Généralités sur Eaux Usées Urbaines

Les cours d’eau ont une capacité naturelle d’autoépuration. Celle-ci a pour effet de consommer de l’oxygène; ce qui n’est donc pas sans conséquences sur la faune et la flore aquatiques. Lorsque l’importance d’un rejet excède cette capacité, la détérioration de l’environnement peut être durable. Il est donc indispensable d’épurer les eaux usées avant de les rejeter en milieu naturel. En effet, les zones privées d’oxygène entraînent la mort de la faune et de la flore ou créent des barrières infranchissables, empêchant notamment la migration des poissons. La présence excessive de phosphates, en particulier, favorise le phénomène d’eutrophisation; c’est-à-dire, la prolifération d’algues qui nuit à la faune aquatique, peut rendre la baignade dangereuse et perturbe la production d’eau potable [4]. Les eaux de surfaces constituent un écosystème où règne une communauté d’êtres vivants qui établissent des relations et interactions entre eux et leur milieu.

Dans ce système fragile, un seul facteur de l’écosystème qui est modifié: c’est l’équilibre qui est perturbé. C’est ainsi que la présence ou la surabondance d’un élément dans un écosystème dont il est normalement absent constitue une pollution. Nos eaux usées contiennent de nombreux éléments polluants. Ces polluants s’ils se retrouvent directement dans les milieux naturels, perturbent les écosystèmes. Face à cette situation, les eaux usées nécessitent d’être traitées avant leur évacuation dans le milieu récepteur [8]. Les eaux usées sont toutes les eaux qui parviennent dans les canalisations d’eaux usées et dont les propriétés naturelles ont été transformées par les utilisations domestiques, les entreprises industrielles, agricoles et autres. On englobe, aussi, les eaux de pluie qui s’écoulent dans ces canalisations [9].

Le traitement primaire

Le traitement « primaire » fait appel à des procédés physiques, avec filtration et décantation plus ou moins aboutie, éventuellement assortie de procédés physicochimiques, tels que la coagulation- floculation : A/ La Coagulation floculation: La turbidité et la couleur d’une eau sont principalement causées par des particules très petites, dites particules colloïdales. Ces particules, qui peuvent rester en suspension dans l’eau durant de très longues périodes, peuvent même traverser un filtre très fin. Par ailleurs, puisque leur concentration est très stable, ces dernières n’ont pas tendance à s’accrocher les unes aux autres. Pour les éliminer, on a recours aux procédés de coagulation et de floculation. * La coagulation a pour but principale de déstabiliser les particules en suspension, c’est-à-dire de faciliter leur agglomération. En pratique, ce procédé est caractérisé par l’injection et la dispersion rapide de produits chimiques : sels minéraux cationiques. * La floculation a pour objectif de favoriser, à l’aide d’un mélange lent, les contacts entre les particules déstabilisées. Ces particules s’agglutinent pour former un floc qu’on peut facilement éliminer par les procédés de décantation et de filtration [8].

La décantation:

La décantation est un procédé qu’on utilise dans, pratiquement, toutes les usines d’épuration et de traitement des eaux. Son objectif est d’éliminer les particules dont la densité est supérieure à celle de l’eau par gravité. La vitesse de décantation est en fonction de la vitesse de chute des particules, qui elle-même est en fonction de divers autres paramètres parmi lesquels : grosseur et densité des particules. Les matières solides se déposent au fond d’un ouvrage appelé « décanteur » pour former les boues « primaires ». Ces dernières sont récupérées au moyen de systèmes de raclage. L’utilisation d’un décanteur lamellaire permet d’accroître le rendement de la décantation. Ce type d’ouvrage comporte des lamelles parallèles inclinées, ce qui multiplie la surface de décantation et accélère donc le processus de dépôt des particules. La décantation est encore plus performante lorsqu’elle s’accompagne d’une floculation préalable [19]. C/ La filtration: La filtration est un procédé physique destiné à clarifier un liquide, qui contient des matières solides en suspension en le faisant passer à travers un milieu poreux. Les solides en suspension, ainsi retenus par le milieu poreux, s’y accumulent ; il faut donc nettoyer ce milieu de façon continue ou de façon intermittente. La filtration, habituellement précédée des traitements de coagulation-floculation et de décantation, permet d’obtenir une bonne élimination des bactéries, de la couleur, de la turbidité et, indirectement, de certains goûts et odeurs [8].

•Lagunage aéré: Le lagunage aéré est un grand réacteur, extérieur, aérobie et mélangé. Les aérateurs mécaniques fournissent l’oxygène et maintiennent les organismes aérobies suspendus et mélangées avec l’eau usée pour atteindre un taux élevé de dégradation de la matière organique et d’élimination des nutriments [34]. Le mélange et l’aération accrus des unités mécaniques signifient que les bassins peuvent être plus profonds et tolérer des charges organiques beaucoup plus élevées qu’un lagunage simple. L’aération accrue favorise une meilleure dégradation organique et élimination des microbes pathogènes. Aussi, parce que l’oxygène est apporté par les unités mécaniques et non pas par la photosynthèse, les bassins peuvent fonctionner dans les climats plus nordiques. Les eaux à traiter devraient être contrôlées et prétraitées pour enlever les ordures et les particules grossières pouvant endommager les aérateurs [34]. Puisque les unités d’aération mélangent le bassin, un bassin de décantation est exigé pour séparer l’effluent des solides. Le faible besoin en surface (comparée à une lagune de maturation) signifie qu’il est approprié pour le milieu rural et péri-urbain. Le bassin devrait être construit avec une profondeur de 2 à 5 m, et devrait avoir un temps de rétention de 3 à 20 jours [34]. Pour empêcher l’infiltration dans le sol, le bassin devrait avoir un revêtement qui peut être de l’argile, de l’asphalte, de la terre compactée ou tout autre matériel imperméable. On peut utiliser le déblai pour construire une digue de protection du bassin contre les ruissellements et l’érosion [34].

•Lagunage à microphytes : C’est le plus couramment utilisé et le plus simple à mettre en oeuvre. En effet il suffit de créer un bassin de faible profondeur où l’eau va stagner pendant une période plus ou moins longue permettant aux microphytes (les algues planctoniques) de se développer en consommant la pollution azotée et phosphatée. Dans la plupart des cas un certains nombres d’espèces de végétaux aquatiques parviennent à se développer sur les berges permettant ainsi une épuration plus poussée. Toutefois un nombre incalculable de bactéries se développent dans ce bassin et la minéralisation de la matière organique est favorisée. Les UV du soleil leur servent de source d’énergie et elles se développent ainsi. Des bactéries capables de faire la photosynthèse sont appelées cyanobactéries. Elles sont toxiques pour l’homme. Le lagunage à microphytes est souvent le premier bassin d’une station de lagunage car ce traitement est insuffisant et nécessite un lagunage à macrophyte [35].

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Table des matières

Introduction Générale
Chapitre I : Généralités sur Eaux Usées Urbaines
I.Introduction
I.1. Définition des eaux usées
I.2. Origine et composition des eaux usées
Les eaux usées domestiques
Les eaux industrielles
Les eaux agricoles
Les eaux pluviales
I.3. Définition de la pollution
I.4. Les différents types de pollution
La pollution physique
La pollution chimique
La pollution biologique
I.5. Origine de la pollution
a) La pollution domestique
b) La pollution par matière en suspension
c) La pollution par les substances chimiques
d) La pollution urbaine
e) La pollution agricole
f) La pollution industrielle
I.6. Normes de rejets des eaux usées
I.6.1. Normes internationales
I.6.2. Normes de rejet appliquées en Algérie
I.7. Conclusion
Chapitre II: Différents Procédés d’Epuration des Eaux Usées
II.1. Introduction
II.2. Les étapes de traitement des eaux usées
II.2.1. Les prétraitements
Le dégrillage
Le dessablage
Le dégraissage – déshuilage
II.2.2. Le traitement primaire
La Coagulation floculation
La décantation
La filtration
II.2.3. Le traitement secondaire (biologique)
traitement anaérobies
Traitement aérobie
Les lits bactériens
Les boues activées
A/ Paramètres de fonctionnement
La charge massique Cm
La charge volumique Cv
Recyclage des boues
Indice de MOLHMAN
Décantabilité des boues biologiques
B/ Avantages et inconvénient des boues activées
Le lagunage
Lagunage naturel
Lagunage aéré
Lagunage à microphytes
Lagunage à macrophytes
II.2.4. Les traitements tertiaires
L’élimination de l’azote
L’élimination du phosphore
La désinfection
II.3. Conclusion
Chapitre III: Présentation et description de la région d’étude
III.1. Introduction
III.2. Situation géographique de la zone d’étude
III.3.Choix du site de la station d’épuration
III.4. Caractéristique du site d’implantation
III.5. Etude climatique
A) Intensité des pluies
Pluie maximale de 24 heures
Détermination des intensités pluviales
B) Température
C) Vent
III.6. Géologie du site d’étude
III.7. Conclusion
Chapitre IV: Dimensionnement d’une Station d’Epuration
IV.1. Introduction
IV.2. Estimation de la population
IV.3. Estimation des rejets
A) Débit journalier en eau potable
B) Volume journalier rejeté en eau usée
Débit moyenne horaire journalier
Débit de pointe de temps sec
IV.4. Calcul des charges polluantes
A) Charge en DBO5
B) Charge en MES
IV.5. Calcul des ouvrages de prétraitements
IV.5.1.Calcul du dégrilleur
a) Largeur pour une grille fine
b) Pertes de charge
c) Longueur de la chambre des grilles
d) Calcul du volume des déchets retenus
IV.5.2. Calcul du déssableur
a) Surface horizontale de dessablage
b) Longueur (L
c) Largeur (l
d) Calcul du débit d’air injecter
IV.5.3. Calcul du déshuileur
a) Volume du déshuileur
b) Surface horizontale
c) Hauteur d’eau
d) Longueur du déshuileur
e) Quantité d’air injecter
f) Quantitatif des résidus du déshuileur (QDesh
IV.6. Traitement biologique
IV.6.1. Dimensionnement de la variante «boues activées
1) Bassin d’aération
a) Volume du bassin d’aération
b) Masse de boue dans le bassin d’aération
c) Dimension du bassin d’aération
Surface du bassin
Largeur
d) Temps de séjour
e) Qualité de l’effluent à la sortie
a/ Pour le débit moy horaire
b/ Pour le débit de pointe
f) Besoins en oxygène
g) Calcul de l’aérateur à installer
2) Dimensionnement du clarificateur (décanteur secondaire)
a) Surface du décanteur
b) Volume du décanteur
c) Hauteur du décanteur
d) Diamètre du décanteur
e) Temps de séjour
IV.6.2. Dimensionnement de la variante «lagunage aéré
1) Bassins d’aérations
a/ Correction de la constante d’épuration
b/ Estimation du temps de séjour
c/ Volume du bassin d’aération
d/ Surface du bassin d’aération
e/ Conception de l’étage d’aération
f) Besoins en O2
g) Temps d’aération
h) Système d’aération
Puissance d’aérateur
2) Bassin de finition
a) Volume du bassin
b) Surface du bassin
IV.7. Traitement complémentaire
IV.7.1. Bassin de désinfection
a) Quantité de Chlore actif
b) Débit de la pompe doseuse (Qd)
c) Volume et Surface du bassin
IV.7.2. Bassin de stockage
IV.7.3. Lits de séchage des boues
IV.8. Conclusion
Conclusion Générale
Conclusion générale