Soutenance mémoire
Décantation lamellaire
Etude expérimentale
Matériels et méthodes
Le but de notre travail est d’étudier expérimentalement l’efficacité d’un décanteur lamellaire utilisé pour l’épuration des eaux usées urbaine. Pour ce faire le pilote TE600 du laboratoire de traitement et d’épuration des eaux qui est un mini clarificateur équipé par des lamelles sera modifié pour nous servir de support d’expérimentation. Pour étudier l’efficacité de ce procédé en utilisant les eaux usées aérer de la STEP de AIN EL HOUTZ. Dans cette optique nous avons mené une série d’expériences au niveau du laboratoire de traitement et épuration des eaux du département d’hydraulique de la Faculté des Sciences de l’ingénieure de l’université de Tlemcen pour l’objectif décanter les eaux usées aéré par le procédé de décantation lamellaire ; le but sera d’avoir finalement une eau clarifier d’un bon rendement.
Objectifs principaux des expériences
Les objectifs principaux des expériences que nous avons menées se résument dans les points suivants : x Faire fonctionner le pilote ; x élimination des MES.
Composition de L’équipement
L’équipement est composé : x Pilote de l’épuration des eaux usées (TE 600) ; x Des appareilles de mesures.
Description du pilote TE600 [20]
Construction
L’appareil consiste essentiellement en un décanteur statique, montée sur un châssis, ainsi que ses organes de stockage de contrôle et de mesure. 1 : Cuve d’alimentation de la suspension, en PVC transparent, cylindrique, capacité utile 300litre, avec vanne de vidange et vanne d’alimentation de type a boisseau sphérique. 2 : Canalisation d’alimentation de la suspension en PVC avec vanne de réglage à pointeau en laiton chromé. 3 : Cuve d’alimentation du coagulant, capacité utile 30 litre, avec vanne de vidange de type à boisseau sphérique en PVC. 4 : Cuve d’alimentation du floculant, capacité utile 1 litre, avec vanne de vidange de type à boisseau sphérique en PVC. 5 : Réacteur de mélange de la suspension et des réactifs chimiques, de type cylindro-conique en verre boro-silicaté, capacité utile 20 litre, avec vanne de vidange de type à boisseau sphérique en PVC. 6 : Agitateur du réacteur. 7 : Surverse de prélèvement de la suspension sortant de réacteur en PVC, réglable en hauteur. 8 : Décanteur statique de section rectangulaire avec cône de récupération des boues décantées en altuglas : ¾ Vanne d’alimentation de type trois voies en « L » à boisseau sphérique en PVC; ¾ Chicane de passage du liquide clarifié; ¾ Evacuation du liquide clarifiée supérieure; ¾ Chicane amovible d’évacuation du liquide clarifié pour fonctionnement à Contre courant; ¾ Chicane amovible d’évacuation du liquide clarifié pour fonctionnement à Co-courant; ¾ Vanne de vidange des boues du décanteur de type à boisseau sphérique en PVC. 9 : Lamelles de décantation, amovibles, pour fonctionnement à Contre-courant et Co-courant, en altuglas, à démontage et inversion rapides (inclinaison des lamelles 30°); 10 : Canalisation de recyclage éventuel des boues du décanteur vers le réacteur avec vanne d’arrêts de type à boisseau sphérique en PVC et vanne de réglage a pointeau en laiton chromé. 11: Charpente de supportage en tube carrés en acier inoxydable.
Manipulations [20]
Le pilote de coagulation floculation-décantation permet d’étudier deux types de traitements : la coagulation-floculation et la décantation. On peut facilement étudier les deux séparément ou bien simultanément. Le produit est préparé dans le bac d’alimentation (1) sous l’agitation permanente grâce à une pompe centrifuge immergée, puis alimenté à travers un débitmètre et une vanne de réglage (2) dans le réacteur (5) par une pompe centrifuge. Le coagulant est stocké dans un bac spécifique (3) puis alimenté au réacteur par l’intermédiaire d’une seconde pompe péristaltique. Le floculant est également stocké dans un bac spécifique (4) puis alimenté au réacteur par l’intermédiaire d’une seconde pompe péristaltique. Le réacteur est maintenu sous agitation permanente (6) par un agitateur à hélice à vitesse variable. Le produit de la réaction est soutiré par surverse (7) puis alimenté dans le décanteur statique (8) muni de lamelles orientables (9).
Une partie des produits décantés peuvent être recyclés par l’intermédiaire d’un circuit (10) avec pompe centrifuge, vanne de réglage et débitmètre.
Liste des vannes
¾ VA1 : Vanne manuelle bac d’alimentation ; ¾ VA2 : Vanne manuelle recyclage boues ; ¾ VS1 : Vanne manuelle sortie bac d’alimentation ; ¾ VS2 : Vanne manuelle sortie boues ; ¾ VS3 : Vanne manuelle sortie réacteur ; ¾ VS4 : Vanne manuelle sortie bac coagulant ; ¾ VS5: Vanne manuelle sortie bac floculant ; ¾ VR1 : vanne manuelle de réglage alimentation ; ¾ VR2 : Vanne manuelle de réglage recyclage boues ; ¾ VL1 : Vanne trois alimentations décanteur.
Prélèvements
Le prélèvement est l’opération qui consiste à prendre une partie d’eau du milieu à étudier ; alors que l’échantillonnage consiste à retenir une fraction du prélèvement sur laquelle sera effectuée l’analyse. L’échantillonnage peut se faire sans prélèvement intermédiaire, l’eau est prise directement dans des flacons par une bouteille de prélèvement. Avant de commencer le prélèvement, il convient de nettoyer le matériel avec de l’eau puis le rincer à l’eau distillé. On peut avant utilisation, rincer le matériel d’échantillonnage dans l’eau dans laquelle sera effectué le prélèvement, afin de réduire au minimum le risque de contamination et où de perturber les caractéristiques de l’échantillon. Pour notre part, nous avons effectué des prélèvements d’eau usée à partir de la sortie du bassin d’aération de la STEP de AIN EL HOUTZ, où ces eaux doivent être épurées biologiquement.
Mesures à effectuer sur l’échantillon :
Les mesures à effectuer avant et après la décantation sont les suivantes : ¾ La température; ¾ PH;
¾ Les matières en suspension.
Température
La température joue un grand rôle dans la solubilité des gaz dans l’eau et sur la vitesse des réactions chimiques et biochimiques. [21] Principe: La mesure de la température de l’eau est effectuée à l’aide du thermomètre. [22] Mode opératoire La température de l’eau sera prise en même temps que le prélèvement de l’échantillon. On prélèvera l’eau dans un bécher de 100 ml de capacité et on y plongera immédiatement l’appareil de mesure soigneusement étalonné. On procédera à la lecture de la température, dès que la stabilisation est observée. [22]
Détermination du potentiel d’hydrogène
Principe La méthode de mesure par électrode de verre consiste à mesurer la différence de potentiel produite entre l’électrode de verre et l’électrode de référence introduite dans l’eau d’analyse. [22] Mode opératoire Etablir les connexions électriques nécessaires de pH-mètre, on lave l’électrode avec l’eau du robinet, puis eau distillé puis à l’eau analysée, et on verse l’échantillon d’eau dans le bêcher puis y plonger les électrodes et lire la valeur du pH indiquée sur l’écran de l’appareil. Avant chaque mesure l’appareil doit être régulièrement étalonné pour que ces mesures soient justes. [24]
Matières en suspensions (MES)
Mesures de poids des matières flottants en suspension et décantables contenues dans les eaux épurées biologiquement et décantées, dans le but de contrôler le fonctionnement de bassin de décantation. [21] La détermination des matières en suspension dans l’eau est réalisée soit par filtration, soit par centrifugation, séchage à 105 C° et pesée. [23] La centrifugation est préférée pour les eaux chargées (colmatage du filtre). Dans notre cas, nous avons utilisé la méthode par séchage.
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Table des matières
Introduction générale
Chapitre I : Généralité sur la décantation
I.1 Introduction
I.2 Définition de la décantation
1.3 Classification des matières décantables
I.4 Types de décantation
I.4.1 Décantation de particules discrètes
I.4.1.1 Principe de base
I.4.2 Décantation de particules floculantes
I.4.2.1 Principe de base
I.4.2.2 Essai de décantation en colonne
I.4.3 Décantation freinée
I.4.4 Décantation en compression de boue
I.5 Théorie du décanteur idéal
I.5.1 Bassin rectangulaire à fond horizontal
I.5.2 Bassins circulaires à radier plat et alimentation centrale
I.6 Types des décanteurs
I.6.1 Décanteur simple
I.6.1.1 Les décanteurs à flux verticaux
I.6.2 Décanteur lamellaire
I.7 Conclusion
Chapitre II : Décantation lamellaire
II.1 Introduction
II.2 Décanteur lamellaire
II.3. Types de décanteurs lamellaires
II.3.1 Décanteurs à tubes
II.3.2 Décanteurs à lamelles
II.4 Rôle du décanteur lamellaire secondaire
II.5 Différents types de décanteur lamellaire
II.5.1 Contre courant
II.5.2 Courant croisé
II.5.3 Co-courant
II.6 Décantation en boue activée
II.7 Paramètre caractéristiques de la boue
II.7.1 Concentration en MES
II.7.2 Température
II.7.3 PH
II.7.4 Oxygène dissous
II.7.4.1 Dénitrification
II.7.4.2 Anaérobiose
II.8 Description générale d’un décanteur lamellaire
Chapitre III : Etude expérimentale
III.1 Matériels et méthodes
III.1.1 Objectifs principaux des expériences
III.1.2 Composition de L’équipement
III.1.3 Description du pilote TE600
III.1.3.1 Construction
III.1.3.2 Manipulations
III.1.3.3 Liste des vannes
III.1.4 Prélèvements
III.1.5 Mesures à effectuer sur l’échantillon
III.1.5.1 Température
III.1.5.2 Détermination du potentiel d’hydrogène
III.1.5.3 Matières en suspensions (MES)
III.2 Etude expérimentale de la décantation lamellaire
III.2.1 Objectifs du travail
III.2.2 Mode opératoire de la décantation sur le pilote
III.2.2.1 Décantation lamellaire à Co-courant
III.2.2.2 Décantation lamellaire à Contre-courant
III.2.2.3 Décantation classique
III.3 Résultat et interprétation
III.3.1 Caractéristiques de l’eau utilisée
III.3.2 Type de décantation lamellaire et la position des lamelles
III.3.2.1 Décantation lamellaire à contre-courant
III.3.2.1.1 Décantation lamellaire à contre-courant avec un angle d’inclinaison des lamelles de 60° (position A)
III.3.2.1.2 Décantation lamellaire à contre-courant avec un angle d’inclinaison des lamelles de 120° (position B)
III.3.2.2 Décantation lamellaire à co-courant
III.3.2.2.1 Décantation lamellaire à co-courant pour l’angle d’inclinaison des lamelles 60° (position A)
III.3.2.2.2 Décantation lamellaire à co-courant pour l’angle d’inclinaison des lamelles 120° (position B)
III.3.3 Rendement épuratoire du pilote pour les différentes dispositions
III.3.4 Identification, origines et causes du problème du colmatage
III.3.4.1 Décantation classique
III.3.4.2 Décantation lamellaire à contre-courant, l’angle d’inclinaison des lamelles 120°
(position B) pour l’étude du colmatage
III.3.5 Etude du colmatage
III.3.5.1 Recyclage et l’évacuation
III.3.5.1.1 Décantation lamellaire à contre-courant avec un angle d’inclinaison des lamelles de 120° (position B), d’un espace entre les lamelles de 1 cm et avec un débit de recyclage et un débit d’évacuation
III.3.5.1.2 Décantation lamellaire à contre-courant l’angle d’inclinaison des lamelles 120° (position B) d’un espace entre les lamelles de 2 cm avec un débit de recyclage et un débit d’évacuation
III.4 Conclusion
Conclusion générale
Bibliographie
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