DIMENSIONNEMENT D'UNE STATION .Dimensionnement des ouvrages de la station Le dimensionnement des

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    Cinquime anne GPEE

    DIMENSIONNEMENT D'UNE STATION DEPURATION PAR

    BOUES ACTIVEES

    Notes THEORIQUES

    Dr. R. SALGHI: Professeur lEcole Nationale des Sciences Appliqus dAgadir

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    CHAPITRE

    DIMENSIONNEMENT DE LA STATION DEPURATION

    Introduction

    La station d'puration est un outil fondamental pour la protection des milieux

    naturels. La valorisation de limage de la station passe par un ensemble de dispositions qui

    sont prendre en considration ds llaboration du projet en commenant par le choix de

    lemplacement du site.

    A cet gard, quelques rgles doivent tre rappeles :

    viter les zones inondables entranant parfois des dysfonctionnements pendant de

    longues priodes.

    viter de construire proximit dhabitations, de zones dactivits diverses

    (sportives, touristiques, ...). Dans la pratique, et pour viter tout contentieux avec

    le voisinage, on rserve une distance minimale de 200 m en tenant compte de la

    dominance des vents.

    S'loigner le plus possible des zones de captage mme si le primtre de

    protection est respect.

    Penser aux extensions ou aux amnagements futurs de la ville et de la station lui

    mme (disponibilit et rservations de terrains).

    I. Calcul des dbits et des charges polluantes I.2 Calcul des dbits :

    La dotation de la zone X lhorizon de 2033 est 230 L/hab/J, et celle de la zone extra X

    est 75 L/hab/J. La dotation moyenne des deux zones est 95 L/hab/J.

    Le volume rejet par les habitants est estim 80 % de la dotation dapprovisionnement

    en Eau potable (AEP). Nous avons adopt une dotation de 76 L/hab/J pour la ville X.

    Il sagit de dterminer :

    Dbit journalier (Qj) (m3/j)

    Dbit moyen horaire (Qm) (m3/h)

    Dbit de pointe (Qp)

    Dbit diurne (Qd)

    a) Dbit journalier :

    Le dbit total journalier est dfinie par :

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    Avec :

    D : dotation (L/hab/J)

    N : Nombre dhabitant lhorizon considr

    R : Coefficient de rejet (Avec R=0,8)

    N = 100086 habitant 2033

    b) Dbit moyen horaire :

    Le dbit moyen horaire est donn par la relation :

    Qm = 253,55 m

    3 / h = 70,43 L/s

    c) Dbit de pointe:

    Par dfinition le dbit de pointe est dfini par la relation:

    Avec : si Qm 2,8 L/s

    Cp = 3 si Qm < 2,8 L/s

    Dans notre cas le Cp =1,79 do le calcul du dbit de pointe :

    d) Le dbit diurne :

    Le dbit diurne correspond la priode diurne de 16 heures conscutives au cours de

    laquelle la station reoit le plus grand volume deau use, soit :

    Do

    I.3 Calcul des charges polluantes :

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    Soit les dotations des charges polluantes dun rejet domestique de la ville X:

    - DBO5 = 350 mg/l

    - DCO = 770 mg/l

    - MES = 490 mg/l

    Les charges polluantes journalires sont :

    MES (kg/j) = Qj (m3/j) x [MES mg/l] x 10

    -3 = 490 x 6085,23 x 10

    -3 = 2981,77 (kg/j)

    DBO5 (kg/j) = Qj (m3/j) x [DBO5 mg/l] x 10

    -3 = 350 x 6085,23 x 10

    -3 = 2129,83 (kg/j)

    Le tableau 1 caractrise lestimation des dbits et des charges polluantes ncessaires au

    dimensionnement :

    Tableau 1 : Caractrisation de rejet liquide de la ville X.

    Donnes de base Unit Valeur

    Population

    Dbit journalier

    Dbit moyen horaire

    Dbit de pointe par seconde

    Dbits de pointe en temps sec

    Dbits de pointe journalire

    Dbit diurne

    Charge en DBO5

    Charge en MES

    hab

    m3/j

    m3/h

    m3/s

    m3/h

    m3/j

    m3/h

    kg/j

    kg/j

    100086

    6085,23

    253,55

    0,126

    453,85

    10892,4

    380,32

    2129,83

    2981,77

    Dimensionnement des ouvrages de la station

    Le dimensionnement des ouvrages de la station se fait partir du dbit de pointe et

    des charges polluantes en DBO5 et en MES.

    II.1 Poste de relevage:

    Bche de pompage :

    L'ouvrage se prsente sous la forme d'un paralllpipde vertical. Il sera ralis en

    bton arm.

    Le dimensionnement de la bche de pompage est bas sur le volume utile (Vu) calcul

    par la formule :

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    Avec :

    Qp : dbit de pointe horaire.

    Z : Nombre maximal de dmarrage par heure est fix de 6 10 en fonction de la puissance de

    la pompe. On fixera Z 6.

    Do

    II.2 Ouvrages de prtraitement

    1) Dgrillage

    Le dgrillage est le premier poste de traitement pour les eaux rsiduaires, il permet :

    de protger les ouvrages en aval contre larrive de gros objets susceptibles de

    provoquer des bouchages.

    de sparer et vacuer facilement les matires volumineuses charries par leau

    brute, qui pourraient nuire lefficacit du traitement.

    On distingue trois types des dgrilleurs :

    Dgrilleur fin : cartement infrieur 10 mm

    Dgrilleur moyen : cartement de 10 40 mm

    Dgrilleur grossier : cartement suprieur 40 mm

    Critres de conception

    Les critres de conception dun dgrilleur mcanique sont prsents sur le tableau 2 :

    Tableau 2 : Critres de conception des dgrilleurs.

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    Diamtre des barreaux (mm) 8 10

    Espacement entre les barres (mm) 10 50

    Pente par rapport lhorizontal () 70 85

    Vitesse travers les grilles (m/s) 0,6 0,9

    Pertes de charges admissibles (mm) 150

    Application

    Soit un dgrilleur mcanique ( barreaux circulaires) ayant les caractristiques

    suivantes :

    La vitesse travers la grille : v = 0.8 m/s.

    Angle dinclinaison : = 70 .

    = 1.79 pour les barreaux circulaires.

    Espacement entre les barreaux : e = 25 mm.

    Barreaux circulaires de diamtre : b = 10 mm.

    Largeur de la grille L = 1 m.

    g = 9.81m/s

    Tableau 3 : Valeurs du coefficient en fonction de la forme des barreaux

    Forme des barreaux

    Rectangulaires arrte angle droit 2.42

    Rectangulaires avec face amont circulaire 1.83

    Circulaire 1.79

    Dimensionnement

    a) La superficie ouverte (surface verticale) de la grille est donne par la formule :

    Avec :

    Q : Dbit maximal travers la grille.

    V : Vitesse de lcoulement travers la grille.

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    a : Coefficient de passage libre donn par la relation :

    c : Coefficient de colmatage dpendant de la qualit de leau et du systme de reprise des

    rsidus.

    Gnralement : 0.1 < C < 0.3 pour une grille manuelle.

    0.4 < C < 0.5 pour une grille automatique.

    Q = 0,126 m3/s

    V = 0.8 m/s

    C = 0,3 (grille manuelle)

    Diamtre des barreaux = 8 mm

    Espacement entre les barreaux = 30 mm

    a = (9/9+30) = 9/39= 0,23

    S = 0,126 / (0.8 x 0,23 X 0,3)

    S= 2,28 m2

    b) La hauteur de la grille est donne par la relation

    AN

    S= 2,28 m2 ,

    L = 1 m donc H = 2,28 m

    c) Calcule de nombre des barreaux

    La largeur de la grille gale L = Ne.e + Nb.b

    Avec :

    Nb : Nombre des barreaux

    Ne : Nombre despacement

    e : espacement entre les barreaux

    b: diamtre des barreaux

    Or Ne = Nb+1

    Par suite :

    AN

    L = 1 m, e = 25 mm. : b = 10 mm

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    Nb= (1000 -25) / (25+10) = 28

    d) Les pertes de charges travers la grille sont donnes par lquation de Kirchmer :

    h= sin2

    **

    3/4

    g

    v

    e

    b

    Avec:

    e : espacement entre les barreaux ;

    b : diamtre des barreaux

    : angle dinclinaison de la grille par rapport lhorizontal.

    : coefficient qui tient compte de la forme des barreaux.

    AN

    v = 0.8 m/s., = 70 . = 1.79, e = 25 mm. b = 10 mm. g = 9.81m/s

    h = 16 mm

    Conclusion

    Les dimensions de la grille sont donnes dans le tableau 4 :

    Tableau 4 : Dimensions de la grille:

    Donnes de base Unit Valeur

    Superficie ouverte de la grille m2 4,71

    Hauteur de la grille m 4,71

    Nombre des barreaux - 28

    Pertes de charges mm 16

    Notons que la valeur des pertes de charges est infrieure la valeur admissible.

    2) Dessablage

    Le dessableur est un ouvrage dans lequel les particules denses, dont la vitesse

    d'coulement est infrieure 0,3 m/s se dposent. Il sagit principalement des sables. Il est

    en effet souhaitable de les rcuprer en amont de la station plutt que de les laisser

    saccumuler en certains points (bassin daration,...). Par ailleurs, ils limitent la dure de

    vie des pices mtalliques des corps de pompe ou dautres appareillages (effet abrasif,

    ...) et colmatent les canalisations.

    Critres de conception

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    Les critres de dimensionnement dun dessableur ar sont :

    - Le temps de sjour de leau (Ts ) dans le dessableur est de 1 5 minutes,

    - La hauteur de dessableur est de 1 3 m,

    - La quantit dair injecter est estime de 1 1,5 m3 par m3 deau use.

    - Le dessableur limine 80% de matire minrale prsente dans les eaux uses. La matire

    minrale reprsent 20% environ de la charge en matire en suspension (MES), les 80%

    restants, reprsentent les matires volatiles en suspension (MVS).

    Dimensionnement

    a) Volume du dessableur

    On adoptera un dessableur circulaire, le volume du dessableur est donn par :

    Avec :

    Ts =5 min

    Qp