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DIMENSIONNEMENT DES FILIERES DE TRAITEMENT A BOUES ACTIVEES

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by

Houda Hachmi

on 29 June 2014

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Transcript of DIMENSIONNEMENT DES FILIERES DE TRAITEMENT A BOUES ACTIVEES

Sommaire
Introduction
Évaluation de la qualité des eaux de baignade
DIMENSIONNEMENT DES FILIERES DE TRAITEMENT A BOUES ACTIVEES AU SEIN DE LA STEP-TANGER
UNIVERSITE ABDELMALEK ESSAADI
FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES-TANGER

PROJET DE FIN D’ETUDES
Année Universitaire : 2013 – 2014
Presenté par :
HACHMI Houda

Encadré par :
Pr. EL ARRIM Abdelkrim
Mr. AMAROUCHE Hicham

Présentation de la zone d'étude
Méthodologie de travail
Résultats et discussion
Conclusion et perspectives
Le management environnemental est un volet qui est au centre de débats internationaux et nationaux.
La gestion des eaux usées fut toujours l’un des défis principales au Maroc.
Cependant, la maîtrise des impacts négatifs du rejet des effluents sur l’environnement et la santé publique s'avére être une nécessite impérieuse.
Introduction
Cadre géographique
Latitude : 36°

Longitude : 6°

Altitude : 139m



Cadre géologique
Nappes
Faciès sédimentaires
Unité de Tanger ;
La nappe de Melloussa ;
Les nappes de Béni-Ider et Tisirène;
La nappe Numidienne.

Un faciès sableux;
Un faciès vaseux;
Un faciès mixte.

- La pluviométrie moyenne annuelle vaut 801.9 mm, dont 70% tombent entre les mois Novembre et Mars
- Les températures moyennes varient entre 12,5°C en Janvier et 24°C en Août.
- Un climat fortement méditerranéen influencé par l’océan atlantique.
Cadre climatique
Les vents dominants sont :
- Le Levanter ;
- Le Poniente ;
- Les Vendavales .

Le niveau maritime
La marée
- La marée est de type semi-diurne à légère inégalité diurne.

- La durée moyenne d'une marée montante est de 6h05' et celle de la marée descendante est de 6h15'.


Fluctuations atmosphériques

- Les dénivellations climatiques par rapport au niveau de la marée varient entre - 0,2 et +0,5 m.

- Les vents d'Ouest provoquent des surélévations .

- Les vents d'Est engendrent des abaissements de niveau.
Courants
- La différence de niveau amorce un apport des eaux atlantiques de surface, formant un courant.

- Son épaisseur est de l'ordre de 35 m.
Courants de marée
- Les courants sont beaucoup plus faibles que ceux dans le détroit de Gibraltar.

- Ils portent, en flot, vers le Cap Malabata et, en jusant, vers Tanger.
Hiver
Printemps
Été
Automne
Figure : Profil de la température maritime dans la zone de Tanger au Printemps
Figure : Profil de la température maritime dans la zone de Tanger en Été
Figure : Profil de la température maritime dans la zone de Tanger en Automne.
Figure : Profil de la température maritime dans la zone de Tanger en Hiver
Température(°C)
Profondeur(m)
Température(°C)
Profondeur(m)
Température (°C)
Profondeur (m)
été
Température (°C)
Profondeur (m)
Hiver
Printemps
Été
Automne
Figure : Profil de la salinité dans la zone de Tanger au Printemps
Figure : Profil de la salinité dans la zone de Tanger en Été
Figure : Profil de la salinité dans la zone de Tanger en Automne.
Figure : Profil de la salinité dans la zone de Tanger en Hiver
Température(°C)
Profondeur(m)
Température(°C)
Profondeur(m)
Température (°C)
Profondeur (m)
été
Température (°C)
Profondeur (m)
Volume
V(b.aér)=L0/Cv
Avec : Lo : La charge polluante mesurée à l’entrée de la station (kg/j) ;
Cv : La charge volumique (kg DBO5/m3/j).

Zone d'étude
Indicateurs microbiologiques
Les Escherichia coli
Les entérocoques intestinaux

Méthodologie de travail
Paramètres relatifs à l’assainissement de la ville
Le débit journalier moyen :
Cdep(m3/j) = Qmd/(0.8)
Qmd(m3/j)= Word
Dotation en eau potable :
EH= 〖Qmd (m3/j))/(0,8*C(moy)dep(m3/j))
Équivalent habitant :
Qj(m3/j) =Rejet spécifique (m3/hab/j)*EH
Débit journalier selon EH :
D'où : Rejet spécifique = 0,8*C(moy)dep(m3/j)
Le débit moyen horaire journalier :
Qm= Qj/24 (m3/h)
Débit de pointe à temps sec :
Qp= Cp* Qm
Pour Qm > 2,8 l/s : Cp=1,5 +((2,5)/√(Qm))
Pour Qm < 2,8 l/s : Cp=3

Charge polluante
Cp=Cp(g/hab/j) * Nombre EH
[Cp] (mg/l) = (Cp (mg de Cp/J))/(Qj (l/j))
Dimensionnement des ouvrages du prétraitement
Bassin d’orage
L
h
l
V (m3)= L*l*h
Fosse à bâtard
V (m3)= L*l*h

l
L
h
Dégrilleur
Largeur des grilles
la méthode de kirschmer : L= (S.sin⁡α)/(hmax.(1-β).δ)
δ : Coefficient de colmatage de la grille
⁡α : Angle d’inclinaison de la grille par rapport à l’horizontal
hmax : Hauteur maximale d’eau admissible sur la grille
β : Fraction de surface occupée par les barreaux ; β = e/(e+d)
Avec e : espacement des barreaux ;
d : épaisseur des barreaux.

- S : Section mouillée de la grille ; S(m2)= Qp/V
Avec : Qp : Débit de pointe en temps sec (m 3/ s) ;
V : Vitesse d’écoulement de l’effluent en (m/s) entre les barreaux.

Pertes de charge
- Dh : Perte de charge en mètre d’eau ;
- d : Largeur maximale d’un barreau (m) ;
- e : Espacement entre les barreaux (m) ;
- V : Vitesse d’approche ou vitesse de l’eau devant la grille (m/s) ;
- a : Angle d’inclinaison de la grille, par rapport à l’horizontale ;
- b : Coefficient de forme des barreaux ;
- g : Accélération de la pesanteur 9,81 (m/s).

La perte de charge est calculée par la formule suivante : word
Vmoyen= (Vmin+Vmax)/2

Avec : Vmin (m3/j) = EH*5 (l/hab/an )/365
Vmax (m/3j) = EH*10 (l/hab/an )/365

volume des déchets retenus
Dessableur/déshuileur
La surface vaut: Sh (m2) =Qp (m3/h) / Va (m/h) ;
Le volume : V (m3) =Qp / Ts ;
La hauteur d’eau est : h(m)= (V(m3))/(Sh(m2)).
Débit d’air à injecter : Qair = a.Qp
Avec : a : Le volume d’air à injecter par m3 d’eau à traiter ;

Bassin d’aération
Cm= DBO5(kg/j)/MVS(kg)
Le rapport entre la nourriture et la masse de micro-organismes disponibles pour la consommer pour une période donnée.
Charge polluante
Charge massique
Charge volumique
La charge volumique correspond à la quantité de nourriture reçue par jour et par m3 de bassin.
Cv= Cm*[Cb]
Avec : [Cb] = Concentration des boues dans le bassin d’aération en g/l.
D’où :
Lo : La charge polluante mesurée à l’entrée de la station (kg/j) ;
Lf : La charge polluante mesurée à la sortie de la station (kg/j);
Lo-Lf : La charge organique à éliminer.

n (%) = (L0-Lf) / L0
Rendement
Méthodologie de travail
Paramètres relatifs aux boues


Masse des boues
Mb(kg)= L0 (Kg/j)/Cm(kgDBO5/kg MVS/j)
Concentration en boues
[Cb](g/l)=Mb/V(b.aér)
Dimensions du bassin
Sb(m2) = V/h
V= Volume du bassin d’aération (m3)
h= Hauteur du bassin (m)

La longueur et la largeur du bassin
I=Sb/L
L= Longueur du bassin d’aération (m) ;
l = Largeur du bassin d’aération (m) ;
S = Surface du bassin d’aération (m2).

Temps de séjour
Ts=V(b.aér)/Q
D’où : Ts : Temps de séjour dans le bassin d’aération (h);
V(b.aér) : Volume du bassin d’aération (m3) ;
Q : Débit en eaux destinées au traitement (m3/h).

Qualité de l’effluent à la sortie
Sfb=S0/(1+(K.[C'a ].Ts.(1,02)^(T-20)))
Sfb : 〖DBO〗5 à la sortie (mg/l) ;
S0 : 〖DBO〗5 à l’entrée (mg/l) ;
K : Coefficient cinétique de dégradation (K= 0,4 pour une eau usée domestique) ;
[C'a] : Concentration en matières actives dans le bassin d’aération
Soit 50% de la concentration en boues [Cb ] où [C'a ]= [Cb]/2=4/2=2 mg/l ;
Ts : Temps de séjour (h) ;
T : Température moyenne de l’eau (30°C).

Le rendement épuratoire
R(%)=(So-Sfb)/So
Besoins en oxygène
La quantité d’air nécessaire :
Q(O2)= (a'.Q.Le )+b'.[C'.a].V
a’ : Coefficient respiratoire pour la synthèse cellulaire (a'= 0,66);
Le : Concentration de DBO5 en mg/l ;
a'.Le : Quantité d’oxygène nécessaire pour la synthèse cellulaire (kg d’O2 / h) ;
b’ : Consommation d’oxygène pour le métabolisme endogène par gramme de matière active (g d’O2/g.MVS/j).
Avec : a’= 0,66 ; b’= 0,07 ; [C'a]= 2Kg /m3

Paramètres relatifs à l’aération
Wm=Sb.Pa
Wm : Puissance du brassage pour toute la surface du bassin (Kw) ;
Pa : Puissance absorbée par m2 de bassin d’aération (W/m²) ;
Sb : Surface du bassin (m2).

Puissance de brassage
Transfert d’oxygène

D’où : No : La quantité totale d’oxygène transférée par unité de surface (KgO2/Kw.h) ;
Pa : Puissance absorbée par m2 de bassin d’aération (W/m²).

coefficient de transfert d’oxygène
Quantité totale d’oxygène transféré par unité de surface
NO=(1,98.10^(-3).Pa )+1
N=(NO*(b* 〖[O_2 ]〗_s-[O_2 ]*a*q^(T-20))/〖[O_2 ]〗_s
N : Coefficient de transfert d’oxygène (KgO_2/Kw) ;
No : La quantité totale d’oxygène transférée par unité de surface (KgO_2/ Kw.h) ;
a : Facteur de correction reliant le coefficient global de transfert de matières (k), de l’eau pure à celle de l’eau usée = (k (eau usée) )/(K(eau pure)) = 0,9 pour une eau usée urbaine ;
[O_2 ] =1,5 mg/l, Concentration d’oxygène dissous dans la masse liquide à T° = 30°C ;
b :………………………. =([O2 ]s (eau usée))/([O2 ]s (eau pure)) = 0,9 ;
[O_2 ]s =9,2mg/l, Concentration en oxygène dissous à saturation dans les conditions normales
q = 1,02.

La puissance nécessaire à l’aération
Wa= Q(O2)/N
Wa : Puissance nécessaire à l’aération (Kw) ;
Q(O2) : Débit d’injection d’oxygène dans le bassin d’aération (KgO2/h) ;
N : Coefficient de transfert d’oxygène(KgO_2/Kw).

Nombre d’aérateurs à mettre en service
n=Wa/Wm
Wa : Puissance nécessaire à l’aération (KW) ;
Wm : Puissance du brassage pour toute la surface du bassin (KW).

Besoin en énergie de l’aérateur
E= Q(O2)/Es
Q(o2) : Débit fourni en oxygène de ventilation (KgO2/h) ;
Es : Apport spécifique en énergie des aérateurs (KgO_2/Kw.h).
Il est à signaler que lors du fonctionnement normal, l’apport spécifique en énergie des aérateurs est de l’ordre de
1,5 jusqu’à 1,8KgO2/Kw.h.
Clarificateur
Surface horizontale
Sh=Qp/Vc
Sh : Surface horizontale du clarificateur (m2) ;
Qp : Débit de pointe (m3/h) ;
Vc : Vitesse de chute (0,9 m/s).
Volume
V= Qp*Ts
V : Volume du clarificateur (m3) ;
Qp : Débit de pointe (m3/h) ;
Ts : Temps de séjour (h).

Hauteur
H=V/Sh
H : Hauteur du clarificateur (m) ;
Sh : Surface horizontale du clarificateur (m2) ;
V : Volume du clarificateur (m3).

Diamètre
D= √(4.Sh/p)
D : diamètre de décanteur (m) ;
Sh : Surface horizontale du clarificateur (m2).
Tableau : Résultats en Entérocoques Intestinaux sur la baie de Tanger.
Tableau : Résultats en Escherichia Coli sur la baie de Tanger.
Résultats du classement des eaux de baignade de la baie de Tanger
Tableau : Débits mensuels et journaliers moyens des derniers douze mois.
Dimensionnement des ouvrages du prétraitement
Bassin d’orage
Fosse à bâtard
L= 12 m
l= 12m
h = 8m
V=1152 m3
L= 3 m
l= 3m
h = 6,40m
Fosse à bâtard
2019:
Ouverture d'une autre vanne à vérins hydrauliques
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