CONCEPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’EL ATTAF (W.AIN DEFLA)

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CONCEPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’EL ATTAF (W.AIN DEFLA)

Option : Conception des Systèmes D'assainissement.

sommaire

Introduction générale

Chapitre I : Généralités sur les eaux usées et les procédés d'épuration

I. 1 Introduction…………………………………………………………...……….. 01
I.2 Caractéristiques des eaux usées……………………………………………….... 01
   I.2.1 Origine des eaux usée………………………………………………………..01
         I.2.1.1 Les eaux usées domestiques………………………………………...... 01
         I.2.1.2 Les eaux usées industrielles…………………………………………... 01
         I.2.1.3 Les eaux de ruissellement…………………………………………….. 02
   I.2.2 Origine de la pollution dans les eaux usées………………………………….02
         I.2.2.1 La pollution organique………………………………………………... 02
         I.2.2.2 La pollution microbiologique…………………………………………. 02
         I.2.2.3 La pollution minérale…………………………………………………. 02
   I.2.3 Les principaux paramètres de la pollution……………………………………02
         I.2.3.1 Paramètres physiques………………………………………………….. 02
         I.2.3.2 Paramètres chimiques………………………………………………….. 04
         I.2.3.3 Les paramètres complémentaires………………………………………. 05
         I.2.3.4 Paramètres biologiques……………………………………………….... 06
  I.2.4 Les normes des eaux résiduaires…………………………………………….... 06
I.3 Les différents procédés d'épuration…………………………………………......... 07
  I.3.1 Prétraitements………………………………………………………………..... 07
        I.3.1.1 Le dégrillage…………………………………………………………….. 07
        I.3.1.2 Le dessablage………………………………………………………….… 08
        I.3.1.3 Le dégraissage – déshuilage…………………………………………….. 08
        I.3.1.4 Le tamisage…………………………………………………………........ 08
  I.3.2 Traitement primaire………………………………………………………...…. 09
  I.3.3 Traitement secondaire……………………………………………………….... 09
        I.3.3.1 Principe…………………………………………………………………..09
        I.3.3.2 Technique d'épuration biologique………………………………………. 10
                 I.3.3.2.1 Traitements extensifs…………………………………………… 10
                 I.3.3.2.21 Traitements intensifs……………………………………..……. 11
  I.3.4 Décantation secondaire……………………………………………………….. 17
  I.3.5 Traitement tertiaire…………………………………………………………..... 17
  I.3.6 Traitement des boues………………………………………………………..… 18
I.4 Conclusion et choix de la filière de traitement des eaux……………………......... 19

Chapitre II : Aspect général de la ville d'EL ATTAF

II.1 Introduction ………………….………….…………………………………....... 20
II.2 Présentation de la ville EL Attaf……………………………………………...... 20
   II.2.1 Situation géographique…………………………………………………….. 20
   II.2.2 Situation administratif………………………………………………........... 20
   II.2.3 Situation climatique……………………………………………………....... 21
         II.2.3.1 Les températures……………………………………………………... 21
         II.2.3.2 Les vents……………………………………………………………... 22
         II.2.3.3 L'évaporation………………………………………………………… 22
         II.2.3.4 Pluviométrie…...................................................................................... 23
  II.2.4 Situation démographique……………………………………………..............24
II.3 Situation actuelle de l'alimentation en eau potable…………………………... ....25
II.4 Situation de réseau d'assainissement…………………………………………..... 26
II.5 Situation de la décharge publique de la ville El Attaf… ……………………...... 27
II.6 Choix du site de l'implantation de la station d’épuration……………………...... 27
II.7 Implantation de la station……………………………………………………...... 28
II.8 Récapitulation………………………………………………………………....... 29

Chapitre III : Enquête de pollution

III.1 Introduction………………………………………………………………......... 30
III.2 Détermination de la capacité hydraulique de la station……………………….. 30
     III.2.1 Choix de la norme unitaire de la consommation……………………...…. 30
     III.2.2 Calcul des besoins en eau………………………………………………... 31
            III.2.2.1 Besoin domestique……………………………………………..…. 31
            III.2.2.2 Les équipements…………………………………………………... 31
     III.2.3 Estimation des débits des eaux usées……………………………………..33
     III.2.4 Détermination de nombre équivalent habitant…………………………... 33
III. 3 Prélèvement et échantillonnage……………………………………………… 34
     III.3.1 Conservation des échantillons…………………………………………... 34
     III.3.2 Nombre de point de prise d'échantillon…………………………………. 35
     III.3.3 Paramètres à analysés………………………………………………….... 36
     III.3.4 Les résultats analytiques……………………………………………….... 37
     III.3.4 Interprétation des résultats………………………………………………. 38
     III.3.5 Détermination des charges polluantes………………………………..…. 40
III.4 Conclusion…………………………………………………………………..... 41

chapitre IV : Procédé d’épuration par boues activées

IV.1 Introduction ………………………………………………………………….. 42
IV.2 Composants d’une unité biologique …………………………………………. 42
IV.3 Classement des procédés par boues activées ……………………………….... 43
    IV.3.1 Choix du procédé d’épuration …………………………………………... 44
           IV.3.2.2 Le Traitement Secondaire (Clarificateur)…………………..……... 46
           IV.3.2.3 Traitement Tertiaire (Désinfection) ………………………………. 46
           IV.3.2.4 Traitement Des Boues …………………………………………….. 47
    IV.3.3 Théorie de l’épuration par boue activée …………………………………. 47
           IV.3.3.1 Evolution de la matière organique en présence d’une masse bactérienne….. 48
IV.4 Paramètres influençant le processus épuratoire ……………………………..... 49
    IV.4.1 Avantages et inconvénients……………………………………………….. 50
IV.5 Conclusion …………………………………………………………………..... 50

chapitre V : DIMENSIONNEENT DE LA STATION

V.1 Introduction…………………………………………………………………...... 51
V.2 Les prétraitements…………………………………………………………....… 51
   V.2.1 Dégrilleur…………………………………………………………………... 52
         V.2.1.1 Formules et lois permettant le dimensionnement……………………. 52
                  A Horizon 2025……………………………………………………    … 52
                  B Horizon 2040………………………………………………………… 53
   V.2.2 Conclusion…………………………………………………………………. 54
   V.2.3 Déssableur – dégraisseur…………………………………………………... 55
         V.2.3.1 Calcul du Déssableur – dégraisseur…………………………………. 55
         V.2.3.2 Base de dimensionnement du déssableur……………………………. 55
         V.2.3.3 Calcul des quantités des matières éliminées par le déssableur………. 58
V.3 Traitement primaire…………………………………………………………..... 59
   V.3.1 Les différents types de décanteurs ……………………………………….... 60
   V.3.2 Dimensionnement du décanteur primaire………………………………….. 60
   V.3.3 Calcul de la quantité des boues éliminées……………………………….…. 61
V.4 Traitement secondaire………………………………………………………....... 64
   V.4.1 Choix de la variante ………………………………………………………... 64
                  A Étude de la variante à moyenne charge ……………………………… 64
         V.4.1.2 Bassin d'aération………………………………………………….…... 65
         V.4.1.3 Dimensionnement du bassin d'aération……………………………..… 65
         V.4.1.4 Calcul des besoins en oxygène……………………………………..…. 67
         V.4.1.5 Les différents systèmes d'aération…………………………………..… 68
         V.4.1.6 Détermination les caractéristiques de l'aération…………………….… 68
         V.4.1.7 Bilan des boues……………………………………………………..…. 69
V.5 Décanteur secondaire (clarificateur)………………………………………......… 72
   V.5.1 Dimensionnement du décanteur secondaire (clarificateur)…………….……. 72
                  B Étude de la variante à faible charge ………………………………..…. 75
V.6 Dimensionnement du basin d’aération……………………………………......…. 75
   V.6.1 Besoin en oxygène ………………………………………………………….. 76
   V.6.2 Calcule de l’aérateur de surface à installer………………………………….. 78
   V.6.3 Bilan de boues ………………………………………………………………. 78
V.7 Dimensionnement du décanteur secondaire (clarificateur)……………….......…. 81
V.8 La désinfection ……………………………………………………………......… 84
   V.8.1 Introduction …………………………………………………………………. 84
   V.8.2 Dose du chlore à injecter ……………………………………………………. 84
         V.8.2.1 Horizon 2025 ………………………………………………………...... 84
                  V.8.2.1.1 La dose journalière ……………………………………………. 84
                  V.8.2.1.2 Calcul de la quantité du javel pouvant remplacer la quantité du chlore.... 84
                  V.8.2.1.3 La quantité d’hypochlorite nécessaire …………………...……. 84
                  V.8.2.1.4 La quantité annuelle d’hypochlorite ……………………...…… 85
         V.8.2.2 Horizon 2040 ………………………………………………………….. 85
                  V.8.2.2.1 La dose journalière…………………………………………….. 85
                  V.8.2.2.2 La quantité d’hypochlorite nécessaire ……………………...…. 85
                  V.8.2.2.3 La quantité annuelle d’hypochlorite ……………………..…… 85
V.9 Traitement des boues……………………………………………………….....… 86
   V.9.1 Introduction ……………………………………………………………….... 36
   V.9.2 Variante à moyenne charge …………………………………………………. 87
         V.9.2.1 Stabilisation des boues ……………………………………………..…. 87
         V.9.2.2 Epaississement des boues …………………………………………..… 88
                  V.9.2.2.1 Epaississement par décantation ……………………….……… 88
                  V.9.2.2.2 Epaississement par flottation …………………………..……... 88
         V.9.2.3 Déshydratation des boues ………………………………………..…… 88
                  V.9.2.3.1 Déshydratation sur lits de séchage………………………..…... 88
                  V.9.2.3.2 Déshydratation mécanique ………………………………..….. 88
                  V.9.2.3.3 Déshydratation naturelle (séchage thermique) …………..…… 89
         V.9.2.4 Choix de la filière de traitement de boues ……………………………. 89
                               A Variante a moyenne charge………………………….……….. 89
V.9.3 Dimensionnement pour Horizon 2025 ……………………………………….. 89
         V.9.3.1 Dimensionnement de l’épaississeur ………………………………..… 89
         V.9.3.2 Dimensionnement du digesteur …………………………………...….. 90
         V.9.3.3 Dimensionnement du lit de séchage ………………………………...... 92
V.9.4 Dimensionnement pour Horizon 2040 ………………………………….……. 93
         V.9.4.1 Dimensionnement de l’épaississeur ……………………………….…. 93
         V.9.4.2 Dimensionnement du digesteur …………………………………….… 94
         V.9.4.3 Dimensionnement du lit de séchage ………………………………..… 95
                              B Variante à faible charge ………………………………………. 97

chapitre VI : Calcul Hydraulique

VI.1 Introduction………………………………………………………...............…. 98
     VI.1.2 Données de base…………………………………………….......……….. 98
     VI.1.3 Détermination du débit déversée vers l'exutoire naturel………................ 98
     VI.1.4 Calcul du diamètre du collecteur principal……………………...........…. 99
     VI.1.5 Calcul des niveaux d'eau dans le collecteur principal………………….. 100
     VI.1.6 Calcul de la longueur du déversoir…………………………………....... 101
VI.2 Dimensionnement de la station de relevage…………………………………. 101
     VI.2.1 Station de relevage des eaux usées avec le réservoir d'amortissement..... 101
     VI.2.2 Le volume du bassin d’amortissement…………………………….......... 102
VI.3 Profil hydraulique …………………………………………………………..... 104
     VI.3.1 Côtes du terrain naturel des ouvrages…………………………………… 105
     VI.3.2 Calcul des pertes de charges, diamètres et des longueurs des conduites reliant les
ouvrages de la station d’épuration ………………………………………………… 105
          VI.3.2.1 Calcul des longueurs des conduites reliant les ouvrages................... 105
          VI.3.2.2 Calcul des diamètres des conduites reliant les ouvrages ainsi que les pertes
de charges……………………………………………………………………........... 106
          VI.3.2.3 Calculs des cotes piézométriques et cotes de radier des différents ouvrages.. 108
VI.4 Dimensionnement de la conduite de fuite …………………………….....…… 110
VI.5 Dimensionnement de la conduite By-pass ……………………………...…….. 111

Chapitre VII: Etude économique

VII.1 Introduction………………………………………………………..............….. 112
VII.2 Coût de la variante: traitement par boues activées à moyenne charge……..…. 112
      VII.2.1 Coût d'investissement………………………………………………........ 112
      VII.2.2 Coût de fonctionnement………………………………………………… 115
VII.3 Coût de la variante: traitement par boues activées à faible charge………….... 117
      VII.3.1 Coût d'investissement…………………………………………………… 117
      VII.3.2 Coût de fonctionnement………………………………………………… 119
VII.4 Conclusion…………………………………………………………………….. 120

Chapitre VIII: Boues d’épurations

Premier Partie: Caractéristiques et traitement des boues d’épuration

VIII Introduction…………………………………………………………………...... 122
VIII.1 Caractéristiques des boues d'épuration……………………………………….. 122
        VIII.1.1 Origine et composition des boues d'épuration……………………...…. 122
        VIII.1.2 Propriétés des boues…………………………………………………… 124
                  VIII.1.2.1 Propriétés physiques……………………………………...…… 124
                  VIII.1.2.2 Propriétés chimiques……………………………………...…… 125
                  VIII.1.2.3 Propriétés biologiques…………………………………………. 126
VIII.2 Traitement des boues………………………………………………………...… 128
       VIII.2.1 Les objectifs du traitement des boues………………………………….... 128
       VIII.2.2 Filières de traitement de boues………………………………………….. 128
                 VIII.2.2.1 Stabilisation des boues……………………………………….…. 129
                 VIII.2.2.2 Épaississement des boues………………………………….…… 130
                 VIII.2.2.3 Conditionnement des boues……………………………….……. 131
                 VIII.2.2.4 Déshydratation des boues………………………………….……. 132

Deuxième partie : Valorisation agricole des boues d’épuration

VIII.3 Élimination finale des boues d'épuration……………………………………....... 135
       VIII.3.1 La valeur agronomique des boues d'épuration…………………………..... 135
       VIII.3.2 L'épandage agricole des boues d'épuration……………………………….. 138
                 VIII.3.2.1 Les principaux types de boues proposées à l'épandage en agriculture…. 138
                 VIII.3.2.2 Les processus d'épandage………………………………………… 139
                 VIII.3.2.3 Les matériels d'épandage………………………………………..... 139
       VIII.3.3 Compostage des boues dépuration………………………………………… 142
                 VIII.3.3.1 Principe du compostage……………………………………...…… 142
                 VIII.3.3.2 Utilisation du compost………………………………………...….. 142
       VIII.3.4 L'incinération des boues d'épuration………………………………………. 143
       VIII.3.5 Mise en décharge………………………………………………………….. 144
VIII.4 Stockage des boues d'épuration………………………………………………...... 145
VIII.5 La législation concernant l'épandage des boues d'épuration…………………...... 145
       VIII.5.1 Les grands axes de la nouvelle réglementation…………………………… 146
       VIII.5.2 Dans les pays de l'Union européenne…………………………………...… 146
       VIII.5.3 Quelques prises de positions récentes…………………………………….. 147
VIII.6 Conclusions………………………………………………………………...……. 148

Conclusions générale

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