lrsquoapplication doit reacutepondre aux besoins suivants

1- Avoir un logiciel performant

2- Avoir un logiciel qui respecte les principes des Interfaces HommeMachine (IHM)

tels que lergonomie et la fiabiliteacute

3- Reacuteduire les tacircches manuelles qui nous permettraient de gagner en spatio-temporel

4- Archiver les informations

5- Avoir un logiciel eacutevolutif et parameacutetrable

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 35: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

22

III22 Fonctionnement

Une des ideacutees cleacutes de lrsquoapplication est qursquoelle doit pouvoir ecirctre utiliseacutee facilement par

tous Pour cela le programme a eacutetait seacutepareacute en trois classes principales et en sous-classes

Figure III1 Organigramme du fonctionnement de lrsquoapplication

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

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III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 36: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

23

III221 Estimation des deacutebits et de la charge polluante

o Processus de calcul des deacutebits

Tableau III1Processus du calcul des deacutebits

deacutesignation uniteacute Formule

Deacutebit useacute moyen journalier (m3j) Qj=DNcr

Deacutebit moyen horaire (m3h) Qmoyh=Qj24

Deacutebit de pointe temps sec (ls) Qps=KpQj

coefficient de pointe Kp

Deacutebit de pointe

temps de pluie

(m3h) Qpp=(3-5)Qps

Deacutebit diurne

(m3h) Qd=Qj16

o Processus de calcul de charges polluantes

Volume useacute rejeteacute par les habitants (lhabj)

Vus=CrjD

Nombre drsquoeacutequivalents habitants

NEH=N+ (Qequi Vus)

Tel que Qequi est le debit drsquoeacutequipements de la ville

Concentration moyenne drsquoun effluant urbain

Tableau III2 Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

Diffeacuterents polluants Quantiteacute journaliegraveres moyenne par habitant

(gequi habj)

MES 70-90

DBO5 70

DCO 120

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

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Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

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FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 37: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

24

Tableau III3 paramegravetres calculeacutes avec les formules utiliseacutees

Paramegravetre Formule

Charge moyenne en DBO5 ( kgj) Lo=qDBO5NEH

Charge moyenne en MES (kgj) No=qMESNEH

Concentration moyenne en DBO5 (mgl) CDBO5 = LoQj

Concentration moyenne en MES (mgl) CMES= NoQj

Charge en matiegraveres volatiles segraveches (kgj) MVS=08No

Charge en matiegraveres mineacuterales (kgj)

MM=02No

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 38: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

25

dimensionnement

pretraitement

degrillage dessablage

traitement secondaire

ouvrage agrave dimensionner

bassin daeration clarificateur

besoins en oxygeacutene

bilan des boues

traitement primaire

traitement tertiaire

desinfection traitement des boues eacutepaississement degestion lit de

sechage

III23 dimensionnement de la station drsquoeacutepuration

Le scheacutema globale suivant reacutesume lrsquointeraction entre les diffeacuterentes sous-classes de la classe principale lsquorsquodimensionnementrsquorsquo

Figure III2 Scheacutema global de lrsquointeraction des sous- classes

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 39: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

26

III231Preacutetraitement

Processus de calcul

o Le deacutegrillage

On doit deacuteterminer la largeur de la grille qui fait le rocircle drsquoeacuteliminer les deacutechets solides

relativement volumineux La formule est donneacutee par KIRCHMER

L =

)1(sinh

S

Tel que S = VeQp

- S surface de la grille

- Ve vitesse drsquoentreacutee des eaux brutes Ve = (06 agrave 1) ms [4]

- hmax hauteur maximum drsquoeau dans le canal de de passage drsquoeau

hmax =(02 agrave 03) m [4]

- β Coefficient de colmatage β =e 1 ( e1 +e)

- e1 eacutepaisseur des barreaux de la grille

- e espacement entre les barreaux

- δ coefficient tenant compte du mode de deacutegrillage tel que [4]

δ = 025 si le deacutegrillage est manuel (population raccordeacutee gt 5000 hab)

δ = 05 si le deacutegrillage est automatique( Population raccordeacutee ge 5000 hab)

- lrsquoangle drsquoinclinaison de la grille = 60deg

On deacutetermine pour la grille aussi

Le nombre drsquouniteacute U = )( 1ee

L

le nombre de barreau n = U+1

la largeur nette de passage lp=eU

Le refus de la grille

R = eagrave )1512( (lhj) (e1 exprimeacute en cm )

Drsquoougrave le refus total drsquoune anneacutee est

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 40: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

27

Rt = 1000

NR (m3an)

o Dessablage deacuteshuilage

-Vasc = vitesse ascensionnelle comprise entre 10 et 20mh

-La surface horizontale (m2) sh = Qppvasc

-Le volume (m3) = Qppts tel que ts temps de seacutejour entre 3 et 10 minutes

-Hauteur (m) Vsh

-Longueur (m) L= ( 3sh)05

-Largeur (m) B= shL

-Le volume drsquoair agrave insuffler dans le dessableur

qair(m3 drsquoairh)=Qpp V

-V volume drsquoair agrave injecter =1 m3

Calcul des quantiteacutes des matiegraveres eacutelimineacutees par le dessableur

MES (kgj) =70MVS + 30MM

MMe (kgj)=70MM =gt MMs=MM-MMe

MESs (kgj) =MMs + MVS

III232Traitement primaire

Pour un reacuteseau unitaire la vitesse limite est deacutetermineacutee en fonction du rapport

K=QppQj

Tableau III4 valeur du coefficient de vitesse en fonction de la vitesse limite

K 25 3 5 8 10

Vlimite 2 25 375 5 6

La surface horizontale du deacutecanteur sh= QppVlimite

Volume v= Qppts

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 41: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

28

La hauteur h= vsh

Le diamegravetre du deacutecanteur

Temps de seacutejour reacuteel Ts= VQ

La quantiteacute de boues eacutelimineacutee

30 DBO5

70 MES

DBO5s= DBO5-DBO5e

MESs=MES-MESe

III233Traitement secondaire

Figure III3 Scheacutema repreacutesentatif du traitement secondaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 42: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

29

III233aChoix de la variante

On se base sur la valeur de la charge massique et de la charge volumique

Tableau III5 Les valeurs de la charge massique et la charge volumique selon la variante

Charge massique

Charge volumique

III233bDimensionnement du bassin drsquoaeacuteration

Tableau III6 dimensions du bassin drsquoaeacuteration

paramegravetre formule

volume V= L0CV

Surface horizontale Sh=v2h

Rapport largeur hauteur 1ltbhlt15

Longueur L = Shb

La masse de boues dans le bassin drsquoaeacuteration est donneacutee par la formule suivante

Xt= DBO5 Cm (kg) tel que DBO5 est la charge polluante a la sortie du deacutecanteur primaire

La concentration des boues dans le bassin drsquoaeacuteration

Xa=XtV (gl)

variante cm cv

Moyenne charge Entre 02 et 05 Entre 06 et 15

Faible charge Entre 01 et 02 Entre 03 et 06

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

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Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

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FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

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III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 43: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

30

Temps de seacutejour dans le bassin drsquoaeacuteration

Ts=VQ (h) tel que V volume du bassin

III233c Calcul des besoins en oxygegravene Q(02 )

La consommation doxygegravene reacutesulte donc deux pheacutenomegravenes

1 Loxydation des matiegraveres organiques apporteacutees par leau est proportionnelle agrave la DBO5

eacutelimineacutee

2 La deacutegradation de la matiegravere vivante est proportionnelle au poids de matiegravere vivante dans

laeacuterateur

Les besoins theacuteoriques en oxygegravene sont deacutetermineacutes par la relation suivante

Q(02 )=aLe+bXt

Ou

Le la charge (DBO5) eacutelimineacutee (kgj)

Xt la masse totale des boues dans le bassin (kg)

a b coefficients respiratoires

a coefficient deacuteterminant la fraction doxygegravene consommer pour fournir leacutenergie du systegraveme

de la matiegravere Vivante 048lt a lt 065

a est en fonction de la charge massique

b fraction doxygegravene correspondant agrave la quantiteacute de matiegravere deacutetruite par endogegravene pour fournir

leacutenergie dentretien 007 ltb lt011

Quantiteacute drsquoO2 horaire Q(o2)24

Quantiteacute drsquoO2 par 1m3 du volume du bassin Q(o2)V

Quantiteacute de pointe en O2

Quantiteacute de pointe reacuteelle en O2

III233d Deacutetermination les caracteacuteristiques de laeacuteration

o Calcul de la puissance daeacuteration neacutecessaire Pn

15le Pa le19 kg(O2)Kwh

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 44: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

31

(kw)

Puissance de brassage ShPabs

Tel que

o Calcul du nombre daeacuteration dans le bassin Na o Besoin en eacutenergie de lrsquoaeacuterateur E

Dans les conditions normales lrsquoapport speacutecifique en eacutenergie des aeacuterateurs est de

15 Kg O2Kwh On a E = Q(O2) reel pte 15

III233eBilan des boues

Tableau III7 bilan de boues

paramegravetre uniteacute Formule

Xmin Kgm3 Boues mineacuterales

Xdur Kgm3 Boues difficilement biodeacutegradables fMVS

Tel que 03ltflt035

Xm Kgm3 Concentration des boues en excegraves 1200Im

I m indice de mohelman

Qexceacutes ( m3j) Deacutebit de boues en excegraves

Qsp Kgm3j deacutebit speacutecifique par m3 du volume

R Taux de recyclage des boues

Qrecy M3j Debit de boues recycleacutees RQj

Ab jours Age de boues

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 45: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

32

o Dimensionnement du deacutecanteur secondaire

Le principe de calcul du deacutecanteur secondaire (clarificateur) est le mecircme que celui du

deacutecanteur primaire

Le temps de seacutejour dans le deacutecanteur secondaire (clarificateur) est entre 1 agrave2 heures

La vitesse ascensionnelle est comprise entre 25 et 3 mh

Le volume du deacutecanteur est calculeacute avec la formule suivante

Volume = Qpointe temps de seacutejour (m3)

La surface horizontale = Qpointe V ascensionnelle (m2)

La hauteur du deacutecanteur est calculeacute ainsi par cette formule H=volume sh (m)

Le diamegravetre du deacutecanteur est obtenu agrave partir de cette formule ( m)

III234Traitement tertiaire [9]

La deacutesinfection des eaux useacutees est un traitement drsquoeacutelimination durable des agents

pathogegravenes bacteacuteries et virus elle peut se pratiquer au chlore(NaClO) agrave lrsquoozone

Le choix entre les deux types de deacutesinfections est habituellement en deacutefaveur de lrsquoozone

agrave cause du coucirct drsquoinvestissement et de maintenance

En Algeacuterie lrsquoutilisation du chlore gazeux pose beaucoup de problegravemes surtout la seacutecuriteacute

de stockage qui doit ecirctre examineacute et reacutesolus avec toute lrsquoattention neacutecessaire

Geacuteneacuteralement la meilleure deacutesinfection que lrsquoon rencontre est lrsquoeau de javel car ce

dernier coucircte moins cher

Figure III4 scheacutema du traitement tertiaire

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
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Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

33

III234aDose du chlore agrave injecter

La dose journaliegravere Dj Dj = Qmoy j [Cl2]

III234bCalcul de la quantiteacute de la javel pouvant remplacer la quantiteacute du chlore

1deg de chloromeacutetrie rarr 317 g de Cl2 NaClO [1]

Degreacutedeg de chloromeacutetrie rarr X

X = 317 degreacute ( g de Cl2 NaClO)

III234cLa quantiteacute drsquohypochlorite neacutecessaire Qj

1 m3 (NaClO) rarr valeur kg de Cl2

Qj rarr valeur Kgj

III234dLa quantiteacute annuelle drsquohypochlorite Qa

Qa = Qj 365 ( m3 (NaClO)an)

III234eDimensionnement du bassin de deacutesinfection

Tableau III8 Dimensions du bassin de deacutesinfection

Deacutesignation formule uniteacute

Temps de seacutejour Ts = 30 mn

Le volume du bassin V = Qpte Ts m3

La hauteur du bassin On fixe H = 3 m

La surface horizontale Sh

Sh = VH m2

La longueur L = fixeacutee m

La largeur

B = Sh L m

III234fDimensionnement de lrsquoEpaississement

Leacutepaississeur sera dimensionner on fonction des charges polluantes eacutelimineacutees dans le

deacutecanteur primaire et secondaire

o Boues issues dans le deacutecanteur primaire BI

BI =DBO5eacutelimineacutee+MES eacutelimineacutee ( kgj)

o Boues issues du deacutecanteur secondaire BII

BI= dx ou dx les boues en excegraves et BII ( kgj)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
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Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

34

Donc la quantiteacute totale journaliegravere des boues sera BT = BI+ BII

La concentration de la boue agrave lrsquoentreacutee de lrsquoeacutepaississeur

Pour les boues primaires XI ( gl)

Pour les boues secondaires XII ( gl)

o Calcul du deacutebit journalier reccedilu par lrsquoeacutepaississeur

III234gCalcul du deacutebit journalier de boues entrant dans leacutepaississeur

Pour les boues primaires BI

on a (m3j)

BI quantiteacute de boues issues du deacutecanteur primaire

XI la concentration des boues

Le deacutebit total

La concentration du meacutelange [X] ( gl)

III235 Dimensionnement de lrsquoeacutepaississeur

Tableau III9 Dimensions de lrsquoeacutepaississeur

deacutesignation formule uniteacute

Le volume de lrsquoeacutepaississeur V

m3

ts temps de seacutejours ts (1 agrave 15 j) jour

La surface horizontale Sh =V H m2

La profondeur H fixeacutee m

Le diamegravetre D (m)

III236 Dimensionnement du digesteur

Dans le but de diminuer le volume des boues et augmenter leurs quantiteacutes les boues

eacutepaissies arrivent au digesteur avec une concentration de 80 gl

Le deacutebit des boues arrivant au digesteur (boues eacutepaissies QBE) (m3j)

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 48: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

35

Tableau III10 Dimensions du digesteur

deacutesignation formule uniteacute

Le temps de seacutejour du digesteur ts ts = 17510(-003t) heure

Le volume du digesteur Vd

Vd = QBE ts

m3

Le diamegravetre du digesteur Dd

m

La surface horizontale Sh

m2

La quantiteacute de matiegraveres segraveches des boues fraicircches Fg

Fg = QBE FsKs

Ks poids speacutecifique de la matiegravere segraveche de la boue fraicircche Ks = 1 tonne m3

Fs la teneur en matiegraveres solides Fs = 3 agrave 4

La quantiteacute de matiegravere organique dans la boue fraicircche Fo

Elle preacutesente 60 de la quantiteacute des matiegraveres segraveches des boues fraicircches

Fo = 06 Fg ( tonne j)

La quantiteacute mineacuterale dans la boue Fm = Fg ndash Fo

Figure III4 Lit de seacutechage

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 49: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

36

III237 Dimensionnement du lit de seacutechage

TableauIII11 Dimensions du digesteur

deacutesignations formules uniteacutes

e lrsquoeacutepaisseur maximale des boues entre 20 agrave 30 cm

La longueur L (20 agrave 30) m

Le volume drsquoun lit V V =LBe m3

La concentration de boues activeacutees

eacutepaissies

20 agrave 50 gl

Volume des boues eacutepandues par lit et par

an Va

Va = 10 V m3

Volume de boue agrave seacutecher par an Van Van= V360 m3an

Nombre de lits neacutecessaires

N= Van Va

La surface totale des lits de seacutechage ST = N (LB) m2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 50: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

37

III3Preacutesentation deacutetailleacutee de lapplication avec un exemple drsquoessai

III31Fenecirctre daccueil

Cest la premiegravere fenecirctre qui saffiche si on exeacutecute lapplication toute personne qui veut

beacuteneacuteficier des services du logiciel doit sauthentifier Apregraves authentification une fenecirctre

principale srsquoaffiche

FigureIII5 Page drsquoaccueil

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 51: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

38

III32 Barre de navigation

Degraves que lrsquoapplication est exeacutecuteacutee une barre de navigation apparait

FigureIII6 Barre de navigation

III33Deacutebits drsquoeffluant

Une base de donneacutees contenant les informations neacutecessaires pour le calcul des diffeacuterents deacutebits de lrsquoeffluant agrave eacutepurer et agrave lrsquoeacutevaluation de la charge polluantes contenue dans ce dernier agrave savoir

Les charges moyennes journaliegraveres en DBO5 et en MES les concentrations moyens journaliegraveres en DBO5 et en MES etchellip

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 52: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

39

FigureIII7 Page illustrant la base de donneacutees des deacutebits drsquoeffluent et de la charge

polluante

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 53: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

40

III34 Preacutetraitement traitement primaire et traitement secondaire

Lrsquoutilisateur du programme de calcul Tech-epur V 10 doit saisir certaines donneacutees de

deacutepart afin drsquoestimer premiegraverement la charge polluante agrave lrsquoentreacutee de la STEP et le deacutebit drsquoeaux

useacutees effectuer le dimensionnement des ouvrages de preacutetraitement et du traitement primaire

puis agrave partir de lagrave et en fonction de la charge massique et la charge volumique choisir la

variante de traitement afin de dimensionner le reste des ouvrages constituant la STEP agrave boue

activeacutee

Exemple

Le type de la grille peut ecirctre GROSSIER ou FIN

FigureIII8 Page illustrant le calcul des dimensions du deacutegrilleur

1

2

3

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 54: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

41

2

3

Le calcul des dimensions du dessableur sont obtenues apregraves lrsquointroduction des donneacutees

neacutecessaires telles que le temps de seacutejour et la vitesse ascensionnelle

FigureIII9 Page illustrant le calcul des dimensions du Dessableur

1

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 55: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

42

Les dimensions du deacutecanteur primaire sont obtenues en ajoutant deux autres donneacutees qui sont le temps de seacutejour et en indiquant le type du deacutebit sur lequel le calcul se base

FigureIII10 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur primaire et lrsquoestimation

de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 56: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

43

Les ouvrages qui caracteacuterisent la phase du traitement secondaire sont le bassin drsquoaeacuteration et le clarificateur

Apregraves lrsquoestimation avoir dimensionner le degrilleurdessableur et le deacutecanteur primaire

lrsquoutilisateur doit encore saisir des informations concernant la deacutecantation secondaire ainsi que

les choix des variantes de traitement auxquelles il aura opteacute cest-agrave-dire forte ou moyenne

charge

FigureIII11 Page illustrant le dimensionnement du deacutecanteur secondaire et lrsquoestimation de la charge polluante agrave sa sortie

1

2

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 57: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

44

FigureIII12 Page illustrant le dimensionnement des ouvrages du traitement tertiaire

Remarque

Pour remplir les donneacutees neacutecessaires dans le calcul de diffeacuterents paramegravetres preacuteceacutedant agrave savoir les deacutebits les charges polluantes les dimensionshellipetc

On seacutelectionne le paramegravetre et a base da la barre drsquoaccegraves rapide on peut ouvrir lrsquoobjet et le

fermeacute ainsi que drsquoaller agrave lrsquoobjet suivant ou retourner en arriegravere comme la figure le montre

FigureIII13 Barre drsquoaccegraves rapide

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 58: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

45

A la fin de la simulation un rapport deacutetailleacute des reacutesultats est obtenu

Ce dernier reacutecapitule lrsquoensemble drsquoinformation neacutecessaire agrave la reacutealisation du projet de conception de la STEP agrave boue activeacutees

FigureIII14 rapport de la simulation

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 59: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre III preacutesentation de lrsquoapplication Tech-epur V10

46

III4Conclusion

A la fin de ce chapitre nous avons atteint les objectifs attendus du projet agrave savoir

Le bon fonctionnement de lrsquoapplication en utilisant des donneacutees reacuteelles drsquoune station

drsquoeacutepuration existante

eacutevaluer les charges polluantes et les deacutebits agrave lrsquoentreacutee de la STEP

Calculer les dimensions des ouvrages de la STEP agrave partir de donneacutees de base (deacutebits

drsquoeffluent et charges polluantes)

chaque eacutetape du processus drsquoeacutepuration est preacutesenteacutee avec ses paramegravetres speacutecifiques

Proposer un critegravere de choix de variante de traitement agrave utiliser en comparant les valeurs

de la charge massique et la charge volumique avec celle de lrsquointervalle de chaque

variante

Creacuteer des fiches techniques pour reacutesumer les reacutesultats obtenus lors de la simulation

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 60: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre IV meacutethode et outils

47

IV1Introduction

Pour lrsquoeacutelaboration de cette application nous avons fait appel agrave plusieurs outils informatiques

ce qui nous a permis de faire les calculs plus aiseacutement

IV2 Outils informatiques utiliseacutes

Pour reacutealiser notre application nous avons utiliseacute

le langage de programmation C

Framework DotNet

IDE Visuel studio 2010

SGBDR (Microsoft Access)

IV21le langage de programmation C [12]

Crsquoest un langage de programmation orienteacute objet destineacute agrave deacutevelopper sur la

plateforme Microsoft NET deacuteriveacute de C et C++ ressemblant au langage Java2

Il est utiliseacute pour deacutevelopper des applications web ainsi que des applications de bureau

des services web des commandes ou des bibliothegraveques de classes

IV22Framework DotNet [13]

Le Framework NET sappuie sur la norme Common Language Infrastructure (CLI)

qui est indeacutependante du langage de programmation utiliseacute

Ainsi tous les langages compatibles respectant la norme CLI ont accegraves agrave toutes les

bibliothegraveques installeacutees (installables) dans lenvironnement dexeacutecution Il a pour but de

faciliter la tacircche des deacuteveloppeurs en proposant une approche unifieacutee agrave la conception

dapplications Windows ou Web tout en introduisant des faciliteacutes pour le deacuteveloppement le

deacuteploiement et la maintenance dapplications

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 61: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Chapitre IV meacutethode et outils

48

Il a besoin decirctre installeacute sur la machine de lutilisateur final rendant les applications

creacuteeacutees sous cet environnement impropres agrave un usage portable

IV23 IDE Visuel studio 2010 [14]

Visual Studio est un ensemble complet doutils de deacuteveloppement permettant de

geacuteneacuterer des applications Web ASPNET des Services Web XML des applications

bureautiques et des applications mobiles

Visual Basic Visual Cet Visual C++ utilisent tous le mecircme environnement de

deacuteveloppement inteacutegreacute (IDE) qui permet le partage doutils et facilite la creacuteation de solutions

agrave plusieurs langages Par ailleurs ces langages utilisent les fonctionnaliteacutes du

NET Framework qui fournit un accegraves agrave des technologies cleacutes simplifiant le

deacuteveloppement dapplications Web ASP et de Services Web XML

IV24 Microsoft Access [13]

Crsquoest un logiciel de Microsoft servant agrave creacuteer une base de donneacutees Il appartient agrave un

SGBDR (Systegraveme de Gestion de Bases de Donneacutees Relationnelles) De ce fait il utilise des

tables en relation

Les bases de donneacutees Access peuvent ecirctre importeacutees et exploiteacutees dans des logiciels de

deacuteveloppement comme Delphi Visual Basic Windev C++

La capaciteacute de donneacutees pouvant ecirctre geacutereacutees par MS Access est limiteacutee agrave 2 Gb

IV3Conclusion

Lrsquoutilisation de ces diffeacuterents outils informatiques nous a permis drsquoeacutelaborer ce logiciel

avec beaucoup de faciliteacute drsquoune part et nous permet eacutegalement drsquoapporter des modifications

sur lrsquoapplication en cas de besoin

Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
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Conclusion geacuteneacuterale

49

Conclusion geacuteneacuterale

Nous avons preacutesenteacute agrave travers ce travail un logiciel nommeacute Tech-epur V10 qui permet

en un laps de temps et avec beaucoup de faciliteacute de deacuteterminer les dimensions des ouvrages

drsquoune station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees et drsquoeacutevaluer la charge polluante agrave la sortie de cette

derniegravere

Ajouteacute agrave cela le fait que lrsquoon peut avoir agrave la fin une fiche technique bien deacutetailleacutee

rapportant toutes les informations concernant les deux eacutetapes majeures du calcul qui sont

lrsquoeacutevaluation des besoins en eau des cultures et le dimensionnement en question

Le programme Tech-epur V10 a eacuteteacute exeacutecuteacute et mis en exerce en lrsquoappliquant sur un

exemple concret qui est le dimensionnement de la station drsquoeacutepuration agrave boues activeacutees de

Biskra et on peut dire que le programme donne des reacutesultats rationnels et tregraves satisfaisants

Grace agrave cette preacutecision et cette fiabiliteacute on peut finalement annoncer avec audace que

le programme eacutelaboreacute fonctionne correctement et donne de tregraves bons reacutesultats il peut en

conseacutequence ecirctre utiliseacute sans aucune crainte en servant comme outil drsquoaide de prise de

deacutecision

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage
Page 63: MEMOIRE DE MASTER - ENSHlibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these... · de déterminer les dimensions d’une station d’épuration des eaux usées à boues activées à partir

Reacutefeacuterences bibliographiques

Agence de lrsquoeau France Artois Picardie Article Le fonctionnement drsquoune station

drsquoeacutepuration [1]

Agence de lrsquoeau France ONEMAArticle Fiche eacutepuration de lrsquoeau [2]

Clarke energy entreprise-ingeacutenierie installation maintenance Article fiche de Gaz

de station drsquoeacutepuration [8]

Djamel BELAID juillet 2012 Article boues des stations drsquoeacutepuration de lrsquoor brun

pour nos champs [5]

Futura planegravete revue Traiter les eaux useacutees avec le proceacutedeacute agrave boue activeacutee [15]

GAID Edition Office des publications universitaires (Alger) 1985 Epuration

biologique des eaux useacutees urbaines [9]

Hakima EL HAITE 12avril2010These obtention du grade de Docteur de lrsquoEcole

Nationale Supeacuterieure des Mines de Saint-Etienne Speacutecialiteacute Sciences et Geacutenie de

lrsquoEnvironnement [3]

MGHARZOULI Chef de Station drsquoEpuration de la ville de Seacutetif ONA- Zone de

Seacutetif 2503 2014Article Investir dans le deacuteveloppement durable La reacuteutilisation

des eaux useacutees eacutepureacutees[6]

Mohamed KESSIRA Algeacuterie 2013Article valorisation des eaux useacutees eacutepureacutees en

irrigation[4]

SUEZ entreprise Meacutemento deacutegerment de SUEZ [10]

Les sites web

httpswwwsafewaterorg [7]

httpswwwprodinrainrafr [11]

httpswwwopenclassroom [12]

httpsmicrosoftcom [13]

httpswwwvisualstudiocom [14]

  • o Le deacutegrillage