GENERALITES SUR LES EAUX RESIDUAIRES

GENERALITES SUR LES EAUX RESIDUAIRES

DESCRIPTION DE LA STEP D’AIN EL HOUTZ

Introduction

La station d’épuration de la ville de Tlemcen se situe au nord du chef lieu « Tlemcen Ville », à l’ouest de Chetouane sur la Route de Ain El Houtz conçue pour une population de 150 000 Eq/hab d’une capacité de 30 000 m3/j, elle a été réalisée par l’Entreprise Hydrotraitement mise ne service le 05 novembre 2005 gérée et exploitée actuellement par l’Office National de l’Assainissement.
La station d’Ain El Houtz qui a été dimensionnée pour épurer les eaux usées d’origines domestique et pluviales par le procédé d’épuration boues activées à faible charge a été retenue pour traiter la charge carbonée, azotée et phosphorée. Dans le traitement biologique des effluents, on fait généralement appel aux processus aérobies par lesquels les bactéries provoquent une oxydation directe des matières organiques des eaux usées à partir de l’oxygène dissous dans l’eau [37].
Figure II.1: Vue de la Station d’épuration d’Ain El Houtz (Tlemcen) [38].

Présentation de la STEP de « AIN EL HOUTZ »

Principe de fonctionnement

La station d’épuration de la ville de Tlemcen est de type boues activées à faible charge. Dans le traitement biologique des effluents, on fait généralement appel aux processus aérobies par lesquels les bactéries provoquent une oxydation directe des matières organiques des eaux usées à partir de l’oxygène dissous dans l’eau [37].
La dégradation est un phénomène complexe générateur de l’énergie nécessaire à la vie des micro-organismes et ses manifestations, reproduction, croissance, déplacements. De nombreux micro-organismes permettent la dégradation des matières organiques ainsi que leur stabilisation.

Description des installations

La station comprend les dispositifs suivants :

Déversoir d’orage

Le déversoir d’orage de la station est installé à l’amont de celle –ci qui déverse le surplus du débit admissible dans le by-pass général de la station. La hauteur de la lame de débordement sera adaptée pour accepter une charge de 3300 m3/h. L’eau usée à traiter arrive graviterment a la tête de la première filière du traitement a l’aide d’une conduite de 800 m de diamètre qui s’appelle liaison entre ouvrage [39]. Figure II.2 : déversoir d’orage [37].

Dégrilleurs

La station d’Ain El Houtz compte deux types des grilles : une grille grossière manuelle d’une largeur de 1.8 m, son inclinaison est de 70 %. L’écartement entre les barreaux est de 50 mm et une grille mécanisée il en existe 2 unités dont la largeur est de 1.0 m, la profondeur de chenal est de 1.5 m, l’écartement entre les barreaux est 20 mm.
Figure II.3 : Grille grossière manuelle (1unité) [37]
Figure II.4 : Grille mécanisée (2 unités) [37].

Déssableur-déshuileur

Cet ouvrage est de type longitudinal à deux compartiments, il est constitué d’un canal en béton armé de forme trapézoïdale. L’air est insufflé par des suppresseurs pour provoquer une émulsion afin de pouvoir améliorer la séparation de sable et des graisses.Il existe des lames de séparation qui permettent la séparation des huiles et des graisses vers la zone de raclage. L’eau prétraitée est déversée et évacuée gravitairement à travers un canal à ciel ouvert pour subir les traitements ultérieurs, les deux dessableurs déshuileurs ont les dimensions suivantes : Sa langueur est de 26m, sa largeur est de 4m et une hauteur de 9 m.

Bassin d’aération

Le bassin a une forme rectangulaire, est alimenté en eau dénitrifié l’aération dans le bassin est réalisée à l’aide d’aérateur de surface à vitesse lente, chaque bassin est équipé de trois aérateurs. Ce milieu favorable provoque le développement des bactéries qui par action physicochimique retiennent la pollution organique est s’en nourrissent, au niveau de chaque bassin il existe une sonde de mesure d’oxygène dissous pour assurer le déclenchement automatique de l’aération en cas de défaillance de la concentration de cette dernière. Chaque bassin de forme rectangulaire d’une longueur de 55.5m, largeur de 18.5m, profondeur d’eau de 4.6m et hauteur de 5.6m. Le volume d’un bassin de 4723m3.
Figure II.6 : Bassin d’aération [37].
Bassin de nitrification dénitrification
L’eau prétraitée arrive premièrement dans ce bassin pour faire l’élimination de la pollution azotique à partir des bactéries spécifiques (Nitrosomonas, Nitrobacter). Le bassin à une forme rectangulaire est équipé d’un mélangeur de fond pour assurer l’agitation du milieu, et après l’eau nitrifiée dénitrifiée est déversée vers les bassins d’aération. Chaque bassin a les dimensions suivantes :
Volume 725 m3, Longueur 187,56 m, Largeur 8,5 m, Hauteur du béton 5,6 m, Hauteur d’eau 4,9 m
Figure II.7: Bassin de nitrification dénitrification [37].

Décanteurs secondaires

Station d’Ain El Houtz contient deux décanteurs secondaires sont équipés chacun d’un pont racleur à vitesse de rotation de 0.04m/s. Ils sont de forme circulaire, d’un diamètre de 46m et une surface de 1661m2. La profondeur d’eau est de 4m en périphérie.
Les eaux clarifiées sont ensuite recyclées vers la dernière étape de traitement et qui est la désinfection et le traitement des boues décantées, elles sont envoyées vers le tour de recyclage ou vers l’épaisseur.

Bassin de chloration

Il est en béton armé et d’un volume de l’ordre de 700m3.
Figure II.9 : Bassin de chloration [37].

 Le poste de pompage des boues

Le poste de pompage des boues est doté d’une vis sans fin de recirculation.

Épaississeur des boues

Il est en béton armé. Il comprend un pont support tournant avec un moteur et réducteur. Le diamètre de l’épaississeur est de 14m et la hauteur utile est de 4m, le fond du bassin à une pente de 1/10.Les lits de séchages sont alimentés directement depuis le clarificateur de la station évitant ainsi l’utilisation de polymères et le passage sur table d’égouttage. La siccité des boues en entrée doit se situer autour de 2% à 5% de MS (20 à 50 g/litre). Il s’agit de boues liquides qui n’ont reçu aucun traitement particulier [40].L’eau interstitielle des boues s’écoule le long des tiges et rejoint le réseau de racines pour atteindre, durant ce périple épurateur, la couche de matériau qui permettra son évacuation par des drains. Cette eau est reconduite à la station en amont. Les études montrent que ce retour est généralement moins chargé que ceux provenant des autres procédés de densification comme les filtres à bandes ou les tables d’égouttages [40].

Lits de séchage

La boue épaississe sont prise par pompage et évacuées vers les lits de séchages. Le séchage de boues s’effectue à l’air libre dans des surfaces d’étendues de 30 m de longueur et 15 m de largeur.
Il existe 14 lits de séchage conçus d’un béton équipé d’une conduite de drainage perforée, pour permettre l’évacuation de l’eau filtrée vers l’entrée de la station.
Figure II.13 : Lits séchages [37].
Aire de stockage des boues séchées
– Un bâtiment d’exploitation ;
– Un bâtiment de chloration.

Données de base

La station d’épuration de la ville de Tlemcen a été dimensionnée sur la base des données suivante :
Type de réseau unitaire ;
Nature des eaux brutes domestiques.

CHAPITRE III MATERIELS ET METHODES

 Introduction

L’objectif principal de se travail et de faire les analyses physico-chimique des eaux usées de la station d’épuration d’Ain El Houtz en deux points de traitement, l’eau d’entrée et l’eau de sortie, cela pour contrôler l’efficacité d’élimination de la matière minéral. Les analyses ont été faites au laboratoire de la STEP d’Ain El Houtz. Les paramètres physico-chimiques étudiés dans le STEP sont la température (T), pH potentiel d’hydrogène, la conductivité électrique (CE), les matières en suspension (MES), la demande chimique en oxygène (DCO), la demande biochimique en oxygène (DBO5), les nitrates et les nitrites, l’ammonium, l’azote total.

Matériel et méthodes des analyses dans la station d’épuration d’Ain El Houtz

Echantillonnage des eaux

Le prélèvement d’un échantillon d’eau est une opération délicate à laquelle le plus grand soin doit être apporté ; il conditionne les résultats analytiques et l’interprétation qui en sera donnée. L’échantillon doit être homogène, représentatif et obtenu sans modifier les caractéristiques physico-chimiques de l’eau (gaz dissous, matières en suspensions). Dans le cadre de notre étude, nous avons effectué des échantillons composites durant 3 mois destinés à l’analyse physico-chimique pour l’entrée et la sortie au niveau de la STEP.
Les échantillons composites sont constitués d’un mélange d’échantillons prélevés chaque heure d’un volume de 200 ml par un agent préleveur envoyé le plus rapidement pour mesurer le pH et la T et les conserver au réfrigérateur pour l’analyse des autres paramètres a la fin de journée.

Analyses physico-chimiques

Différentes méthodes d’analyses ont permis de déterminer les divers paramètres physico-chimiques.

La température

La détermination de la température de l’échantillon est faite au laboratoire à l’aide d’un thermomètre plongé à l’intérieur du flacon et on attend environ 3 minutes pour la lecture).
On prend la température de l’air La température est donnée en degré Celsius (°C).

Le potentiel d’Hydrogène (pH)

Il représente le degré d’acidité ou d’alcalinité suivant qu’il se trouve dans la bande de 0 à 7 ou de 7 à 14.L’activité biologique et certains rejets industriels influent sur le caractère acide ou basic d’une eau .Le pH joue un rôle dans :
Les propriétés physico-chimiques : d’une manière générale, une baisse du pH favorise la tendance agressive d’une eau et une élévation du pH favorise le caractère entartrant [41];
Processus biologique (dont certains exigent des limites très étroites du pH) [9] ; L’efficacité de certains traitements dont la coagulation et la floculation [41].
A l’aide d’un pH-mètre portatif (Figure III.1) on plonge la sonde dans les échantillons d’eau avant et après l’épuration. On le laisse se stabiliser ; on agite pour s’assurer de la fiabilité du résultat. Celui-ci est affiché sur l’afficheur.

L’oxygène dissous

La solubilité de l’oxygène dans l’eau se fait en fonction de la température, de la pression partielle et de la salinité. La teneur en oxygène de l’eau dépasse rarement les 10 mg /l, elle dépend de l’origine de celle-ci [9]. La détermination de la valeur d’oxygène dissous est faite par un oxymètre portatif. (Figure III.2) ; en laissant la sonde à l’air libre jusqu’à ce que l’afficheur indique 102 mg/l qui représentent la saturation de l’air en oxygène. On plonge en suite la sonde dans les échantillons, l’un après l’autre, tout en attendant le temps de la stabilisation puis on note le résultat.

Conductivité

La mesure de la conductivité donne une évaluation globale des ions présents dans l’eau, ions essentiellement minéraux (salinité de l’eau).
La conductivité varie en fonction de la concentration de l’impureté ; sa détermination est nécessaire car au-delà d’une salinité limite, la biodégradation de la matière organique peut se trouver freinée et les rendements d’épuration affectés. La mesure de la conductivité de l’eau nous permet d’apprécier la quantité des sels dissous dans l’eau (chlorures, sulfates, calcium, sodium, magnésium…). Elle est plus importante lorsque la température de l’eau augmente [41].
On commence par régler le conductimètre (Figure III.3) et le mettre sur le mode « μs/cm ». Puis on plonge la sonde dans les échantillons d’eau, usée puis épurée, et on lit le résultat en micro- siemens.

Table des matières

Introduction générale
CHAPITRE I : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I.1. GENERALITES SUR LES EAUX RESIDUAIRES
I.1.1. Introduction
I.1.2. Définition des eaux usées
I.1.3. Origine des eaux usées
I.1.3.1. Les eaux usées domestiques
I.1.3.2. Les eaux de ruissellement
I.1.3.3. Les eaux usées industrielles
I.1.3.4. Les eaux usées urbaines
I.1.3.5. Les effluents agricoles
I.1.4. Systèmes d’assainissemant
I.1.4.1. Réseau unitaire
I.1.4.2. Réseau séparatif
I.1.5. La pollution des eaux
I.1.5.1. Pollution minérale
I.1.5.2. Pollution microbienne
I.1.5.3. Pollution chimique
I.1.5.4. Pollution physique
I.1.5.5. Pollution par le phosphore
I.1.5.6. Pollution par l’azote
I.1.6. Les paramètres de pollution
I.1.6.1. Les paramètres organoleptique
I.1.6.1.1. La couleur et odeur
I.1.6.2. Les paramètres physiques
I.1.6.2.1. La température
I.1.6.2.2. Les matières en suspension (MES)
I.1.6.2.3. Les matières volatiles en suspension (MVS)
I.1.6.2.4. Les matières minérales sèches (MMS)
I.1.6.2.5. Les matières décantables et non décantables
I.1.6.2.6. La turbidité
I.1.6.3. Les paramètres chimiques
I.1.6.3.1. Le potentiel d’Hydrogène (pH)
I.1.6.3.2. Demande biochimique en oxygène pendant 5 jours(DBO5)
I.1.6.3.3. La demande chimique en oxygène (DCO)
I.1.6.3.4. La biodégradabilité (K)
I.1.6.3.5. Carbone total organique (COT)
I.1.6.3.6. L’azote
I.1.6.3.7. Le phosphore
I.1.6.3.8. La conductivité électrique (CE)
I.1.7. L’équivalent habitant (EH)
I.1.8. Les normes algériennes de rejet d’effluents
I.1.9. Conclusion
I.2. PROCEDES D’EPURATION DES EAUX USEES
I.2.1. Introduction
I.2.2. Le prétraitement
I.2.2.1. Le dégrillage
I.2.2.2. Le dessablage
I.2.2.3. Le déshuilage-dégraissage
I.2.3. Le traitement primaire
I.2.3.1. La décantation simple
I.2.4. Le traitement secondaire ou traitement biologiques
I.2.4.1. Les procédés à cultures fixées (lits bactériens et disques biologiques)
I.2.4.1.1. Disques biologiques
I.2.4.1.2. Lits bactériens
I.2.4.2. Les procédés à culture libres
I.2.4.2.1. Lagunage
I.2.4.2.2. Les boues activées
I.2.4.2.2.1. Avantages et inconvénients
I.2.4.2.2.2. Paramètres de fonctionnement des stations à boues activées
a) Charge volumique (Cv)
b) Charge massique (Cm)
c) Indice de boue
d) Besoins en oxygène
e) Temps de séjour
f) Âge des boues
I.2.5. Décantation secondaire
I.2.6. Traitement de tertiaires
I.2.6.1. L’élimination de l’azote
I.2.6.2. L’élimination du phosphore
I.2.6.3. Traitement de l’odeur
I.2.6.4. La désinfection
I.2.7. Traitement des boues
I.2.7.1. Définition
I.2.7.2. Objectifs
I.2.7.3. Système de traitement des boues
I.2.8. Conclusion
CHAPITRE II: DESCRIPTION DE LA STATION D’ÉPURATION D’AIN EL HOUTZ
II.1. Introduction
II.2. Présentation de la STEP de « AIN EL HOUTZ »
II.2.1. Principe de fonctionnement
II.2.2. Description des installations
II.2.2.1. Déversoir d’orage
II.2.2.2. Dégrilleurs
II.2.2.3. Déssableur-déshuileur
II.2.2.4. Bassin d’aération
II.2.2.5. Décanteurs secondaires
II.2.2.6. Bassin de chloration
II.2.2.7. Le poste de pompage des boues
II.2.2.8. Épaississeur des boues
II.2.2.9. Lits de séchage
II.2.2.10. Aire de stockage des boues séchées
II.2.3. Données de base
II.3. Caractéristique après traitements prévus par l’étude
II.4. Le rendement de la station
II.5. Conclusion
CHAPITRE III : MATÉRIEL ET MÉTHODE
III.1. Introduction
III.2. Matériel et méthodes des analyses dans la station d’épuration d’Ain El Houtz
III.2.1. Echantillonnage des eaux
III.2.2. Analyses physico-chimiques
III.2.2.1. La température
III.2.2.2. Le potentiel d’Hydrogène (pH)
III.2.2.3. L’oxygène dissous
III.2.2.4. Conductivité
III.2.2.5. Matière Insoluble Décantable (M.I.D)
III.2.3. Paramètre par le Spectrophotomètre DR/2000
III.2.3.1. Les matières en suspension et turbidité
III.2.3.2. Phosphate, Ortho (0 à 2.5mg/l PO43-) et sulfates
III.2.3.3. L’ammoniac, nitrates et nitrites
III.2.4. La demande chimique en oxygène (DCO)
III.2.5. La demande biochimique en oxygène (DBO 5)
III.2.6. La siccité
III.2.7. Indice de boue
CHAPITRE IV: PERFORMANCE DE LA STATION D’EPURATION D’AIN EL HOUTZ
IV.1. Introduction
IV.2. Performances de la station d’épuration de l’année 2012
IV.2.1. La température
IV.2.2. Potentiel Hydrogène (pH)
IV.2.3. La demande chimique en oxygène (DCO)
IV.2.4. La matière en suspension (MES)
IV.2.5. La demande biologique en oxygène (DBO5)
IV.2.6. Les matières azotées
IV.2.6.1. Azote ammoniacal (NH4+)
IV.2.6.2. Nitrites (NO2-)
IV.2.6.3. Nitrate (NO3-)
IV.3. Performances de la station d’épuration de l’année 2013
IV.3.1. La température
IV.3.2. Potentiel Hydrogène (pH)
IV.3.3. La demande chimique en oxygène (DCO)
IV.3.4. La matière en suspension (MES)
IV.3.5. La demande biologique en oxygène (DBO5)
IV.3.6. Les matières azotées
IV.3.6.1. Azote ammoniacal (NH4+)
IV.3.6.2. Nitrites (NO2-)
IV.3.6.3. Nitrate (NO3-)
IV.4. Performances de la station d’épuration de l’année 2014
IV.4.1. La température
IV.4.2. Potentiel Hydrogène (pH)
IV.4.3. Variation de la demande chimique en oxygène (DCO)
IV.4.4. La matière en suspension (MES)
IV.4.5. La demande biologique en oxygène (DBO5)
IV.4.6. Les matières azotées
IV.4.6.1. Azote ammoniacal (NH4+)
IV.4.6.2. Nitrites (NO2-)
IV.4.6.3. Nitrate (NO3-)
IV.4.7. Turbidité
IV.4.8. Conductivité
IV.4.9. L’oxygène dissous (O2)
IV.4.10. Orthophosphates (PO4-3)
IV.4.11. Paramètres de fonctionnement du process
IV.4.11.1. Charge massique (Cm)
IV.4.11.2. Charge volumique (Cv)
IV.4.11.3. Indice des boues (IB) ou indice de Mohlman (IM)
IV.4.11.4. Matière volatil sèche (MVS)
IV.4.11.5. Temps des séjours
IV.4.11.6. Âge des boues
IV.4.11.7. La biodégradabilité K
Conclusion général
Bibliographique

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