etude de performance d’un

الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية République Algérienne Démocratique et Populaire

وزارة التعليم العالي والبحث العلمي

Ministère de l’enseignement Supérieur et de la Recherche scientifique

Université Larbi Ben M’hidi Oum-El-Bouaghi

Faculté des Sciences et Sciences Appliquées

Département Hydraulique

Mémoire de Fin d'Etudes

En vue de l‟obtention du diplôme de :

Master en Hydraulique

Option : Hydraulique Urbaine

Présenté par :

Merzougui Warda

Soutenu le : 21 Juin 2017 devant le jury

….

Année universitaire : 2016 / 2017

ETUDE DE PERFORMANCE D’UN

DESSABLEUR

« STATION D’EPURATION DE LA

VILLE D’AIN BEIDA »

Président du jury Mr.Balah Belkacem M.C.B

Examinateur Mr.Amireche Mohamed M.A.A

Encadreur : Mme

.Djeddou Aouatef M.A.A

i

Remerciements

Je remercie le dieu Tout-Puissant qui m'avoir accordé la force. Le courage

et les moyens pour la réalisation de ce travail.

Je tiens à remercier Mme Djeddou Aouatef d’avoir accepté de m’encadrer

sur ce thème, de m’avoir conseillé judicieusement, orient, encouragé et de

m’apporter son attention tout au long de ce travail.

Je remercie MrBalah Belkacem et M

rAmireche Mohamed membres du jury de

leur consentement d’évaluer mon travail.

Je remercie en particulier tous les employés de la station d’épuration des

eaux usées d’Ain Beida.

Je remercie en particulier les enseignants (Mr :daouadji Baaziz et M

r : Lahbari

Noueddine) du département d'hydraulique de Batna.

Je tiens également à adresser mes sincères remerciements à tous les

enseignants du département d'hydraulique d’Oum Bouaghi.

Enfin, je remercie tous ceux qui ont contribué d'une façon ou d'une autre

dans le développement de cette mémoire.

ii

Dédicace

Avec l’aide et la protection de dieu

S’est réalisé ce modeste travail.

Je dédie ce travail à :

Toute ma famille

Mes amis

Mes camarades de promo d’hydraulique

Option : hydraulique urbaine (HU)

2016/2017

Et tous ceux qui ont connu Merzougui warda

M.Warda

iii

الملخص

ونتحقيق هذا . ءعين انبيضاانزمم نمحطت انتصفيت نمذينت ناسعنهذف من هذه انذراست هى تقييم أداء ا

نتزكيش انمىاد انصهبت انعانقت، انمىاد انمعذنيت وانمىاد انعانقت ةنيم انتجزيبياانهذف، قمنا بتحهيم انتح

هذه اننتائج مع نتائج تحهيم ومقارنت انزمم ناسع مذخم ومخزج عنذانطيارة في مياه انصزف انصحي

حم محاونت إيجاد . تنقيت خلال حلاث سنىاثالقبم وبعذ عمهيت انصحي معانجت مياه انصزف ة تشغيم محط

.انحهىل انممكنت نهمشاكم انقائمت

وانمىاد انصهبت انعانقت، وانمىاد انمعذنيت، انمىاد انصحي، مياه انصزف انزمم، ناسع: كهماث انبحج

.اء عين انبيض،رةاانعانقت انطي

Abstract

The objective of this study is to evaluate the performance of grit removal chamber of the

wastewater plants of the city of Ain Beida. In order to achieve this objective, experimental

analyzes of total suspended solids matter (TSS), mineral matter (MMS) and volatile

suspended matter (VMS) were analyzed in the wastewater at the inlet and outlet of the grit

removal chamber. In addition, compare these results with analyzes of the exploitation of the

wastewater plants before and after the process of purification of the wastewater through the

results of the wastewater plants in three years. Then try to find possible solutions to solve the

existing problems.

Key words: Grit removal chamber, wastewater, solid suspended matter (SSM), mineral

matter (MMS), volatile matter (MVS), Ain Beida.

Résume

L‟objectif de cette étude, est d‟évaluer la performance de dessableur de la station de la ville

d‟Ain Beida. Pour atteindre cet objectif, nous avons analysez les analyses expérimentaux des

concentrations des matières en suspension (MES), les matières minérales (MMS) et les

matières volatils (MVS) dans l‟eau usée à l‟entrée et à la sortie de dessableur et comparer ces

résultats avec les analyses d‟exploitation de la STEP avant et après le processus de

purification des eaux usées à travers les résultats de la station en trois ans. Puis essayer de

trouver des solutions possibles pour résoudre les problèmes existants.

Mots clés: Dessableur, eau usée, matières en suspension (MES), les matières minérales

(MMS), les matières volatils en suspension (MVS), Ain Beida.

SOMMAIRE

iv

SOMMAIRE

REMERCIEMENTS……………………………………………………………………………I

DEDICACE…………………………………………………………………………………… II

RESUME………………………………………..................................................................... III

SOMMAIRE…………………………………………………………………………………. IV

LISTE DES TABLEAUX…………………………………………………………………… IX

LISTE DES FIGURES……………………………………………………………………….. X

LISTE DES SYMBOLES………………………………………………………………….. XII

INTRODUCTION GENERALE……………………………………………………………… 1

CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES……………………………………….. 3

I.1. INTRODUCTION :………………………………………………………………………. 3

I.2. DEFINITION DES EAUX USEES :……………………………………………………… 3

I.3.ORIGINE DES EAUX ENTRANT EN STATION D‟EPURATION :…………………… 4

I.3.1. Rejets domestiques :………………………………………………………………….. 4

I.3.2. Eaux de ruissèlement :……………………………………………………………….. 4

I.3.3. Rejets industrielles :…………………………………………………………………... 4

I.3.4. Les eaux agricoles :…………………………………………………………………... 5

I.4. DIFFERENTS TYPES DE POLLUTION DES EAUX USEES:………………………….5

I.4.1. Microorganismes:…………………………………………………………………….. 5

I.4.1.1. Les bactéries :……………………………………………………………………. 5

I.4.1.2. Les virus :………………………………………………………………………... 6

I.4.1.3.Les protozoaires :………………………………………………………………….6

I.4.1.4.Les helminthes :…………………………………………………………………... 7

I.4.2. Les matières en suspension (MES)…………………………………………………… 7

I.4.3. Les éléments minéraux nutritifs :…………………………………………………….. 8

I.4.3.1. l‟azote et le phosphore :………………………………………………………….. 8

a) L‟azote :…………………………………………………………………………… 8

b) Le Phosphore :……………………………………………………………………… 9

I.4. 4.Les éléments traces minéraux ou organiques………………………………………… 9

I.4.4.1. Les métaux lourds :……………………………………………………………….9

I.4.4.2. Les éléments toxiques organique :……………………………………………… 10

I.4.4.3. Les substances nutritives :……………………………………………………… 10

SOMMAIRE

v

I.5. CARACTERISTIQUES ET COMPOSITION DES EAUX USEES :…………………... 11

I.5.1. Paramètres organoleptiques :………………………………………………………... 11

a) Odeur :…………………………………………………………………………….. 11

b) Couleur :…………………………………………………………………………... 11

C) Turbidité :…………………………………………………………………………. 11

I.5.2 Paramètres physico-chimique:……………………………………………………….. 11

I.5.2.1. Température (T) :……………………………………………………………….. 11

I.5.2.2. Le potentiel Hydrogène (pH):…………………………………………………... 12

I.5.2.3. Conductivité :……………………………………………………………………12

I.5.2.4. L‟Oxygène Dissous :…………………………………………………………… 12

I.5.3. Paramètres organiques :……………………………………………………………... 13

I.5.3.1. Demande Chimique en Oxygène (DCO) :……………………………………… 13

I.5.3.2. Demande Biochimique en Oxygène (DBO) :…………………………………... 13

I.5.3.3. La biodégradabilité :……………………………………………………………. 13

I.6.CONCLUSION :………………………………………………………………………..... 14

CHAPITRE II : DESCRIPTION DE LA STATION D‟EPURATION DE LA VILLE D‟AIN

BEIDA……………………………………………………………………………………….. 15

II.1 PRESENTATION DE LA ZONE D'EMPRUNT :……………………………………… 15

II.1.1 Situation géographique :…………………………………………………………….. 15

II.1.2.Impact de la STEP :…………………………………………………………………. 16

II.1.3.Données techniques de la STEP :…………………………………………………… 16

II.1.4. Charges prise en compte par la station d‟épuration :………………………………. 17

II.2.CARACTERISTIQUES D‟EAUX AVANT ET APRES LE TRAITEMENT :………… 17

II.2.1 Qualité des eaux usées brutes :……………………………………………………… 17

II.2.2 Qualité de l‟effluent traité :…………………………………………………………. 18

II.3.DIFFERENTS OUVRAGES DE LA STEP D‟AIN BEIDA :…………………………... 19

II.3.1 Salle de contrôle et commande :…………………………………………………….. 19

II.3.2 Laboratoire :………………………………………………………………………… 19

II.3.3. Procédés d'épuration de la station:…………………………………………………. 19

II.3.3.1. Prétraitement :…………………………………………………………………. 20

a. By-pass :…………………………………………………………………………… 20

b. Paniers grossiers :…………………………………………………………………. 20

C. Poste de relevage :………………………………………………………………… 21

SOMMAIRE

vi

Equipements de poste de relevage de la STEP (ONA 2017) :………… 21

Dégrillage grossier :……………………………………………………. 22

Dégrillage fin :…………………………………………………………. 23

e) Dessablage et déshuilage :………………………………………………………… 24

Classificateur à sable :…………………………………………………. 25

II.3.3.2. Traitement secondaire (traitement biologique) :………………………………. 25

a).Bassin biologique-(procédé à boues activés) :……………………………………. 25

b).Bassin de dégazage :………………………………………………………………. 27

C).Décanteur :………………………………………………………………………... 28

d).Bassin de chloration :……………………………………………………………… 29

II.3.3.3. Traitement des boues :………………………………………………………… 30

a).Puits distributeur des boues :……………………………………………………… 30

b).Recirculation des boues :………………………………………………………….. 30

c).Epaississeur primaire :…………………………………………………………….. 31

d).Digesteur aérobie :………………………………………………………………… 32

e).Epaississeur secondaire :…………………………………………………………...33

f).Lit de séchage des boues :…………………………………………………………. 33

II.4 CONCLUSION :………………………………………………………………………… 34

CHAPITRE III : LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR …………. 36

III.1. INTRODUCTION :……………………………………………………………………. 36

III.2. LES MATIERES EN SUSPENSIONS (MES)………………………………………… 36

III.2.1.Origine de MES :…………………………………………………………………... 36

III.2.2 Catégories de MES :……………………………………………………………….. 37

III.2.2.1.Les matières en suspension (MES) :…………………………………………... 37

a).Les matières minérales :…………………………………………………………… 37

Quelques paramètres minéraux :………………………………………..37

Conductivité électrique :……………………………………………….. 37

Le pH :…………………………………………………………………. 38

Minéralisation globale :………………………………………………... 38

Résidu sec :…………………………………………………………….. 38

III.2.2.2. Les matières colloïdales :……………………………………………………... 38

Turbidité :……………………………………………………………… 39

Couleur :……………………………………………………………….. 39

SOMMAIRE

vii

III.2.3.Caractérisation de la matière organique :………………………………………….. 40

III.3. DESSABLEUR :………………………………………………………………………. 41

III.3.1.Dessablage:………………………………………………………………………… 41

III.3.2. Déshuilage-dégraissage :………………………………………………………….. 41

III.3.3. Différents types de dessableur :…………………………………………………… 42

III.3.3.1. Dessableur à nettoyage mécanique :…………………………………………. 42

III.3.3.2.Dessableur à nettoyage manuelle :…………………………………………….. 42

III.3.3.3. Dessableurs circulaire :……………………………………………………….. 43

III.3.3.4. Dessableur type vortex :………………………………………………………. 43

III.3.3.6. Dessableur horizontale carrée :……………………………………………….. 45

III.4.CAS PARTICULIER-DESSABLEUR COULOIR :…………………………………… 46

III.4.1.Définition :…………………………………………………………………………. 46

III.4.4.1. Dessableur couloir :…………………………………………………………... 46

III.4.2.Dimensionnement d‟un dessableur couloir :……………………………………….. 48

III.4.2.1.calcul de la section verticale (Sv) :……………………………………………. 48

III.4.2.2.Calcul de profondeur (h) et la largeur (b) :……………………………………. 48

III.4.2.3.Calcul de section horizontal (Sh) :…………………………………………….. 48

III.4.2.4.calcul de vitesse de chute :……………………………………………………. 48

Nombre de Reynolds (Re):…………………………………………….. 48

III.4.2.5.Calcul de la longueur du couloir (L) :…………………………………………. 48

III.4.2.6.Calcul le temps de séjour (Ts) :………………………………………………... 49

III.4.2.7.Volume de sable retenu :………………………………………………………. 49

III.5.CONCLUSION :……………………………………………………………………….. 50

CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA

STEP…………………………………………………………………………………………. 51

IV.1 INTRODUCTION :…………………………………………………………………….. 51

IV.2 PROCEDE EXPERIMENTAL :……………………………………………………….. 51

IV.2.1.Détermination de MES et MVS :………………………………………………….. 51

IV.2.1.1.Principe de la filtration : « NF EN 872 juin (2005)…………………………… 51

a- Matériel utilisé :…………………………………………………………………… 52

b- Mode opératoire :………………………………………………………………….. 52

C-Expression des résultats :………………………………………………………….. 53

IV.3.1.Durée :……………………………………………………………………………… 53

SOMMAIRE

viii

IV.3.2.Procédé de Prélèvement :…………………………………………………………... 53

a.Prélèvement Manuelle :…………………………………………………………….. 54

b.Prélèvement Automatique :………………………………………………………… 54

IV.4. RESULTAS ET DISCUSSION……………………………………………………….. 55

IV.4.1.Données de la STEP :……………………………………………………………… 55

IV.4.2.Données expérimentaux :…………………………………………………………...57

MES……………………………………………………………………. 57

MMS…………………………………………………………………… 62

MVS……………………………………………………………………. 66

CHAPITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE DESSABLEUR DE LA

STATION……………………………………………………………………………………..70

V.2 .1.Dimensionnement à temps sec :……………………………………………………. 70

a). Hauteur:…………………………………………………………………………… 70

b). Largeur:…………………………………………………………………………… 70

c). Longueur :………………………………………………………………………… 71

d). Temps de Séjours :………………………………………………………………...71

e) Vitesse d‟écoulement :…………………………………………………………….. 71

f) Vérification que le régime d‟écoulement est fluvial :……………………………... 73

V.2 .2.Dimensionnement par temps de pluie :…………………………………………….. 73

a). Temps de Séjours :………………………………………………………………... 73

b) Vitesse d‟écoulement :…………………………………………………………….. 74

c) Vérification que le régime d‟écoulement est fluvial :……………………………... 75

V.4.1. ère

cas :………………………………………………………………………………. 76

V.4.2. ème

cas :……………………………………………………………………………... 78

CONCLUSION GENERALE………………………………………………………………... 81

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES…………………………………………………….. 83

ix

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Données technique de la STEP (ONA, 2017). ......................................................... 16

Tableau 2:Gestion /Exploitation (ONA, 2017). .......................................................................... 16

Tableau 3: Description de traitement (ONA, 2017).................................................................... 16

Tableau 4: Qualité et quantité des eaux usées (ONA, 2017)...................................................... 17

Tableau 5: Norme de la qualité des eaux usées brutes (ONA, 2015) et (JORA, 2009). .......... 18

Tableau 6: Norme de la qualité des eaux épurées rejetées (ONA, 2015), (JORA, 2006). ....... 18

Tableau 7: Le rendement minimum d'élimination (ONA, 2015). .............................................. 18

Tableau 8: Caractéristiques de grille grossier (ONA, 2017). ..................................................... 23

Tableau 9:Caractéristiques de grille fine. .................................................................................... 23

Tableau 10: Caractéristiques de dessableur déshuileur (ONA, 2017). ...................................... 24

Tableau 11: Caractéristiques de bassin biologique (ONA ,2017). ............................................. 26

Tableau 12: Caractéristiques de décanteur (ONA, 2017). .......................................................... 28

Tableau 13: Caractéristiques de bassin de chloration (ONA, 2017)......................................... 29

Tableau 14: Caractéristiques d‟épaississeur primaire (ONA, 2017). ........................................ 31

Tableau 15: Caractéristiques de digesteur aérobie (ONA, 2017). ............................................. 32

Tableau 16: Caractéristiques de l'épaississeur secondaire (ONA, 2015). ................................. 33

Tableau 17: Caractéristiques des lits de séchage (ONA, 2017). ................................................ 34

Tableau 18: Rapport entre la conductivité et la minéralisation (Rodier, 2009). ....................... 38

Tableau 19: Temps de décantation de différentes particules d‟après la loi de STOKES

(Urinos, 2005). ....................................................................................................................... 40

Tableau 20: Origine des polymères présentent dans les ressources en eaux (Croue et al, 2000

et Malleviale et al, 1982)....................................................................................................... 40

Tableau 21: Avantages et inconvénients des dessableurs à vortex (Umesh, 2011). ................. 44

Tableau 22: Avantages et inconvénients de dessableur horizontale carrée (Umesh, 2011). .... 45

Tableau 23: Avantages et inconvénients de dessableur horizontale carrée (suite) (Umesh,

2011)....................................................................................................................................... 46

Tableau 24: Avantages et inconvénients de dessableur aéré (WEF, 1998 ; Spangler, 2006). . 47

Tableau 25: caractéristique à temps de pluie............................................................................... 76

x

LISTE DES Figures

Figure 1 :Vue de la STEP (Google Earth 2017). ........................................................................ 15

Figure 2:Deux écrans super viseur. .............................................................................................. 19

Figure 3:Schéma représentant le fonctionnement de la STEP d‟Ain Beida.............................. 20

Figure 4: By-pass et panier grossier............................................................................................. 21

Figure 5: Poste de relevage........................................................................................................... 22

Figure 6: Dégrillage grossier. ....................................................................................................... 23

Figure 7: Grille fine. ..................................................................................................................... 24

Figure 8: Dessableur - déshuileur. ............................................................................................... 25

Figure 9: Bassin biologique et système d‟aération. .................................................................... 27

Figure 10: Bassin de dégazage. .................................................................................................... 27

Figure 11: Décantation des boues activées à faible charge (Allaoui, 2009). ............................ 28

Figure 12: Décanteur. ................................................................................................................... 29

Figure 13: Bassin de chloration et évacuation des eaux épurées vers le milieu récepteur. ...... 30

Figure 14: Epaississeur. ................................................................................................................ 31

Figure 15: Digesteur aéré. ............................................................................................................ 32

Figure 16: Lits de séchages. ......................................................................................................... 34

Figure 17: Dessableur de type circulaire (Umesh, 2011). .......................................................... 43

Figure 18: Dessableur type vortex (Umesh, 2011). .................................................................... 44

Figure 19: Dessableurs horizontales carrées (M.M. Ghangrekar, IIT Kharagpur, 2014)......... 45

Figure 20: Un dessableur aéré (Umesh, 2011). ........................................................................... 47

Figure 21: Méthodes de prélèvements. ........................................................................................ 54

Figure 22: Evolution de la concentration journalière de MES à l'entrée de la STEP d'Ain

Beida (2014-2017). ................................................................................................................ 55

Figure 23: Evolution de la concentration journalière de MES à la sortie de la STEP d'Ain

Beida (2014-2017). ................................................................................................................ 55

Figure 24: Evolution de rendement journalier réel et souhaité de MES de la STEP d'Ain Beida

(2014-2017). .......................................................................................................................... 56

Figure 25: Evolution journalière de la concentration de MES à l‟entrée et à la sortie de

dessableur pendant la mâtinés. ............................................................................................. 58

xi

Figure 26: Evolution journalière de la concentration de MES à l‟entrée et à la sortie de

dessableur à midi. .................................................................................................................. 58

Figure 27: Evolution de la concentration des MES à l‟entrée et à la sortie de dessableur après

midi. ........................................................................................................................................ 59

Figure 28: Rendement d‟élimination de MES de dessableur pendant la matinée. ................... 60

Figure 29: Rendement d‟élimination de MES de dessableur a midi. ........................................ 61

Figure 30:Rendement des MES de dessableur pendant l‟après midi......................................... 61

Figure 31: Evolution de la concentration des MMS à l‟entrée et à la sortie de dessableur

pendant la matinée. ................................................................................................................ 62

Figure 32: Rendement des MMS de dessableur pendant le matin. ............................................ 63


pendant le midi. ..................................................................................................................... 63

Figure 34 : Rendement des MMS de dessableur pendant le midi. ............................................. 64


pendant l‟après midi. ............................................................................................................. 65

Figure 36: Rendement des MMS de dessableur pendant l‟après midi. ..................................... 65

Figure 37: Evolution de la concentration des MVS à l‟entrée et à la sortie de dessableur

pendant la matinée. ................................................................................................................ 66


pendant le midi. ..................................................................................................................... 66


pendant l‟après midi. ............................................................................................................. 67

Figure 40: Rendement des MVS de dessableur pendant la matinée. ......................................... 67

Figure 41:Rendement des MVS de dessableur pendant le midi. ............................................... 68

Figure 42:Rendement des MVS de dessableur pendant l‟après-midi. ....................................... 68

xii

LISTE DES SYMBOLES

CE : La conductivité électrique.

pH : potentiel Hydrogène.

T : Température.

Cm: La charge massique exprime en kg DBO5 / kg MVS.j.

MES : Matière en suspension.

MMS : matière minérales sèche (mg/l).

MVS : matière volatile en suspension (mg/l).

DCO : Demande chimique en oxygène.

DBO5 : Demande biochimique en oxygène.

COD : Carbone organique dissous.

COC : Carbone organique colloïdale.

COP : Carbone organique particulaire.

SV : Surface verticale.

SH : Section horizontal.

Ve : Vitesse d‟écoulement.

V0 : Vitesse de chute.

Re : Nombre de Reynolds.

Fr : Nombre de Froude.

Ts : temps de séjour (h).

EH : l‟équivalent habitant.

H2S : Hydrogène sulfureux.

NO2: Nitrites.

NO3: Nitrates.

NH4+:

Azote Ammoniacal.

NH3: ammoniac (mg/l).

OMS: Organisation Mondiale de la Santé.

ONA: Office national de l‟assainissement.

STEP: Station d'épuration.

Qj : Le débit journalier d‟eau brute à traiter (m3.j-1).

QTl : Le débit de pointe par temps de pluie.

Qps : Le débit maximal par temps sec.

Qair : Le débit d‟air (m3/m

3h).

FAO : Food Alimentation Organisation

1

INTRODUCTION GENERALE

Les eaux usées représentent une des composantes de l‟offre globale en eau au même titre que

les eaux superficielles et souterraines. En Algérie, leur volume annuel est estimé à 800

millions de m3, dont quelque 650 millions de m

3 correspondant aux agglomérations de taille

supérieur à 50 000 habitants (MRE, 2014). Notons que 60% de ces eaux sont soit rejetées

dans les cours soit en mer (Medkour, 2003).

Les performances des processus d‟épuration sont généralement influencées par de nombreux

facteurs tels que les changements qualitatifs et quantitatifs dans les eaux usées et la variabilité

inhérente du procédé de traitement. La législation algérienne a établi des critères de qualité de

l‟eau traitée et rejetée, donc il devrait être possible d‟évaluer la performance du processus et

la fiabilité des installations pour assurer leurs conformités.

Les prétraitements physiques constituent une série d‟opérations susceptibles d‟alléger les eaux

brutes des matières les plus grossières d‟une part ou celles pouvant gêner le processus du

traitement ultérieur. (Gaid, 1984).

Parmi les opérations de prétraitements physique on a le dessablage pour un rôle d‟élimination

des matières minérales (80%) pour protégé les équipements en aval et protégé les roues des

pompe de l‟abrasion.

Dans la région d‟Ain Beida les eaux usées sont essentiellement d'origine domestique,

collectées et acheminées vers la station d'épuration d‟Ain Beida pour être traitées dans le but

de réduire les charges polluantes par boue activée. Une fois traitées, ces eaux sont déversées

dans l‟Oued El Azabi (ONA, 2017).

L‟objectif de ce travail est d‟apporter une contribution à l‟étude de la performance de

dessableur de la station d‟épuration d‟Ain Beida, qui consiste à évaluer les performances

épuratoires et les rendements de dessableur, en analysant et faire une comparaison des

analyses des paramètres suivants: MES, les MVS et les MMS à l‟entrée et la sortie de

dessableur effectuées au laboratoire de la STEP celles données par la STEP.

Le travail de ce projet de fin d‟étude comporte cinq chapitres. Le premier chapitre présente un

aperçu bibliographique des compositions des eaux usées qui contient l‟origine des eaux

entrant dans la station d‟épuration et les différents types de pollutions dans ces eaux. Alors

que le deuxième chapitre représente une description générale de la station d‟épuration de la

2

ville d‟Ain Beida et connaitre les caractéristiques de conception de la STEP et les

caractéristique de chaque ouvrage.

Le troisième chapitre présente un détaille de différentes types de dessableur, ainsi que leur

avantages et inconvénients et prendre en considération le dimensionnement de dessableur

couloir. Un quatrième chapitre, dont on traitera et on discutera les résultats d‟analyse,

quantifiant des MES, MVS, MMS des eaux entrantes et sortantes de dessableur de la STEP et

leur rendement de fonctionnement.

Le dernier chapitre donne un redimensionnement de dessableur couloir pour vérifier les

conditions de fonctionnement de ce dernier.

Et enfin on termine avec une conclusion générale qui décrit les principales conclusions et

recommandations.

Première partie :

Etude bibliographique

CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES

3


I.1. INTRODUCTION :

Une eau usée, appelée encore eau résiduaire ou effluent est une eau qui a subi une

détérioration après usage .La pollution des eaux dans son sens le plus large est définie

comme « Tout changement défavorable des caractéristiques naturelles (biologiques ou

physico-chimiques) dont les causes sont directement ou indirectement en relation avec les

activités humaines» (Anonyme, 2004)

La dépollution des eaux usées urbaines nécessite une succession d'étapes faisant appel à

des traitements physiques, physico-chimiques et biologiques. En dehors des plus gros

déchets présents dans les eaux usées, l'épuration doit permettre, au minimum, d'éliminer la

majeure partie de la pollution carbonée.

Dans ce chapitre nous allons voir les caractéristiques des effluents ainsi que leur

traitement.

I.2. DEFINITION DES EAUX USEES :

Les eaux usées, ou les eaux résiduaires, sont des eaux chargées de résidus, solubles ou non

provenant de l'activité humaine industrielle ou agricole et parvenant dans les canalisations

d'évacuation des eaux usées. Elles représentent, une fraction du volume des ressources en

eaux utilisables mais leur qualité très médiocre exige une épuration avant leur rejet dans le

milieu naturel (Thomas, 1955).

L‟aspect des eaux résiduaires fraiches est celui d‟un liquide brun gris avec une odeur

typique, mais faible. Durant leur transport, ces eaux se modifient d‟autant plus vite que la

température est élevée, elles deviennent noires et dégagent une odeur d‟œufs pourris, signe

de la présence d‟hydrogène sulfureux (H2S), dangereux pour les égoutiers et corrosifs pour

le béton et les aciers des égouts, environ un tiers des matières contenues est en suspension,

le reste est en solution (Moumouni, 2005).


4

I.3.ORIGINE DES EAUX ENTRANT EN STATION D’EPURATION :

I.3.1. Rejets domestiques :

Elles proviennent des différents usages domestiques de l‟eau, elles sont essentiellement

porteuses de pollution organique, elles se répartissent en eaux ménagères, qui ont pour

origine les salles de bains et les cuisines, et sont généralement chargées de détergents, de

graisses, de solvants, de débris organiques, ect et en eaux vannes ; il s‟agit des rejets des

toilettes chargés de divers matières organique, azotées et de germes fécaux (Gomella et

Guerree, 1978).

I.3.2. Eaux de ruissèlement :

Les eaux pluviales peuvent, elles aussi, constituer une source de pollution importante des

cours d‟eau, notamment pendant les périodes orageuses. L‟eau de pluie se charge

d‟impuretés au contact de l‟air (fumées industrielles) puis en ruisselant des résidus déposés

sur les toits et les chaussées des villes (huiles de vidange, carburants, résidus de pneus et

métaux lourds) (Bontoux, 1993).

I.3.3. Rejets industrielles :

Tous les rejets résultant d'une utilisation de l'eau autre que domestique sont qualifiés de

rejets industriels. Cette définition concerne les rejets des usines, mais aussi les rejets

d'activités artisanales ou commerciales : blanchisserie, restaurant, laboratoire d'analyses

médicales, etc.

La variété des eaux usées industrielles est très grande. Certains de ces eaux sont toxiques

pour la flore et la faune aquatiques, ou pour l'homme. Il faut bien distinguer les eaux

résiduaires et les liquides résiduaires de certaines industries (Edline, 1979).

Les rejets industriels peuvent donc suivre trois voies d'assainissement (Baumont et al,

2004) :

- Ils sont directement rejetés dans le réseau domestique.

- Ils sont prétraités puis rejetés dans le réseau domestique.

- Ils sont entièrement traités sur place et rejetés dans le milieu naturel.


5

I.3.4. Les eaux agricoles :

L‟agriculture est une source de pollution des eaux qui n‟est pas du tout négligeable car elle

apporte les engrais et les pesticides elle est la cause essentielle des pollutions diffuses

(Bontoux, 1993).

Les épandages d‟engrais nitraté et phosphatés, sous une forme ou en quantité, telle qu‟il ne

seraient pas finalement retenus par le sol et assimilés par les plantes conduisent à un

enrichissement en matières azotées ou phosphatées des nappes les plus superficielles et des

eaux des cours d‟eau ou des retenues. Parmi les polluants d‟origine agricole, il faut tenir

compte aussi des détergents se dispersant lors des applications de traitement des cultures

(Gomella et Guerree, 1978).

I.4. DIFFERENTS TYPES DE POLLUTION DES EAUX USEES:

La composition des eaux usées est extrêmement variable en fonction de leur origine

(industrielle, domestique, etc.). Elles peuvent contenir de nombreuses substances, sous

forme solide ou dissoute, ainsi que de nombreux micro-organismes. En fonction de leurs

caractéristiques physiques, chimiques, biologiques et du danger sanitaire qu‟elles

représentent, ces substances peuvent être classées en quatre groupes : les microorganismes,

les matières en suspension, les éléments traces minéraux ou organiques, et les substances

nutritives (Baumont et al, 2005).

I.4.1. Microorganismes:

Les eaux usées contiennent tous les micro-organismes (champignons, helminthes,

protozoaires, bactéries et virus) dont certains sont pathogènes. La présence de coliformes et

de streptocoques témoigne d‟une contamination fécale de ces eaux qu‟il est impératif

d‟épurer pour préserver le milieu naturel (Attab, 2011).

I.4.1.1. Les bactéries :

Les bactéries sont microorganismes les plus communément rencontrés dans les eaux usées.

Les eaux usées urbaines contiennent environ 106 à 10

7 bactéries /100 ml dont la plupart

sont des Proteus et des entérobactéries, 103

à 104 des streptocoques et de 10

2 à 10

3 des


6

Clostridium. La concentration en bactéries pathogène est très variable et peut attendre 104

germes par litre. Parmi pathogènes les plus détectées, les salmonelles, dont celles

responsables de la typhoïde, des paratyphoïdes et des troubles intestinaux. Les coliformes

thermotolérants sont des germes témoins de contamination fécale communément utilisé

pour contrôler la qualité relative d‟une eau (Belahmadi, 2011).

En plus de ces germes, les eaux usées d‟une station d‟épuration contient des espèces

autochtones considérées comme acteurs majeurs des biodégradations telle que :

Pseudomonas, Alcaligenes, Micrococcus, Flavobacterium et d‟autres (Pelmont, 2005).

I.4.1.2. Les virus :

Ce sont des organismes infectieux de très petite taille (10 à 350 nm) qui se reproduisent en

infectant un organisme hôte. Les virus ne sont pas naturellement présents dans l'intestin,

contrairement aux bactéries. Ils sont présents soit intentionnellement (après une

vaccination contre la poliomyélite, par exemple), soit chez un individu infecté

accidentellement. L'infection se produit par l'ingestion dans la majorité des cas, sauf pour

le coronavirus où elle peut aussi avoir lieu par inhalation (Cshpf, 1995). On estime leur

concentration dans les eaux usées urbaines comprise entre 103 et 104 particules par litre.

Leur isolement et leur dénombrement dans les eaux usées sont difficiles, ce qui conduit

vraisemblablement à une sous-estimation de leur nombre réel. Les virus entériques sont

ceux qui se multiplient dans le trajet intestinal ; parmi les virus entériques humains les plus

importants, il faut citer les entérovirus (exemple : polio), les rotavirus, les rétrovirus, les

adénovirus et le virus de l'Hépatite A (Asano, 1998).

I.4.1.3.Les protozoaires :

Les protozoaires sont des organismes unicellulaires munis d‟un noyau, plus complexes et

plus gros que les bactéries. Ils sont présents dans les eaux usées à l'état de kystes.

La principale forme pathogène pour l'homme est Entamoeba histolytica, agent responsable

de la dysenterie amibienne et Giardia lamblia (Rodier, 2005).


7

I.4.1.4.Les helminthes :

Les helminthes sont rencontrés dans les eaux usées sous forme d‟œufs et proviennent des

excrétions des personnes ou d‟animaux infectés et peuvent constituer une source de

réinfection par voie orale, respiration par voie cutanée.

La concentration en œufs d‟helminthes dans les eaux usées est de l‟ordre de 10 à 103 œufs

par litre. On peut citer, notamment, Ascaris lumbricades, Oxyuris vermicularis, Trichuris

trichuria, Toenia saginata (Belahmadi, 2011).

I.4.2. Les matières en suspension (MES)

La pollution particulaire est due à la présence de particules de grande taille, supérieure à

10μm, en suspension dans l‟eau, et que l‟on peut assimiler aux matières en suspension

(MES). En fait, les matières en suspension ne sont des particules solides véritablement en

suspension que dans des conditions moyenne d‟écoulement des effluents correspondant à

une vitesse minimale de 0,5 m/s. En fonction de la taille des particules, on distingue les

matières grossières ou décantables (diamètre supérieur à 100 μm) et les matières en

suspension (MES) (R).

Elles représentent, la fraction constituée par l‟ensemble des particules organiques (MVS)

ou minérales (MMS), non dissoutes de la pollution. Elles constituent un paramètre

important qui marque bien le degré de pollution d‟un effluent urbain ou même industriel

(Metahri, 2012). Les MES s‟expriment par la relation suivante :

MES = 30% MMS + 70% MVS.

- Matières décantables :

De nombreuses particules peuvent constituer des impuretés d'une eau. Les techniques

analytiques nécessaires à leurs déterminations dépendent des dimensions de ces particules.

Les impuretés présentes dans l'eau ont pour origine soit des substances minérales,

végétales ou animales.

Les matières décantables sont les matières des grandes tailles, entre 40 micromètres et 5

millimètre et qui se déposent sans traitement physique et chimique (Dekhil et Zaibet,

2013).


8

I.4.3. Les éléments minéraux nutritifs :

(Nitrates et phosphates) : provenant pour l'essentiel de l'agriculture et des effluents

domestiques, il est à l'origine du phénomène d'eutrophisation c'est-à-dire la prolifération

excessive d'algues et de plancton dans les milieux aquatiques (Mayet, 1994).

I.4.3.1. l’azote et le phosphore :

a) L’azote :

Dans les eaux usées domestiques, l‟azote est sous forme organique et ammoniacal, on le

dose par mesure du N-NTK (Azote Total Kjeldahl) et la mesure du N-NH4. La

concentration du N-NTK est de l‟ordre de 15 à20% de celle de la DBO. L‟apport journalier

est compris entre 10 et 15g par habitant (Grosclaude, 1999).

Azote Kjeldahl = Azote ammoniacal + Azote organique (Gaujous, 1995).

L‟azote organique, composant majeur des protéines, est recyclé en continu par les plantes

et les animaux.

L‟azote ammoniacal est présent sous deux formes en solution, l‟ammoniac NH3 et

l‟ammonium NH+

4, dont les proportions relatives dépendant de pH et de la température.

L‟ammonium est souvent dominant ; c‟est pourquoi, ce terme est employé pour designer

l‟azote ammoniacal (Aminot et Chaussepied, 1983). En milieu oxydant, l‟ammonium se

transforme en nitrites puis en nitrates ; ce qui induit une consommation dioxygène

(Gaujous, 1995).

-Nitrites (NO2-) :

Les nitrites constituent un poison dangereux pour les organismes aquatiques, même à de

très faibles concentrations. Sa toxicité augmente avec la température. Ils provoquent une

dégradation de l‟hémoglobine du sang des poissons qui ne peut plus véhiculer l‟oxygène. Il

en résulte la mort par asphyxie (Severin-R et al, 1995).


9

- Nitrates (NO3-) :

Les nitrates constituent le stade final de l‟oxydation de l‟azote organique dans l‟eau. Les

bactéries nitratantes (nitrobacters) transforment les nitrites en nitrates. Cette réaction

appelée nitratation s‟accompagne aussi d‟une consommation d‟oxygène (Severin-R et Al,

1995).

Azote global = Azote Kjeldahl + Nitrites + nitrates (Severin-R et Al, 1995).

b) Le Phosphore :

Le phosphore est présent dans l‟eau sous plusieurs formes : phosphates, polyphosphates,

phosphore organique … ; les apports les plus importants proviennent des déjections

humaines et animales et surtout des produits de lavage. Les composé phosphoré sont

indésirables dans les réservoirs de distribution d‟eau potable, parce qu‟ils contribuent au

développement d‟algues et plus généralement du plancton aquatique.

Agent d‟eutrophisation gênant dans le milieu naturel, les phosphates n‟ont pas d‟incidence

sanitaire et les polyphosphates sont autorisés comme adjuvants pour la prévention de

l‟entartrage dans les réseaux (Bontoux, 1993).

I.4. 4.Les éléments traces minéraux ou organiques

I.4.4.1. Les métaux lourds :

Les métaux lourds que l‟on trouve dans les eaux usées urbaines sont extrêmement

nombreux (de l‟ordre de quelque µg/l). les plus abondants sont le fer, zinc, le cuivre et le

plomb. Les autres métaux (manganèse, aluminium, chrome, arsenic, nickel, etc) sont

présents à l‟état de traces. Leur origine est multiple : ils proviennent « des produits

consommés au sens large par la population, de la corrosion des matériaux des réseaux de

distribution d‟eau et d‟assainissement, des eaux pluviales dans le cas de réseau unitaire,

des activités de service (santé, automobile) et éventuellement de rejets industriels »

(Cauchi et al, 1996). Les éléments cités dans la littérature comme étant les plus dangereux

sont le plomb (pb), l‟arsenic (As), le mercure (Hg), le cadmium (Cd) et le nickel (Ni)

(Vilagines, 2003


10

I.4.4.2. Les éléments toxiques organique :

Les micro-polluants d‟origine organique sont extrêmement nombreux et variés, ce qui rend

difficile l‟appréciation de leur dangerosité. Ils proviennent de l‟utilisation domestique, des

rejets industriels et des eaux de ruissellement sur les terres agricoles, sur le réseau routier

etc… parmi ces composés chimiques toxiques très persistants et qui ont une grande

lipophilicité, on peut citer les hydrocarbures polycycliques aromatiques, les alkyl-phénols,

chlorophénols, phatalates, les pesticides et les résidus pharmaceutiques actifs. Certains

composés ont un pouvoir de perturber le système endocrinien tel que les hydrocarbures

polycycliques aromatiques et les alkylphénols (Belgiorno et al, 2007).

En effet, plusieurs environnements aquatiques ont été pollués par ces composés en plus des

autres substances pharmaceutiques dont la principale source est les eaux usées (Kimura et

al, 2004). Il s‟est avéré que les stations d‟épuration sont des sources potentielles de ces

produits toxiques (Belgioro et al, 2007 ; Andreozzi et al, 2003). Cependant, en raison de la

faible solubilité de ces éléments organiques, on les retrouvera concentrés dans les boues

plutôt que dans les eaux résiduaires (FAO, 2003).

I.4.4.3. Les substances nutritives :

Les nutriments se trouvent en grande quantité dans l‟eau usée, et constituent un paramètre

de qualité important pour la valorisation de ces eaux en agriculture et en gestion des

paysages (Hamoda, 2004). Les éléments les plus fréquents dans les eaux usées sont l‟azote,

le phosphore, et parfois le potassium, le zinc, le bore et le soufre. Ces éléments se trouvent

en quantité appréciables, mais en proportions très variables que de soit, dans les eaux usées

épurées ou brutes. En outre, la présence de matière organique sous différentes forme dans

l‟eau usée (solides en suspension, éléments colloïdaux et matière dissoutes) peut, par son

effet à long terme sur la fertilité du sol, contribuer également à la stabilité structurale du sol

(FAO, 2003).


11

I.5. CARACTERISTIQUES ET COMPOSITION DES EAUX USEES :

I.5.1. Paramètres organoleptiques :

a) Odeur :

L‟eau d‟égout fraiche à une odeur fade qui n‟est pas désagréable, par contre en état de

fermentation, elle dégage une odeur nauséabonde (Ladjel, 2006).

b) Couleur :

La coloration d‟une eau peut être soit d‟origine naturelle, soit associée à sa pollution. La

coloration d‟une eau est donc très souvent synonyme de la présence de composés dissous

et corrélativement la présence de solutés induit une coloration qui ne se limite pas au seul

domaine du visible (Thomas, 1955).

C) Turbidité :

La turbidité représente l‟opacité d‟un milieu trouble. C‟est la réduction de la transparence

d‟un liquide due à la présence de matières non dissoutes. Elle est causée, dans les eaux, par

la présence de matière en suspension (MES) fines, comme les argiles, les limons, les grains

de silice et les microorganismes. Une faible part de la turbidité peut être due également à la

présence de matières colloïdales d‟origine organique ou minérale. Les unités utilisées pour

exprimer la turbidité proviennent de la normalisation ASTM (American Society for

Testing Material) qui considère que les trois unités suivante sont comparables :

Unité JTU (Jackson Turbidité Unit) = unité FTU (Formazine Turbidity Unit) = unitéNTU

(Néphélométrie Turbidité Unit) (Rejsek, 2002).

I.5.2 Paramètres physico-chimique:

I.5.2.1. Température (T) :

La température est un facteur écologique important du milieu. Son élévation peut perturber

fortement la vie aquatique (pollution thermique). Certains rejets présentent des écarts de

température importants avec le milieu récepteur : ce sont par exemple les eaux de

refroidissement des centrales nucléaires thermiques induisant ainsi une forte perturbation

du milieu. La température est mesurée par thermosonde (ou par thermomètre) (Gaujous,

1995).


12

Il est important de connaitre la température de l‟eau avec précision. En effet, celle -ci joue

un rôle dans la solubilité des sels et surtout des gaz, dans la détermination du pH, pour la

connaissance de l‟origine de l‟eau et des mélanges éventuels, etc (Rodier, 1996).

I.5.2.2. Le potentiel Hydrogène (pH):

Le pH est un paramètre qui permet de mesurer l‟acidité, l‟alcalinité ou la basicité d‟une eau

(Gomella et Guerree, 1978). Sa mesure doit s‟effectuer sur place de préférence par la

méthode potentiométrique. La mesure électrique, quoique délicate, peut seule donner une

valeur exacte, car elle est indépendante du potentiel d‟oxydoréduction, de la couleur du

milieu, ou de la turbidité et des matières colloïdales (Rodier et Al, 1996).

En milieu côtier et estuarien, certains rejets industriels ou les apports d‟eaux de

ruissellement sont la cause de variation de PH qui s‟avère être, dans ce cas, un indice de

pollution (Aminot et Chaussepied, 1983).

Les organismes sont très sensibles aux variations du PH, et un développement correct de la

faune et de la flore aquatique n‟est possible que si sa valeur est comprise entre 6 et 9.

L‟influence du PH

se fait également ressentir par le rôle qu‟il exerce sur les autres éléments

comme les métaux dont il peut diminuer ou augmenter la disponibilité et donc la toxicité.

I.5.2.3. Conductivité :

La conductivité est la propriété que possède une eau à favoriser le passage d‟un courant

électrique. Elle fournit une indication précise sur la teneur en sels dissous (salinité de

l‟eau). La conductivité s‟exprime en micro siemens par centimètre et elle est l‟inverse de la

résistivité qui s‟exprime en ohm par centimètre. La mesure de la conductivité permet

d‟évaluer la minéralisation globale de l‟eau (Rejsek, 2002). Sa mesure est utile car au –delà

de la valeur limite de la salinité correspondant à une conductivité de 2500µS/cm, la

prolifération de microorganismes peut être réduite d‟où une baisse du rendement

épuratoire.

I.5.2.4. L’Oxygène Dissous :

L‟oxygène est toujours présent dans l‟eau. Sa solubilité est fonction de la pression partielle

dans l‟atmosphère et de la salinité. La teneur de l‟oxygène dans l‟eau ne dépasse rarement

10mg/l. Elle est fonction de l‟origine de l‟eau ; l‟eau usée domestique peut contenir de 2 à

8 mg/l (Ladjel, 2006).


13

I.5.3. Paramètres organiques :

I.5.3.1. Demande Chimique en Oxygène (DCO) :

La demande chimique en oxygène (DCO), exprime en mg d‟O2 /l, correspond à la quantité

d‟oxygène nécessaire pour la dégradation par voie chimique est dans des conditions

définies de la matière organique ou inorganique contenue dans l‟eau (Grosclaude,

1999).Elle représente donc, la teneur totale de l‟eau en matière oxydable.

I.5.3.2. Demande Biochimique en Oxygène (DBO) :

Pratiquement, la demande biochimique en oxygène devrait permettre d‟apprécier la charge

du milieu considéré en substances putrescibles, son pouvoir auto-épurateur et d‟en déduire

la charge maximale acceptable, principalement au niveau des traitements primaires des

stations d‟épuration (Rodier, 2005).

La demande biochimique en oxygène après 5 jours (DBO5) d‟un échantillon est la quantité

d‟oxygène consommé par les microorganismes aérobies présents dans cet échantillon pour

l‟oxydation biochimique des composés organiques et/ou inorganiques (Rejsek, 2002).

I.5.3.3. La biodégradabilité :

La biodégradabilité traduit l‟aptitude d‟un effluent à être décomposé ou oxydé par les

micro-organismes qui interviennent dans le processus d‟épuration biologique des eaux

usées.

La biodégradabilité est exprimée par un coefficient K, tel que K = DCO/DBO5 :

Si, K < 1.5 : Cela signifie que les matières oxydables sont

constituées en grande partie de matières fortement biodégradables.

Si, 1.5<K<2.5 : Cela signifie que les matières oxydables sont

biodégradables.

Si, 2.5<K<3 : Les matières oxydables sont peu biodégradables.

Si, K> 3 : Les matières oxydables sont non biodégradables.

Un coefficient K très élevé traduit la présence dans l‟eau d‟éléments inhibiteur de la

croissance bactérienne, tels que, les sels métalliques, les détergents, les phénols les

hydrocarbures …..Etc.

La valeur du coefficient K détermine le choix de la filière de traitement à adopter, si

l‟effluent est biodégradable on applique un traitement biologique, sinon on applique un

traitement physico-chimique (Metahri, 2012).


14

I.6.CONCLUSION :

Les eaux usées se caractérisent par des paramètres physico-chimiques et bactériologiques,

qui permettent de déterminer leur éventuelle origine et de connaitre l‟importance de leur

charge polluante.

dans ce chapitre on a présenté, les origines et les principaux caractéristiques des eaux

usées. Avant qu‟elles ne soient rejetées dans le milieu naturel et ne le dégradent, elles

doivent impérativement obéir à des normes établies pour protéger les milieux récepteurs

contre la pollution pour cela, elles sont acheminées vers une station d‟épuration ou elles

subissent plusieurs phases de traitement.

CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA

15

CHAPITRE II : DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE

LA VILLE D’AIN BEIDA

II.1 PRESENTATION DE LA ZONE D'EMPRUNT :

L‟étude de réalisation de la station d‟épuration a été achevée vers la fin de l‟année 2006.

La réalisation effective du projet était entamée le 16/10/2007 par L‟Entreprise groupement

(Keppel Seghers Belgium NV et Hydro Technique Algérie).

La mise en service de la STEP a était assurée le 01/01/2015, (réception provisoire par

Keppel), le traitement biologique de la station d‟Ain Beida est un procédés à boues

activées a faible charge. (ONA, 2017).

II.1.1 Situation géographique :

La station d‟épuration de la ville d‟Ain Beida est située au sud-ouest de la ville à gauche de

la route national n° 5 en allant vers Oum Bouaghi, elle est implantée sur la rive droite de

l‟oued- l‟Azzabi de superficie de 10 hectares (ONA, 2017).

Figure 1 : Vue de la STEP (Google Earth 2017).


16

II.1.2.Impact de la STEP :

La réalisation de la station d‟épuration de la ville d‟Ain Beida est destinée à épurer les

eaux usées rejetée d‟une population, pour objectif essentiel d‟éviter les problèmes de

pollution du milieu récepteur (Oued El Azzabi) :(ONA, 2017).

Protection de la nappe phréatique,

Préserver la santé de la population contre les maladies à transmission hydriques.

Réutiliser les eaux épurées en irrigation.

Réutiliser les boues issues de l‟épuration à des fins agricoles.

II.1.3.Données techniques de la STEP :

Les tableaux 2, 3 et 4 récapitulent les données techniques de la STEP.

Tableau 1: Données technique de la STEP (ONA, 2017).

Donnes techniques de la STEP d’Ain Beida

Wilaya Oum El Bouaghi

Commune Ain Beida

Etat de fonctionnement En marche

Localités raccordées à la STEP Eaux Résiduaires ville Ain Beida

Lieu de rejet Oued – El Azzabi

Entreprises de réalisation Keppel Seghers / Hydro Technique

Superficie de l‟assiette 10 Hectares

Date de mise en service 01/01/2015

Tableau 2:Gestion /Exploitation (ONA, 2017).

Gestion/Exploitation

Organisme gestionnaire Office National de l‟Assainissement

Date de transfert à l'ONA 01/07/2015

Tableau 3: Description de traitement (ONA, 2017).

Filière eaux Filière boues

Entrée des eaux brutes et prétraitement

Traitement biologique

Décanteur secondaire

Chloration

L‟épaississeur primaire

Le digesteur aérobie

L‟épaississeur secondaire

Les lits de séchages


17

II.1.4. Charges prise en compte par la station d’épuration :

Les débits pris en charge par la station actuellement, la teneur en nutriment, ainsi les

charges polluantes sont regroupées dans le tableau suivant :

Tableau 4: Qualité et quantité des eaux usées (ONA, 2017).

Paramètres Unité Horizon

2015

Horizon

2033

Charge hydraulique admissible de la STEP

Capacité de la STEP E.H 140000 210000

Débit nominale m3/j 16840 25260

Débit moyen par jour (24h/j) m3/j 702 1052

Débit maximal temps sec m3/h 1179 1736

Débit de pointe rejetée par le temps de pluie m3/h 2947 4340

Teneur en nutriment

Rapport DCO/DBO5 / 1,9 1,9

Teneur en phosphore total mg/l 15 15

Charges polluantes

Charge journalière en DCO Kg/j 14263 21378

Charge journalière en DBO5 Kg/j 7560 11340

Charge journalière en MES Kg/j 9800 14700

Charge journalière en MES réduite Kg/j 8428 12642

II.2.CARACTERISTIQUES D’EAUX AVANT ET APRES LE TRAITEMENT :

II.2.1 Qualité des eaux usées brutes :

La norme de qualité des eaux usées brutes selon ONA (2015), et le journal officiel de la

république Algérienne (2009) sont regroupées dans le tableau suivant :


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Tableau 5: Norme de la qualité des eaux usées brutes (ONA, 2015) et (JORA, 2009).

Paramètres Unité Concentration

(ONA, 2015)

Concentration

(JORA, 2009)

DBO5 mg/l 449 500

DCO mg/l 847 1000

MES mg/l 582 600

NTK mg/l / /

P total mg/l 15 50

N total mg/l 80 150

N-NO2 mg/l / 0.1

PH - 6.5-8.5 5.5-8.5

Température °C 30 30

II.2.2 Qualité de l’effluent traité :

La qualité de l‟effluent traité devra correspondre aux caractéristiques suivantes :

Tableau 6: Norme de la qualité des eaux épurées rejetées (ONA, 2015), (JORA, 2006).

Paramètres unité (ONA, 2015) (JORA, 2006)

DBO5 mg/l 30 35

DCO mg/l 80 120

MES mg/l 30 35

NTK mg/l 40 30

PO4- mg/l 2 10

N total mg/l / 30

N-NO2 mg/l / /

pH - 5.5-8.5 5.5-8.5

Température °C 30 30

Tableau 7: Le rendement minimum d'élimination (ONA, 2015).

Paramètres unité Rendement minimum

d’élimination en %

DBO5 mg/l 93

DCO mg/l 90

MES mg/l 94

NTK mg/l 51

P total mg/l 87


19

II.3.DIFFERENTS OUVRAGES DE LA STEP D’AIN BEIDA :

La station se compose de :

II.3.1 Salle de contrôle et commande :

Nous donne une vue générale sur la station. Le schéma synoptique (fig2), qui nous indique

sur l'état de fonctionnement de chaque étape de la station. Relié aux ordinateurs avec un

logiciel de base. La station d‟épuration d‟Ain Beida est raccordée à un système

complètement informatisé de supervision assurant la gestion et la tél-éconduite et la

surveillance à distance de l‟ensemble des installations de la station. IL est possible à tout

moment, de faire apparaitre sur l‟écran l‟état détaillé de toute l‟installation (moteur en

marche ou à l‟arrêt, défauts, niveaux, débit, etc).Si il y a' un problème dans la station il y

aura un signale rouge sur le schéma.

Figure 2:Deux écrans super viseur.

II.3.2 Laboratoire :

Des analyses quotidiennes sont réalisées pour deux échantillons. L'eau usées (brute) et

l'eau après le traitement. Le laboratoire de la STEP est équipé de différentes appareils des

mesures physico-chimiques nécessaires pour les différents analyses sur l'eau et la boue, et

le suivie de performance d‟épuration.

II.3.3. Procédés d'épuration de la station:

Le Schéma principale de la filière de traitement des eaux usées de la ville d‟Ain Beida est

représenté sur la figure suivante :


20

Figure 3:Schéma représentant le fonctionnement de la STEP d’Ain Beida.

Les procédés d'épuration agrès dans la station sont :

II.3.3.1. Prétraitement :

Les dispositifs de prétraitement physique sont présents dans toutes les stations d‟épuration,

quels que soient les procédés mis en œuvre à l‟aval. Ils ont pour but d‟éliminer les

éléments solides ou les particulaires les plus grossiers (Ladjel, 2006).

a. By-pass :

Un by-pass est construit afin d‟évacuer les eaux en excès directement vers la fin de la

station, pour les cas d‟urgence ou de maintenance de la station d‟épuration. Le By-pass est

relié avec un canal venturi pour assurer l‟entrée de l‟eau et réglé le débit (ONA, 2017).

b. Paniers grossiers :

Les eaux a traité passent d‟abord par un panier grossier manuel, il est projeté à la tête de la

station d‟environ 100mm (distance entre les barres) sans métier est d‟évité le passage des

gros déchets, et protéger les pompes.


21

Figure 4: By-pass et panier grossier.

C. Poste de relevage :

La conception du poste de pompage (poste de relevage) d‟une station de traitement des

eaux usées est en grande partie similaire à la conception de poste de relèvement placé dans

le réseau d‟assainissement. Les principales différences est le choix du type de pompes

utilisées pour assurer cette tâche. Généralement le poste de relevage est équipé de pompes

centrifuges, par contre dans le cas d‟une station d‟épuration plus importante (débit plus

important et variable), une pompe à vis (vis d‟Archimède) est un choix plus judicieux.

Les pompes à vis (vis d‟Archimède) peuvent pomper une variété des eaux usées brutes

contenant des solides et des débris. L‟un des avantages majeurs de ces pompes est la

variabilité du débit de pompage à une vitesse constante, puisque le niveau d‟eau dans le

puisard est le facteur qui influence sur les performances de pompage. Les opérateurs

constatent qu‟une fois installées, les pompes à vis d‟Archimède sont rarement victimes de

problèmes de défaillances (Garbus, 2006).

Equipements de poste de relevage de la STEP (ONA 2017) :

- Conduite des eaux de retours.

- Conduites des eaux de classificateur à sable.

- Conduit des eaux d‟enter.

- Armoire de dosage Fecl3 (chlore ferrique).


22

- Les deux grilles grossies.

- Capteur de niveaux.

- 4 pompes submersibles d‟une capacité unitaire de 1100 m3/h et HMT= 14 m chacune

ainsi il est assuré trois pompes puissent relever la charge hydraulique par temps de pluie

(2945m3

/h).

Figure 5: Poste de relevage.

d. Dégrillage :

Le dégrillage permet de protéger la station contre l'arrivée intempestive des gros objets susceptibles

de provoquer des bouchages dans les différentes unités de l'installation. Les éléments retenus sont,

ensuite, éliminés avec les odeurs ménagères (Degremont, 1978).

Les grilles peuvent être verticales, mais sont le plus souvent inclinées de 60° à 80° sur

l‟horizontale (Dufournet, 1974).

Dégrillage grossier :

Avant le relevage on a deux grilles automatiques à chaines inclinés de 60°et l‟espace entre

les barreaux égale à 40 mm, équipé chacun d‟une grille à nettoyage automatique de sans

rôle et de retenir les gros déchets. Pour éviter le colmatage des pompes de relèvement et

l‟accumulation de déchets non biodégradables (plastiques…) sur les ouvrages (ONA,

2017).


23

Tableau 8: Caractéristiques de grille grossier (ONA, 2017).

Désignation Caractéristiques

Nombre de grille 2 en service

Largeur du canal 1 600 mm

Distance entre les barreaux 40 mm

Angle d‟inclinaison 60 °

Epaisseur des barreaux 10mm

Figure 6: Dégrillage grossier.

Dégrillage fin :

Les eaux brutes passent au travers de grilles fines de type grille inclinée, qui permettent de

retenir les déchets solides plus petits. Il y a deux grilles automatiques inclinées à nettoyage

automatique pour but d‟éliminer les matières fines et éviter le bouchage et la dégradation

des équipements en aval. Le tableau 10 résume leurs caractéristiques.

Tableau 9:Caractéristiques de grille fine.


Nombre de grille 2 en service

Largeur du canal 1 600 mm

Distance entre les barreaux 8 mm

Angle d‟inclinaison 60 °

Epaisseur des barreaux 6 mm


24

Figure 7: grille fine.

e) Dessablage et déshuilage :

Le dessableur- déshuileur est installé à l‟entrée de la station d‟épuration en aval des grilles,

sa fonction est de protéger les équipements de traitement en éliminant le sable dans les

eaux brutes, (le dessableur – déshuileur est du types rectangulaire aéré). L‟aération à

comme but de garder les matières organiques solides ou suspension et permettre au sable

de décanter dans la chambre (le sable décanté est pompé vers une aire d‟égouttage avant

transfert dans une benne par le classificateur a sables).

Les graisses flottantes en surface sont raclées ensuite vers le digesteur anaérobie.

Un dimensionnement correct doit permettre d‟éviter le dépôt des matières organiques, la

vitesse d‟entraînement recommandé pour cela varie entre 0,2 à 0,4m/s (ONA, 2017).

Tableau 10: Caractéristiques de dessableur déshuileur (ONA, 2017).


Type de dessableur Rectangulaire aéré

Nombre de canal 2 en service.

Longueur 31 m.

Largeur 3,5 m (2,3m dessablage et 1,2m déshuilage)

Hauteur d‟eau active 2,21 m.

Volume dessablage 166 m3.

La vitesse Ve 0,35m/s


25

Figure 8: Dessableur - déshuileur.

Classificateur à sable :

Le classificateur à sable extrait les sables de l‟eau résiduelle pompée par les pompes à

sables et les décharger sur la benne transporteuse commune aux refus. Les matières

décantées seront collectées et envoyées vers deux séparateurs de sable, cela pour éviter le

colmatage des canalisations de transfert.

II.3.3.2. Traitement secondaire (traitement biologique) :

a).Bassin biologique-(procédé à boues activés) :

Le procédé à boues activées est un système fonctionnant en continu dans lequel, des micro-

organismes sont mis en contact avec les eaux usées contenant des matières organiques. De

l‟oxygène est injecté dans le mélange, permettant de fournir aux bactéries ce l‟élément

vital à leurs besoins respiratoires.

En fait, on peut considérer que le système à boues activées est une extension artificielle des

phénomènes d‟épuration naturels. Dans un cours d‟eau ou une rivière, les phénomènes

entrant en jeu sont identiques à ceux présents dans les systèmes à boues activées, seule

varie la concentration en micro-organismes dans le milieu et, à fortiori, la vitesse de la

réaction de dégradation (Gaid, 1984).

La station d´épuration d‟Ain Beida est du type système à boues activées, travaillant à faible

charge massique avec stabilisation aérobie séparée des boues. Les eaux dessablées et

déshuilées arrivent, en provenance du prétraitement vers le bassin biologique, Le mélange

eaux usées/boues est fait dans une zone de contact du bassin biologique.

Le bassin biologique est constitué de trois compartiments pour l‟élimination de la pollution

d‟eaux usée.

Le bassin biologique est composé de trois zones: (ONA, 2017).


26

La zone anaérobie (sans O2) : Le phosphore restant est absorbé par les bactéries et

éliminé à 30% (déphosphoration).

La zone anoxie (pauvre en O2) : Les nitrates sont réduits en azote gazeux qui est

restitué à l'atmosphère par les micro-organismes nitrifiants (dénitrification).

NO3- NO2

-N2 (gaz)

La zone aérobie (avec aération) : Elimination de la pollution carbonée 70%

à80%.

Elimination l‟azote par :

Nitrification micro- organisme anaérobie, oxydation de l‟azote organique ou

ammoniacale ou nitrate.

Oxydation de nitrite en nitrate les bactéries azote.

La nitrification. Il s‟agit de l‟oxydation de l‟ammoniaque en nitrite, puis en nitrate par des

bactéries nitrifiantes : (ONA, 2017).

NH4+ NO2

- NO3

-

Tableau 11: Caractéristiques de bassin biologique (ONA ,2017).


La forme de bassin rectangulaire.

Nombre de vois 3 en service et 1 secours.

Longueur 96 (m)

Largeur 60 (m)

Profondeur 7 (m)

Volume aéré 29625 (m3)

Volume anaérobie 2250 (m³)

Volume anoxie 4200 (m³)

L‟âge des boues [12 -20 jours]

Temps de séjours 49 h


27

- Système d’aération :

L‟aération et de type fines bulles à disposition en plancher d‟insufflation de l‟air est de

4,70m, La hauteur d‟eau est de 5 ,1m. Des diffuseurs à disque avec membrane de silicone

élastique sont utilisés. Pour le maintien les cadres des diffuseurs peuvent être retirés des

bassins pendant l‟exploitation sans abaisser le niveau d‟eau.

Figure 9: Bassin biologique et système d’aération.

b).Bassin de dégazage :

Bassin d‟élimination des gaz qui reste après le bassin biologique pour assurer la bonne

fonction de décanteur, on crée un brassage pour éliminer le gaz présent dans l'eau.

Figure 10: Bassin de dégazage.


28

C).Décanteur :

Le décanteur avec un racleur fixé à une charpente tournant autour de l‟axe du bassin. Sa

conception est différente suivant les modèles fabriqués. Il peut comporter une seule lame

en forme de spirale ou une série de raclettes en jalousie. Il comprend un fut central creux

ou arrive l‟eau brute d‟où elle est répartie généralement par une cloison siphoïde annulaire.

Le dispositif de raclage permet d‟amener les boues vers une fosse centrale d‟où partent les

tuyauteries d‟extraction. De plus, un racleur de surface pousse les corps flottants vers une

écumoire d‟où ils peuvent être envoyés soit vers le puits à boues, soit vers un poste séparé.

La construction la plus habituelle est l‟utilisation du pont racleur à entrainement

périphérique. Le racleur de surface est fixé d‟une manière rigide à la passerelle tournante.

Lorsque le modèle est conçu selon un entrainement central, la charpente est constituée de

deux bras radiaux suspendus à une couronne dentée centrale. Dans tous les cas, un groupe

motoréducteur assure la rotation du système. La pente du radier sur laquelle on effectue le

raclage des boues est de 4 à 10% (Gaid, 1984).

Figure 11: Décantation des boues activées à faible charge (Allaoui, 2009).

Tableau 12: Caractéristiques de décanteur (ONA, 2017).


Nombre de bassin 3 et 1 secoure.

Type de bassin Circulaire

Type de racleur racleur d‟aspiration (demi-diamètre avec fond plat).

Hauteur d‟eau 4 (m).

Diamètre 24 (m).

Surface 1018 (m2).

Volume 4521(m3).


29

Figure 12: Décanteur.

d).Bassin de chloration :

L‟ouvrage de la chloration installée à l‟sortie de la STEP en aval des décanteurs. La

désinfection se fera à l‟hypochlorite de sodium NaClO dans un bâtiment aéré avec les

dispositifs de sécurité nécessaires.

-Remarque : l‟opération de chloration au niveau de la STEP est actuellement en arrêt.

Tableau 13: Caractéristiques de bassin de chloration (ONA, 2017).


Nombre de bassin de chloration 1

Hauteur d‟eau 4 (m).

Longueur 30 (m).

Largeur 28 (m).


30

.

.

Figure 13: Bassin de chloration et évacuation des eaux épurées vers le milieu récepteur.

II.3.3.3. Traitement des boues :

a).Puits distributeur des boues :

Les boues aspirées des fonds des décanteurs sont ensuite amenées dans le puits de

pompage des boues de recirculation.

Trois pompes submersibles assurent la recirculation des boues vers les bassins biologiques,

Les boues de recirculation sont refoulées vers les bassins biologiques où elles sont

mélangées aux eaux prétraitées.

Deux pompes submersibles refoulent les boues en excès vers le bassin d‟épaississement

des boues.

b).Recirculation des boues :

Afin de maintenir une concentration constante en boues dans le bassin d‟aération, on

effectue un recyclage des boues. Celui-ci se réalise à partir des boues décantées, c'est-à-

dire qu‟elles sont recyclées à partir des boues du décanteur secondaire.

Le débit de retour des boues peut varier entre 15% et 100%du débit moyen de l‟effluent

traité (Gaid, 1984).Le dispositif de recirculation assurant le retour vers le bassin d'aération

de la boue biologique récupérée dans le clarificateur. Cela permet de maintenir dans ce

bassin la quantité (ou concentration) de micro-organismes nécessaire pour assurer le

niveau d'épuration recherché, un dispositif de fourniture d'oxygène à la masse bactérienne

présente dans le bassin d'aération (ONA, 2017).


31

c).Epaississeur primaire :

L‟épaississeur de boue en excès est destiné à épaissir les boues produites en excès dans le

traitement biologique, auparavant décantées dans les décanteurs secondaires, les boues

épaissies sont pompées vers le digesteur aérobie.

Tableau 14: Caractéristiques d’épaississeur primaire (ONA, 2017).

Paramètre Caractéristiques

Nombre d‟ouvrage 2

Type de l‟ouvrage Circulaire

Diamètre 14,00 m

Surface 214 m 2

Hauteur totale 3 m

Quantité des boues en %excès 5,266 Kg/j

Débit journalier (MES= 0,58%) 908 m 3 /j

MES initiales 1,3%

MES finales 4,0%

Charge superficielle 35 Kg/m2 /j

Temps de séjour 6,5 h

Débit de boues épaissies 695 m 3 /j

Débit de surnageant 1,385 m 3 /j

Figure 14: Epaississeur.


32

d).Digesteur aérobie :

Le digesteur aérobie ou en appeler le stabilisateur des boues c‟est ouvrager consister en

plusieurs agitateur pour éviter les dépôts les boues dans le fond de bassin. En réaliser de

deux vois de le digesteur a pour but de stabilisation des boues.

Tableau 15: Caractéristiques de digesteur aérobie (ONA, 2017).



Longueur d‟un bassin 36 m

Largeur d‟un bassin 16 m

Hauteur d‟eau 5 m

Volume totale d‟aération 5,200 m3

Débit boue épaissie 243 m 3 /j

MES initiales 4,5%

Temps de séjour 7 J

Quantité des boues totales (augmentation de la quantité de 9,767kg/j

par 10% en raison des graisses, flottants….) 10,852 Kg/j

Matières organiques 68%

Quantité de boues organiques 7,333 Kg/j

Elimination des matières organiques 33%

MES finales 3,5%

Besoin en oxygène / air comprimé

Besoin en oxygène spécifique 1,25 Kg o2 /kgMES

Consommation maximale 565Kg O2 /h

Besoin en air comprimé 8,125Nm3 /h

Figure 15: Digesteur aéré.


33

e).Epaississeur secondaire :

C‟est ouvrager comme le l‟épaississeur primaire pour réduire le maximum les eaux dans

les boues avant verser vers lits des séchages.

Tableau 16: Caractéristiques de l'épaississeur secondaire (ONA, 2015).



Diamètre 19 m

Surface 284 m 2

Hauteur totale 4 m

Quantité de boues 22,059 Kg/j

MES initiales 3,2%

MES finales 7%

Charge superficielle 78 Kg/m2 /j

Temps de séjour 18 H

Débit de boues épaissies 315 m3/j

Débit de surnageant 381 3/j

f).Lit de séchage des boues :

Les boues épaissies s‟écoulent par gravité des épaississeurs vers l‟un des lits de séchage,

L‟eau surnageant est drainée manuellement des lits par un système vannes et renvoyée à

l‟enter de la station pour être traitée. Le reste de l‟eau s‟évapore et les boues sèchent à l‟air.

La température est un facteur très important pour séchés les boues rapidement.


34

Tableau 17: Caractéristiques des lits de séchage (ONA, 2017).



Longueur de lit 50 m

Largeur de lit 25 m

Surface du lit 1250 m2

Surface totale 12500 m2

Quantité de boues 7,600 Kg/j

MES 3,8%

Volume de boue 152 m3/j

Couche de boue 1 m

Durée de séchage 90 J

Figure 16: Lits de séchages.

II.4 CONCLUSION :

Dans ce chapitre, on a présenté une description générale de la station d‟épuration de la ville

d‟Ain Beida, et le fonctionnement de chaque ouvrage de la station.

L'épuration des eaux usées de la zone d‟étude s'effectue grâce à un procédé à boue activée

à faible charge en passant par des différentes étapes successives dont les principales sont :


35

étape primaire qui est constituée par le prétraitement, l‟étape secondaire associée à

l'épuration biologique et la décantation, la dernière étape consiste à traiter ce qui a été

précipité sous forme de boue.

CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR

36

CHAPITRE III : LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE

DESSABLEUR

III.1. INTRODUCTION :

Les eaux usées brutes à leur arrivée à la station doivent généralement subir, un

prétraitement qui est composé d‟un certain nombre d‟opérations successives, uniquement

physiques ou mécaniques. Il est destiné à extraire de l‟eau usée, la plus grande quantité

possible d‟éléments dont la nature ou la dimension constitueront une gêne pour le

traitement ultérieurs. Selon la nature des eaux à traiter et la conception des installations, le

prétraitement peut comprendre les opérations : (le dégrillage), principalement pour les

déchets volumineux, (le dessablage) pour les sables et les graviers et (le dégraissage-

déshuilage ou d‟écumage-flottation) pour les huiles et les graisses.

III.2. LES MATIERES EN SUSPENSIONS (MES)

III.2.1.Origine de MES :

L‟eau véhicule de fines particules de matières solides en suspension (MES) décelable

pondéralement par centrifugation, filtration ou même par spectrophotométrie (Arrignon,

1998). Suivant leur densité et les caractéristiques du milieu récepteur, ces MES se déposent

plus ou moins loin en aval, produisant une pollution mécanique et augmentant la turbidité

des eaux.

La teneur des eaux en matières en suspension est très variable selon les cours d‟eau et est

fonction de la nature des terrains traversées, de la saison, des travaux et des rejets (Rodier,

1996). Elle est également le fait de l‟érosion accélérée des sols à la suite de déboisement,

de surcharge de pâturages ou mauvaises pratiques culturels.

La nature et la concentration des matières en suspension jouent un rôle prétendant dans la

formation de la couleur des eaux avec une diminution de leur transparence.

L‟énergie lumineuse disponible pour la photosynthèse peut ainsi se considérablement

réduite avec des modifications quantitatives et qualitatives importantes du peuplement

végétal (Leynaud&Verrel, 1980).

L‟asphyxie des poissons par colmatage des branchies est souvent la conséquence d‟une

teneur élevée en MES (Rodier, 1996 ; Arrignon, 1998), de même que le colmatage des

sédiments de fond avec asphyxie des organismes benthiques et des œufs des poissons

frayant sous les graviers (Tufferry, 1980).


37

III.2.2 Catégories de MES :

III.2.2.1.Les matières en suspension (MES) :

Les matières en suspension comprennent toutes les matières minérales ou organiques qui

ne se solubilisent pas dans l‟eau. Elles incluent les argiles, les sables, les limons, les

matières organiques et minérales de faible dimension, le plancton et autres

microorganismes de l‟eau.

La quantité de matières en suspension varie notamment selon les saisons et le régime

d‟écoulement des eaux. Ces matières affectent la transparence de l‟eau et diminuent la

pénétration de la lumière. Par ailleurs, les matières en suspension peuvent accumuler des

quantités élevées de matières toxiques (métaux, pesticides, huiles minérales, hydrocarbures

aromatiques polycycliques…). Les matières en suspensions sont exprimées en mg/l

(Squilbin et Yourassowsky, 2005).

Les concentrations en MES dans les eaux usées sont très variables, et sont de l‟ordre de

100 à 300 mg/l (Gaid, 1984).

a).Les matières minérales :

C‟est la différence entre les matières en suspension et les matières volatiles. Elles

représentent donc le résidu de la calcination, et correspondent à la présence de sels, silice,

poussières par exemple (Gaid, 1984).

Quelques paramètres minéraux :

Conductivité électrique :

La conductivité, caractéristique physico-chimique de l‟eau liée à la concentration des

substances dissoutes et à leur nature. Les matières organiques et colloïdes ne présentent

qu‟une faible conductivité. Elle varie avec la température.

La conductivité électrique d‟une eau est la conductance d‟une colonne d‟eau comprise

entre deux électrodes métalliques de 1 cm² de surface et séparées l‟une de l‟autre de 1 cm.

La conductivité électrique s‟exprime en micro siemens/cm.

La mesure de la conductivité permet d‟avoir très rapidement une idée sur la concentration

des sels dissous dans l‟eau. Une conductivité élevée traduit soit des pH anormaux, soit le

plus souvent une salinité élevée (Rodier, 2009 ; Rejsek, 2002).


38

Tableau 18: Rapport entre la conductivité et la minéralisation (Rodier, 2009).

Conductivité Minéralisation

0 – 100 mS/cm Minéralisation très faible

100 – 200 mS/cm Minéralisation faible

200 – 333 mS/cm Minéralisation moyenne accentuée

333 – 666 mS/cm Minéralisation accentuée

666 – 1 000 mS/cm Minéralisation importante

> 1 000 mS/cm Minéralisation élevée

Le pH :

Le pH (potentiel hydrogène) mesure la concentration en ions H+de l‟eau. Le pH doit être

impérativement mesuré sur le terrain à l‟aide d‟un pH-mètre.

Par définition le pH est le logarithme décimal de l‟inverse de la concentration H+

(Djemmal, 2009).

Minéralisation globale :

La minéralisation traduit la teneur globale en sels minéraux dissous, tels que les

carbonates, bicarbonate, chlorures, sulfates, calcium, sodium, potassium, magnésium.

Une minéralisation excessive donne un gout salé et peut avoir des effets laxatifs (Bounnin,

1982).

Résidu sec :

Le résidu sec donne une information sur la teneur en substances dissoutes non volatiles (le

taux des éléments minéraux). Suivant le domaine d‟origine de l‟eau cette teneur peut varier

de moins de 100 mg/l (eaux provenant de massifs cristallins) à plus de1000 mg/l.

(Berné,1991).

III.2.2.2. Les matières colloïdales :

Les particules en suspension, de taille comprise entre 0,1 et 1 à 2 microns ont une surface

spécifique qui est considérable et chargée électro négativement dans la quasi-totalité des

situations. Les particules sont ainsi soumises à des forces électrostatiques de répulsion qui


39

les maintiennent en suspension indéfiniment (potentiels zéta de -5 à-20mV). Pour pouvoir

les précipiter ou les filtrer, on doit faire appel à des coagulants minéraux, sels d‟Al ou de

Fe, dont la dissolution dans l‟eau libère les charges électropositives susceptibles de

neutraliser les charges négatives des colloïdes et d‟annuler le potentiel zéta. L‟importance

de l‟état colloïdal peut être estimé, en première approche, par la turbidité, sinon par la

couleur de l‟eau (Berné, 1991).

Turbidité :

Elle définit l‟opalescence d‟une eau due beaucoup plus aux particules colloïdales en

suspension et aux matières organiques « dissoutes » qu‟aux seules MES.

Elle est mesurée conventionnellement par comparaison avec des solutions étalons dans des

néphélomètres, selon les unités suivantes :(Berné, 1991).

U.I. unités internationales, avec étalon à base de Formazine.

Unités de silice, avec étalon de kieselghuhr.

Goutes de mastic surtout employées pour caractériser des eaux clarifiées.

Il n‟y aucune correspondance sure entre ces unités. A titre d‟ordre de grandeur, l‟eau de

seine présente des turbidités :

Avant traitement, de 5à 10 U.I.

Après floculation-décantation, de 1 à 2 U.I.

Après filtration, 0,1 à0, 5 U.I.ou 5 gouttes de mastic.

Couleur :

Elle est mesurée par comparaison avec une solution de platine- cobalt. Par exemple, l‟eau

de Seine peut présenter une coloration de 10 à 15 mg/l Pt, s‟élevant en période pluviale à

60-70.

Elle est due aux matières organiques dissoutes, au fer ferrique précipité à l‟état

d‟hydroxyde colloïdal, au fer ferreux lié à des complexes organiques et à divers colloïdes

(Berné, 1991).


40

Tableau 19: Temps de décantation de différentes particules d’après la loi de STOKES

(Urinos, 2005).

Diamètre de

Particule

Type de particule

Temps de

décantation

pour

1 m d’eau

Surface

spécifique

m2.m

-3

-

mm µm

10 1 10-1

10-2

104

103

102

10

Gravier Sable Sable fin

Limon

1 seconde 10 secondes 2 minutes

2 heures

6.102 6.103 6.104

6.105

MES

Décantation

10-2

10-3

10-3

10-4

10-5

10 1

1 10-1

10-2

Kyste de protozoaire Argile

Bactérie Colloïde Colloïde

20 heures 2 jours

8 jours 2 ans 20 ans

6.105 6.106

6.106 6.107 6.108

Colloïdes

III.2.3.Caractérisation de la matière organique :

La matière organique naturelle a un caractère hétérogène, et se compose de carbone

dissous (COD), colloïdale (COC) et de carbone organique sous forme particulaire (COP).

Les fractions de COD sont généralement plus importantes que les fractions de COP. La

détermination de la fraction de carbone organique particulaire se fait par filtration dans un

filtre de 0,45 μm. Quant aux particules de dimension supérieure à 0,45 μm, elles peuvent

généralement être classifiées en deux groupes, c'est-à-dire en substances non humiques et

humiques. Les substances non humiques de ce groupe sont non solubles en milieu acide,

c‟est-à-dire de pH<2 et le deviennent à des valeurs de pH plus élevées. Les substances

humiques restent non solubles, quelles que soient les valeurs de pH (Jansen, 2005).

Tableau 20: Origine des polymères présentent dans les ressources en eaux (Croue et al, 2000

et Malleviale et al, 1982).

Types de bio polymère Origines

Polysaccharides

(stockés sous forme d‟amidon, ou structurel

sous forme decellulose)

Aquatique (algues et bactéries)

Sol (résidus de plantes)

Protéines Aquatique (algues et phytoplancton)

Sucres aminés Parois cellulaires des bactéries et Champignons

Polyhydroxyaromatiques (PHA) Plantes (lignine)

Aquatiques (algues, diatomées, animaux)


41

III.3. DESSABLEUR :

III.3.1.Dessablage:

Le dessablage a pour but d‟extraire des eaux brutes les graviers, les sables, les verres

brisés, les coquilles d‟œufs, et les particules minérales plus ou moins fines ayant une

vitesse de sédimentation sensiblement supérieure à la matière organique. Le dessablage est

prévu pour protéger les équipements mécaniques à l‟abrasion et à l‟usure, de réduire la

formation de dépôts dans les canalisations et les canaux, et de réduire la fréquence de

nettoyage du digesteur qui est nécessaire en raison des particules accumulés.

Un but secondaire, mais cependant pas le moins extrêmement souhaitable du système

d‟élimination du sable est de séparer les grains de la matière organique dans les eaux usées.

Cette séparation permet à la matière organique d‟être traité dans les processus subséquents.

Dans un dessableur à flux horizontale, pour assurer l‟élimination des grains et empêcher

que la matière organique se dépose, trois conditions doivent être remplies (Steel et

McGhee, 1979) :

1. La vitesse d‟écoulement à la sortie du dessableur doit être égale à la vitesse de

sédimentation des particules inertes.

2. La vitesse horizontale doit être inférieure à la vitesse d‟érosion des particules inertes.

3. La vitesse horizontale doit être supérieure à la vitesse de décantation des particules

organiques.

Dans les années 1950, la philosophie de conception de dessableur implique que

l‟écoulement horizontal doit capturer les particules de sable de diamètre de 200µm et une

densité proche de 2,65 (Fair et Geyer, 1954).

Des recherches ont révélés que la gamme de densités des grains de sable est de l‟ordre de

1,1à 2,7(Metcalf & Eddy, 2003).En outre, il est reconnu que la graisse et autres matières

organiques fréquemment recouvre le grain de particules inorganiques. Ainsi, ni la densité,

ni la taille d‟une particule de grain ne peut être décrite en termes d‟un grain de sable seul.

Une mesure plus réaliste appelé la taille équivalente de sable (TES) est préféré (Wilson et

al, 2007a).

III.3.2. Déshuilage-dégraissage :

Le déshuilage-dégraissage se rapporte à l‟extraction de toutes les matières flottantes d‟une

densité inférieure à celle de l‟eau. Ces matières sont de natures très diverses et leurs

quantités s‟estime par la mesure des « matières extractibles par solvants ». La teneur des

eaux usées en matières extractibles est de l‟ordre de 30 à 75 mg/L.


42

Néanmoins, certains rejets industriels (abattoirs, laiteries…) peuvent élever ces valeurs à

300-350 mg/l.

Les huiles et graisses, lorsqu‟elles ne sont pas émulsionnées, sont séparées sous forme de

boues flottantes dans des ouvrages comportant une zone d‟aération ou les bulles d‟air

augmentent la vitesse de montée des particules grasses et une zone de tranquillisation ou

s‟effectue la récupération.

Le temps de séjours dans ce type d‟ouvrage est de 5 à 12 min. le débit d‟air insufflé est de

l‟ordre de 0,2 m3 par mètre cube d‟eau et par heure.

Le plus souvent, les fonctions de dessablage et de déshuilage sont combinées dans un

même ouvrage qui met en œuvre les principes de fonctionnement cités précédemment

(Gaïd, 1993).

III.3.3. Différents types de dessableur :

III.3.3.1. Dessableur à nettoyage mécanique :

Ces dessableur sont munis d‟un équipement mécanique pour la collecte, l‟élévation et le

lavage des sables qui fonctionnent de façon continue ou intermittente, des lames de raclage

oudes charrues tournées par un lecteur de mètre, collecter le sable déposé sur le sol de

dessableur.

Les sables ainsi recueilli est élevé au niveau du sol par des plusieurs mécanismes tel que

les ascenseurs à godets, la pompe à jet, les vis et l‟élévation d‟air.

Les mécanismes de lavage de sable sont également de plusieurs conceptions dont la plupart

sont essentiellement des dispositifs d‟agitation utilisant de l‟eau ou l‟air pour produire une

action de lavage.

En mode intermittent (normalement une ou deux fois par jour) une capacité de stockage

suffisante pour maintenir le grain entre les intervalles d‟élévation du grain devrait être

fournie (The expert commette, 1980).

III.3.3.2.Dessableur à nettoyage manuelle :

Ceux-ci devraient prévoir une capacité adéquate pour le stockage du grain entre les

intervalles de nettoyage. Ces citernes doivent être nettoyées au moins une fois par semaine.

La méthode la plus simple de retrait est au moyen de pelle et de baleines de roues (The

expert commette, 1980).


43

III.3.3.3. Dessableurs circulaire :

Le dessableur circulaire alimenté tangentiellement et dans lesquels, les sables sont projetés

vers la paroi et redescendent en décrivant une spirale d‟axe vertical. La vitesse de passage

de l‟ordre de 0,8 m/s et le temps de séjour est de 1min environ. Le volume de sable

recueilli dans le dessableur varie entre 5 et 12 litres par habitants et par an. Il dépend de la

nature de l‟effluent, du type de réseau, de l‟état de la voirie etc… (Gaid, 1984).

Figure 17: Dessableur de type circulaire (Umesh, 2011).

III.3.3.4. Dessableur type vortex :

Il existe deux modèles d‟unités de grille de vortex à fond plat et une petite ouverture pour

recueillir du sable, et du dessableur avec un fond en pente et une large ouverture dans la

trémie.

Le flux dans un système de gruau à vortex devrait être droit, lisse et simplifié. La longueur

du canal d‟entrée droite est typiquement sept fois la largeur du canal d‟entrée. Soit 4.6m.

Selon la plus grande des deux. La plage de vitesse idéale dans l‟affluence est généralement

de 0.6 à 0.9 m/s, à 40 à 80%du débit maximal. Une vitesse minimale de 0.15m/s doit être

maintenue en tout temps, car les vitesses inferieures ne porteront pas de grain dans le

dessableur (WEF, 1998).

Les avantages et les inconvénients du dessableur aéré sont résumés dans le tableau ci-

dessous.


44

Tableau 21: Avantages et inconvénients des dessableurs à vortex (Umesh, 2011).

Avantages Inconvénients

•Supprimer un pourcentage élevé de grain fin.

• Avoir une efficacité d'élimination constante

sur une large gamme de flux.

• La "empreinte" (dimension horizontale) est

faible.

• Perte de charge à travers un système vortex

est minimal, généralement 6 mm.

• Énergie efficace et nécessite moins d'énergie

que les autres systèmes.

• Aucun roulement ou pièces immergées

nécessitant une maintenance.

• Des capacités de pose très élevées sont

possibles.

• Pour les petits flux, des unités en acier

inoxydable complètes sont disponibles en

évitant les constructions en béton

• Les modifications dans le système sont

difficiles à un stade ultérieur.

• Les pales de l'hélice peuvent rassembler des

chiffons.

Figure 18: Dessableur type vortex (Umesh, 2011).


45

III.3.3.6. Dessableur horizontale carrée :

Ce type de grille est utilisé depuis plus de 60 ans, un réservoir de détritus (ou un

dégraisseur de réservoir carré) est un réservoir de décantation à niveau constant et à faible

détention.

L'influence est répartie sur la section transversale du réservoir par des aubes / portes, les

eaux usées traversent le réservoir et débordent grâce à un déversoir en décharge gratuite.

Les débits dépendent de la taille des particules et de la température du liquide .Les solides

ont enlevés en faisant pivoter le mécanisme de ratissage sur un carter sur le côté du

réservoir, à partir de là, le sable est nettoyé et pompé (M.M. Ghangrekar, IIT Kharagpur,

2014).

Figure 19: Dessableurs horizontales carrées (M.M. Ghangrekar, IIT Kharagpur, 2014).

Tableau 22: Avantages et inconvénients de dessableur horizontale carrée (Umesh, 2011).


• Les chambres carrées de débit horizontal

(réservoirs Detritus) ne nécessitent pas de

contrôle de débit car tous les roulements et

pièces mécaniques mobiles sont situés au-

dessus de la ligne d'eau.

• Les chars Detritus ont de la difficulté à obtenir

une répartition uniforme des flux sur une large

gamme de flux

• Ce type de système d'élimination supprime de

grandes quantités de matière organique, en

particulier à faible débit.


46

Tableau 23: Avantages et inconvénients de dessableur horizontale carrée (suite) (Umesh,

2011).

• Il y a une perte de charge minimale dans ce

type d'unité.

• Dans les installations peu profondes (moins de

0,9 m), le bras de râteau du mécanisme de raclage

peut créer de l'agitation de grains enserrés et

l'amener à nouveau en suspension.

III.4.CAS PARTICULIER-DESSABLEUR COULOIR :

III.4.1.Définition :

III.4.4.1. Dessableur couloir :

On insuffle de l‟air qui provoque une rotation du liquide et crée ainsi une vitesse constante

de balayage du fond, perpendiculaire à la vitesse de transit, laquelle beaucoup plus faible.

La vitesse d‟eau à travers le fond du bassin est influencée par la taille des particules et la

densité des particules qui vont se déposer (Albrecht, 1967 ; Sawicki, 2004).L‟action de

roulement induit par les diffuseurs d‟air est indépendante du débit de transit. La vitesse de

diffusion de l‟air et de la forme du bassin régit la vitesse de rouleau. Les particules sont

déplacées par l‟écoulement en spirale vers le fond de la cuve.

Le sable est extrait soit mécaniquement ou par raclage vers un poste de réception, puis

repris par pompage, soit directement par pompe suceuse montée sur pont roulant.

Les avantages et les inconvénients du dessableur aéré sont résumés dans le tableau ci-

dessous.


47

Tableau 24: Avantages et inconvénients de dessableur aéré (WEF, 1998 ; Spangler,

2006).

Bien qu‟il n‟y ait pas d‟arguments formels pour l‟efficacité requise de dessablage,

généralement il a été supposé qu‟un dessableur aéré fonctionne correctement devrait

supprimer 100% de la fraction de sable supérieur à200µm de diamètre et 65à 75 % de la

fraction de sable entre 100µm et 200µm. En outre, la teneur en matière organique du grain

capturée ne devra pas dépasser 10% (Imhoff et Imhoff, 2007).

Figure 20: un dessableur aéré (Umesh, 2011).


Efficacité constante sur une large

gamme de débit

Perte de charge minimale

Teneur en matière organique peut

être contrôlé par le taux de l‟air

Bassin peut être utilisé pour ajouter et

mélanger les produits chimiques.

Consommation électrique élevée

Main-d‟œuvre nécessaire pour

l‟entretien de système d‟air

Les composés organique volatils

peuvent être libérés

Présence d‟odeur nuisible

Entretien de l‟équipement

d‟enlèvement


48

III.4.2.Dimensionnement d’un dessableur couloir :

III.4.2.1.calcul de la section verticale (Sv) :

Sv= 𝑸𝒎𝒂𝒙

𝒗..............................................(1)

Avec :

Qmax : Débit des eaux usées maximal.

V : Vitesse d‟écoulement de l‟eau dans le dessableur (0,3 m/s) (Gaid, 1984).

III.4.2.2.Calcul de profondeur (h) et la largeur (b) :

Pour évité la turbulence il faut minimiser le nombre de Reynolds, pour cela on utilise la

condition suivant :

𝒃

𝒉<5 (Gaid, 1984).

b : largeur de dessableur.

h : profondeur mouillé.

III.4.2.3.Calcul de section horizontal (Sh) :

On applique la relation de HazenWiliams valable pour le phénomène de décantation

Sh=𝑸𝒎𝒂𝒙

µ..............................................(2) (Gaid, 1984).

III.4.2.4.calcul de vitesse de chute :

VS= 𝒈

𝟏𝟖 𝑺−𝟏

µ D2

………………………………………(3) (M.M. Ghangrekar,IIT Kharagpur, 2014).

Nombre de Reynolds (Re):

Re= 𝑽𝑫

µ (M.M. Ghangrekar,IIT Kharagpur, 2014).

III.4.2.5.Calcul de la longueur du couloir (L) :

La longueur de dessableur peut être déterminée par :

L= 𝑺𝒉 𝒃


49

III.4.2.6.Calcul le temps de séjour (Ts) :

Le temps de séjour des eaux usées dans le dessableur est calculé par la formule suivante :

Ts= 𝑽

𝑸𝒎𝒂𝒙

V : volume de dessableur

Ts= 𝒃×𝐡×𝐋

𝑸𝒎𝒂𝒙

La condition 3min<Tts< 5min (Gaid, 1984).

III.4.2.7.Volume de sable retenu :

Le volume de sable recueilli dans le dessableur en suspension :

Du type de réseau d‟assainissement.

De la forme de grain

De la concentration des matières solides en suspension.

Du régime d‟écoulement.

On admet généralement un volume de sable de l‟ordre de 5 à 12 l/hab/an. Dans notre cas le

réseau d‟assainissement est unitaire, on prend un volume de 12 l/hab/an (Gaid, 1984).

Le volume journalier des sables recueillies sera :

Ws= 𝑵𝒆𝒉×𝟏𝟐

𝟑𝟔𝟓jours(l/j)

Avec:

Ws: le volume de sable recueillies.

Neh: le nombre équivalent habitant.


50

III.5.CONCLUSION :

L‟objectif de ce chapitre, est de donner un aperçu général sur les matières en suspensions

et les différents types de dessableur en donnant les avantages et les inconvénients de

chacun de dessableur.

Dans ce chapitre nous avons présenté le mode de calcul d‟un dessableur couloir car la

station de notre étude possède un dessableur couloir.

Deuxième partie :

Résultats et discussions

CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.

51

CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR

DE LA STEP.

IV.1 INTRODUCTION :

Au cours de ce chapitre nous allons procéder à une analyse et comparaison des résultats des

essais expérimentaux effectuées au sein du laboratoire de la STEP de Ain Beida pour l‟évaluation

et l‟évolution des performances du dessableur de la station d‟AIN BEIDA et comparé les

résultats d‟exploitation de la STEP avec celle qu‟on a effectué expérimentalement.

IV.2 PROCEDE EXPERIMENTAL :

IV.2.1.Détermination de MES et MVS :

Selon le domaine d'application, la quantité d'eau a analysé et la qualité présumée des matières

suspendues dans l'eau, Le protocole de détermination des matières en suspension (MES) se

basera sur l'une des méthodes expérimentales suivantes :

- La centrifugation.

- La filtration.

Dans le cas de l'analyse des eaux usées, il est recommandé de procéder par filtre en fibre de verre

pour les échantillons d'eaux traitées et par centrifugation pour les échantillons d'eaux brutes et

chargées afin d'éviter le colmatage des filtres.

Le choix de la filtration sous vide avec membrane filtrante en fibre de verre s'est imposé, dans

notre cas, d'une part, en raison de sa rapidité et de sa simplicité à mettre en œuvre, et d'autre part,

de la possibilité de récupérer le filtrat (fraction dissoute) nécessaire pour la détermination de la

pollution résiduelle. (ONA, 2017).

IV.2.1.1.Principe de la filtration : « NF EN 872 juin (2005).

Cette méthode se base sur le passage d'un échantillon d'eau de volume V à travers un filtre en

fibre de verre de 0,45 µm, après le séchage dans l‟étuve à 105°c , le poids de matière retenue par


52

le filtre, noté M, est déterminé par pesée différentielle (avant et après filtration). La concentration

des matières en suspension (MES) ne sera donc que le rapport de ce poids sur le volume d'eau

analysé.

a- Matériel utilisé :

- Cône de filtre Büchner : c‟est un cône utilisé pour la filtration des eaux brutes en

porcelaine.

- Papier filtre : fibre en verre de type « Schleicher &Schull Gmbh D-3354 Dassel » et de

0,45µm d‟ouverture de pores, et de dimension « 500*1000mm ».

- Pompe sous vide : type EKO Vacum pump.

- Balance de précision : de type « OHAUS » de précision 1/1000.

- Etuve : pour le séchage à 105°c de type « UN55, memmert »

- Dessiccateur : pour d‟élimination de l‟humidité.

- Four à moufle à 550 à °c de type « Nabertherm, type : Gmbh, Modèle : More THAN

HEAT 30-3000 °C ».

b- Mode opératoire :

- Sécher le papier filtre (fibre en verre) durant une heure dans l‟étuve à une température de

105°c.

- Mettre le filtre dans le dessiccateur pour le refroidissement.

- Peser le filtre précisément sur la balance, et en lire M0 en g

- Placer le filtre sur le cône de filtre Büchner.

- Prendre avec une éprouvette graduée une quantité fixe de 50 ml d‟un échantillon bien

mélangé

- Vidé lentement l‟éprouvette sur le filtre, la suspension est filtrée sur le filtre à l‟aide de la

pompe à vide.

- Rincer les parois internes de l‟éprouvette 3 ou 4 fois avec l‟eau distillée afin de diluer les

sels dissous.

- Retirer avec précaution le papier filtre à l‟aide de pince

- Sécher le filtre durant 2 heures dans l‟étuve à une température de 105°C.


53

- Après refroidissement, peser le filtre précisément sur la balance de précision.

- Lire le deuxième poids M1 en g.

C-Expression des résultats :

𝑀𝐸𝑆 (𝑚𝑔

𝑙) =

𝑀1− 𝑀0

𝑉𝑒𝑐 ℎ∗ 1000

M0 (g) : Poids de coupelle vide.

M1 (g) : Poids de coupelle après le séchage à 105°c.

V èche (ml) : Volume de l‟échantillon.

Après pesage de MES, mettre les coupelles dans le four à moufle de type « Nabertherm, type :

Gmbh, Modèle : More THAN HEAT 30-3000°c » à 550 °C pendant 2 heures, les peser après, ce

qui correspond à la matière minérale.

Pour rechercher les matières volatiles en suspension (MVS) :

MVS (mg/l) = MES - Matière minérales.

IV.3.ECHANTILLONAGE DES EAUX USEES TESTEES :

IV.3.1.Durée :

Les prélèvements d‟eaux brutes et traitées de la station d‟épuration de la ville d‟Ain Beida ont été

effectués au cours de la période allant de 15 Février 2017 au 8 Mars 2017. Des prélèvements et

des analyses quantifiant les MES, MVS et MMS des eaux usées à l‟entrée et à la sortie de

dessableur de STEP, les analyses sont effectuées au niveau de laboratoire de la STEP.

IV.3.2.Procédé de Prélèvement :

Le prélèvement est l'opération qui consiste à prendre une partie aliquote du milieu à étudier ;

alors que l'échantillonnage consiste à retenir une fraction du prélèvement sur laquelle sera

effectuée l'analyse.


54

L'échantillonnage peut se faire sans prélèvement intermédiaire, l'eau est prise directement dans

des flacons sans transiter par une bouteille de prélèvement, c'est l'étape la plus délicate dans la

chaine de mesure de la qualité des eaux, car elle conditionne les résultats analytiques et

l'interprétation qui en sera donnée. Il conviendra donc que :

D‟une part, toutes les précautions soient prises pour que l'eau prélevée subisse le minimum de

modification entre l'instant du prélèvement et celui de l'analyse.

D‟autre part, les échantillons soient homogène et aussi représentatif que possible du milieu .

(ONA, 2017).

a.Prélèvement Manuelle :

On utilise un préleveur pour prendre les échantillons à l‟entrée et à la sortie de dessableur

manuellement pendant toute la journée.

b.Prélèvement Automatique :

A l'aide d'une armoire d'échantillonnage, le prélèvement se fait facilement. Cet appareil prélève

100 ml chaque 60 min puis elle les mit automatiquement dans des bouteilles de 1 litre.

Il y a deux postes de prélèvement, le premier est localisé à l‟entrée de dessableur /déshuileur et le

deuxième avant le poste de rejet.

Figure 21: Méthodes de prélèvements.

Prélèvement automatique Prélèvement manuelle


55

IV.4. RESULTAS ET DISCUSSION

IV.4.1.Données de la STEP :

Les figures 22 et 23 regroupent les résultats d‟analyses de matières en suspensions (MES) à

l‟entrée et la sortie de la STEP, pour une période d‟observation de 3 ans (2014 -2017).

Ces résultats sont comparés aux normes admissibles en (MES) à l‟entrées et à la sortie d‟une

station d‟épuration.

Figure 22: Evolution de la concentration journalière de MES à l'entrée de la STEP d'Ain Beida

(2014-2017).

Figure 23: Evolution de la concentration journalière de MES à la sortie de la STEP d'Ain Beida

(2014-2017).

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

ME

S (m

g/l

)

DATE

MES entrer mg/l Norme MES

05

1015202530354045

ME

S (

mg/l

)

DATE

MES sortie mg/l Norme de sortie


56

D‟après les résultats des figure 22 et 23 la variation journalière des concentrations des matières

en suspension (MES) à l‟entrée et à la sortie de la STEP d‟Ain Beida, ne doit pas dépasser 600

mg /l à l‟entrer, et 30 mg/l à la sortie de STEP selon les normes de JORA (2009). L'analyse des

résultats de MES (figure 22 et 23) montre que les eaux usées étudiées sont caractérisées par une

concentration moyenne de 442,34 mg/l pour les eaux brutes et une moyenne de 13,26 mg/l pour

les eaux traitées. Ce résultat est lié souvent à la charge importante en matières organiques et

minérales.

On remarque quelques dépassement de concentration en (MES) soit un taux de 12,97%

d‟observation pour les eaux brutes pendant la période d‟étude, ce dépassement correspond au

période humide de l‟année, cela peut être expliqué par un grands apport en matière en suspension

en temps pluvial dû à la dégradation du cadre urbain de la ville. Par contre le dépassement

rencontré à la sortie de la STEP soit un taux de 1,62 % d‟observation, peut-être dû au changement

brusque d‟identité des gestionnaires de la STEP, par le mauvais rendement du dessableur de la

station et par la mauvaise décantation en dégageant des gaz qui perturbent la décantation.

Théoriquement le dessableur élimine 80% de MES minérales (rendement souhaité), et comme

nous n‟avons pas cette variante nous allons considérer que le dessableur élimine 80% de MES

total pour faire une comparaison entre le rendement réel de la STEP et celui souhaité.

La figure 24 nous donne le rendement réel et souhaité pour l‟élimination de MES de station

d‟Ain Beida.

Figure 24: Evolution de rendement journalier réel et souhaité de MES de la STEP d'Ain Beida

(2014-2017).


57

D‟après les résultats obtenus sur la figure 24 en remarque que le rendement réel dépasse

largement le rendement souhaité estime à 80%.

D‟après les figures 22, 23 et 24 on constate que l‟élimination de MES est effectués avec un

rendement très rentable en moyenne de 96,66 %, et que le dessableur de la station de la ville

d‟Ain Beida fonctionne correctement.

IV.4.2.Données expérimentaux :

Pour mieux voir l‟évolution de fonctionnement de dessableur de station de la ville d‟Ain Beida

on a effectué de prélèvement pendant des heures différentes pendant la journée (le matin vers

9h30, à midi vers 12h05 et après-midi vers 14h30). Les prélèvements des échantillons à la sortie

du dessableur on les a faits après un temps de Ts = 3,38 min. ce temps de séjour est calculer par

Ts = V

Q× 60 =

166

2947× 60 =3,38 min.

V : volume de dessableur (m3).

Q : débit de pointe par temps de pluie (m3/h).

MES

Les figures 25, 26 et 27 regroupent les résultats expérimentaux d‟analyses de matières en

suspension (MES) à l‟entrée et la sortie de la STEP, pour une période d‟observation de 10 jours

pendant les différentes heures de la journée.

Ces résultats sont comparés aux normes admissibles en (MES) à l‟entrée de la STEP et au

rendement réel à la sortie de la station d‟épuration étudiée.


58

Figure 25: Evolution journalière de la concentration de MES à l’entrée et à la sortie de

dessableur pendant la mâtinés.

Figure 26: Evolution journalière de la concentration de MES à l’entrée et à la sortie de

dessableur à midi.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

16

/02

/20

17

17

/02

/20

17

18

/02

/20

17

19

/02

/20

17

20

/02

/20

17

21

/02

/20

17

22

/02

/20

17

23

/02

/20

17

24

/02

/20

17

25

/02

/20

17

26

/02

/20

17

27

/02

/20

17

28

/02

/20

17

01

/03

/20

17

02

/03

/20

17

03

/03

/20

17

04

/03

/20

17

05

/03

/20

17

06

/03

/20

17

07

/03

/20

17

08

/03

/20

17

ME

S (

mg/l

)

Dates

MES D'entrée MES de Sortie Norme EU brute


59

Figure 27: Evolution de la concentration des MES à l’entrée et à la sortie de dessableur après

midi.

Sur les figures 25, 26 et 27 on remarque un dépassement à la norme (600mg/l) (JORA, 2009) de

concentration en (MES) pour une seule journée soit un taux de 10% d‟observations pour les eaux brutes à

l‟entrée de dessableur pendant la matinée. Le même taux est observé pour les eaux brutes de midi. Mais ce

taux est un peu élevé soit 30% d‟observation pour la période d‟après-midi. L‟analyse des résultats de MES

(figure 25, 26 et 27) montre que les eaux usées étudiées sont caractérisées par une concentration moyenne

de 292 mg/l pour les eaux brutes, et qui ne dépassent pas la norme Algérienne (600 mg/l) (JORA, 2009).

Mais on remarque aussi une concentration de MES dépasse la norme de 1220 mg/l à la matinée cause

d‟entrée d‟un débit important avec une forte charge en MES pendant la matinée de ce jour-là à cause de

pluie : la même remarque est faite pour la période de midi une seule observation dépasse la norme

algérienne cella est peut être due à l‟existence des mousses brunes, et les eaux de lavages. Débit de pointe.

A la sortie de dessableur, on remarque que les concentrations en MES en moyenne sont de l‟ordre de 152

mg/l pour le matin, de 170 mg/l pour le midi et de 320 mg/l pour l‟après-midi.

Soit un taux de 60%, 70%, et 60% d‟observations pour chacune de période sont inférieurs à celle d‟entrée

ce qui signifie une élimination de cette pollution dans le dessableur couloir.

Par contre on observe quelques valeurs en MES à la sortie de dessableur dépassent celles d‟entrées, soit

40%, 30%,et 40% d‟observations.

0

200

400

600

800

1000

1200

140016

/02/

2017

17/0

2/20

17

18/0

2/20

17

19/0

2/20

17

20/0

2/20

17

21/0

2/20

17

22/0

2/20

17

23/0

2/20

17

24/0

2/20

17

25/0

2/20

17

26/0

2/20

17

27/0

2/20

17

28/0

2/20

17

01/0

3/20

17

02/0

3/20

17

03/0

3/20

17

04/0

3/20

17

05/0

3/20

17

06/0

3/20

17

07/0

3/20

17

08/0

3/20

17

MES

(mg/

l)

Dates

MES D'entrée Normes des MES MES sortie


60

Cette variabilité est liée à un apport en matière en suspension en amont et une élimination des MES en

aval, mais il y‟a des concentrations de MES à la sortie de dessableur dépassent celles de l‟entrée. Ces

valeurs montrent que le dessableur n‟as pas fait son travail ces jours-là, cela peut être justifiée soit :

Par des turbulences au niveau de dessableur qui ne laissent pas les particules se décante au fond de

dessableur, à cause de l‟aération ou le pompage des eaux.

Par une vitesse rapide donc minimisée le temps de séjours de décantation.

Par présence de la une mousse brune à cause de détergents.

Figure 28: Rendement d’élimination de MES de dessableur pendant la matinée.

La figure 28 représente le rendement réel pour l‟élimination de MES des eaux brutes de la station

d‟épuration de la ville d‟Ain Beida.

On remarque que le rendement réel est très faible, avec une moyenne de 13,33% pour l période

d‟étude. Les rendements négatifs (40% d‟observation) expliquent le disfonctionnement total de

dessableur. 30% des valeurs ont un rendement moyen avec une valeur de (57%, 66,66%, et

66,66%), alors que 20% d‟observation ont un rendement faible de 40% et 22,22%.

Mais sur la même figure en remarque un rendement de 95,08% le jour ou il avait un apport

important en MES, et un débit important le jour de la pluie.


61

Figure 29: Rendement d’élimination de MES de dessableur a midi.

La figure 29 nous donne le rendement réel de MES de dessableur, on remarque qu‟on a des

rendements négatifs (-22%, -19%, -28%) avec un taux de 30% des résultats parce que les

concentrations des MES à la sortie très élevées que les concentrations à l‟entrée, mais 50%

d‟observation ont des rendements peut acceptable (55%, 60%, 57%, 66%, 75%), avec 20%

d‟observation ont un rendement faible (40%, 20%). Dans ce cas on peut dire que les rendements

sont acceptables en moyenne.

Figure 30:Rendement des MES de dessableur pendant l’après midi.

-200

-150

-100

-50

0

50

100

16/

02/2

017

17/

02/2

017

18/

02/2

017

19/

02/2

017

20/

02/2

017

21/

02/2

017

22/0

2/20

17

23/0

2/20

17

24/0

2/20

17

25/0

2/20

17

26/0

2/20

17

27/0

2/20

17

28/

02/2

017

01/

03/2

017

02/

03/2

017

03/

03/2

017

04/

03/2

017

05/

03/2

017

06/

03/2

017

07/

03/2

017

08/

03/2

017

R %

Dates

R% réel


62

la figure 30 représente le Rendement réel des (MES) de dessableur pendant la période de l‟après-

midi.

On remarque qu‟on a un disfonctionnement total de dessableur avec des rendements réels

négatifs parce que les concentrations de MES a la sortie sont très élevée par rapport aux

concentrations à l‟entrée, donc pour ces taux il n‟y a pas d‟élimination de MES par contre on

ajoute une autre concentration à celle d‟entrée 40% d‟observation représentent ce phénomène-là.

Alors que 20% des résultats ne dépasse pas un rendement de 40%. Soit 40% d‟observation ont un

rendement entre 41% comme valeur min et 77% pour une valeur max.

Donc l‟élimination de MES est très faible pour l‟ensemble de résultats.

MMS

Les figures ci dissous regroupent les résultats expérimentaux d‟analyses de matières minérales

(MMS) à l‟entrée et la sortie de STEP, pour période d‟observation de 10 jours pendant les

différentes heures de la journée ainsi leur rendement d‟élimination de ce paramètre.

Figure 31: Evolution de la concentration des MMS à l’entrée et à la sortie de dessableur pendant

la matinée.

Dans cette figure on a l‟évolution de la concentration des (MMS) à l‟entrée et à la sortie de

dessableur pendant la matinée, on remarque que toutes les valeurs à la sortie de dessableur

dépassent les concentrations à l‟entrée en (MMS). Ce dépassement peut être du :

Le temps de passage est rapide qu‟il ne laisse pas les MM se reposent au fond.

Le débit est discontinu, donc il n‟est pas régulariser.

Perturbation des grains de sable à cause de disfonctionnement de racleur.

0

50

100

150

200

250

300

16/0

2/20

17

17/0

2/20

17

18/0

2/20

17

19/0

2/20

17

20/0

2/20

17

21/0

2/20

17

22/0

2/20

17

23/0

2/20

17

24/0

2/20

17

25/0

2/20

17

26/0

2/20

17

27/0

2/20

17

28/0

2/20

17

01/0

3/20

17

02/0

3/20

17

03/0

3/20

17

04/0

3/20

17

05/0

3/20

17

06/0

3/20

17

07/0

3/20

17

08/0

3/20

17

MM

S (m

g/l)

Dates

MMS de Sortie MMS D'entrée


63

Pendant les 10 jours de prélèvement il y‟avait des changements climatique, le jour 07/03/2017 et

le 08/07/2017 une forte précipitation et le racleur au repos pendant les deux jours c‟est-dire pas

d‟élimination des sables.

Figure 32: Rendement des MMS de dessableur pendant le matin.

Le rendement souhaité est 80% (théoriquement le dessableur élimine 80% de MMS)

Sur la figure 32 en remarque que les rendements réels sont très faibles en les comparent avec le

rendement théoriques à cause des concentrations de sortie qui dépassent celle d‟entrée à cause

peut être des problèmes citées précédemment.


le midi.

-10

10

30

50

70

90

16/0

2/20

17

17/0

2/20

17

18/0

2/20

17

19/0

2/20

17

20/0

2/20

17

21/0

2/20

17

22/0

2/20

17

23/0

2/20

17

24/0

2/20

17

25/0

2/20

17

26/0

2/20

17

27/0

2/20

17

28/0

2/20

17

01/0

3/20

17

02/0

3/20

17

03/0

3/20

17

04/0

3/20

17

05/0

3/20

17

06/0

3/20

17

07/0

3/20

17

08/0

3/20

17

R %

Dates

R% réel R% souhaité

0

100

200

300

400

500

600

16/

02/2

017

17/

02/2

017

18/

02/2

017

19/

02/2

017

20/

02/2

017

21/

02/2

017

22/

02/2

017

23/

02/2

017

24/

02/2

017

25/

02/2

017

26/

02/2

017

27/

02/2

017

28/

02/2

017

01/

03/2

017

02/

03/2

017

03/

03/2

017

04/

03/2

017

05/

03/2

017

06/

03/2

017

07/

03/2

017

08/

03/2

017

MM

S (m

g/l)

Dates

MMS D'entrée MMS sortie


64

La figure 33 montre que la majorité des concentrations des (MMS) à la sortie de dessableur est

inferieur aux (MMS) a l‟entrée de dessableur, parce que il y‟a une élimination adéquate des

matières minérales

Dans ce cas on peut dire que dessableur à éliminé les (MMS) pendant toutes les prélèvements

sauf pour la journée de 20/02/2017 on remarque que les MMS à la sortie dépassent celles à

l‟entrée, le même cas pour ce jour-là pour les MES

Figure 34 : Rendement des MMS de dessableur pendant le midi.

Sur cette figure on remarque que le rendement réel de 57% à 77% est acceptable en le comparent

avec celui de matin, mais n‟atteigne pas celui souhaité (80%) pour l‟élimination de matière

minérale. On enregistré des rendements négatifs qui expliquent le disfonctionnement de

dessableur à cause des concentrations très élevée à la sortie. Comme pour les MES ce jour-là peut

être qu‟il avait des perturbations au niveau de dessableur, la vitesse de passage est rapide donc

minimisée le temps de séjours de décantation.

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

R %

Dates

R% réel R%souhaité


65


l’après midi.

On remarque quelques dépassements de concentration en (MMS) soit un taux de 40%

d‟observation pour les concentrations à la sortie de dessableur. Sur cette période d‟étude on

remarque qu‟il existe une mousse brune et un débit important avec une charge polluants très

élevée à cause de pluie. Par contre 40% des valeurs subissent une diminution en MMS à la sortie,

et 20% des valeurs ne subissent aucun changement entre l‟entrée et la sortie.

Figure 36: Rendement des MMS de dessableur pendant l’après midi.

La majorité des valeurs de Rendement réel calculée est très faible (16%, 20%,-25%, -40%) par

rapport au Rendement souhaité, on peut dire que l‟élimination est mauvaise.

0

50

100

150

200

250

300

16/0

2/20

17

17/0

2/20

17

18/0

2/20

17

19/0

2/20

17

20/0

2/20

17

21/0

2/20

17

22/0

2/20

17

23/0

2/20

17

24/0

2/20

17

25/0

2/20

17

26/0

2/20

17

27/0

2/20

17

28/0

2/20

17

01/0

3/20

17

02/0

3/20

17

03/0

3/20

17

04/0

3/20

17

05/0

3/20

17

06/0

3/20

17

07/0

3/20

17

08/0

3/20

17

MM

S (m

g/l)

Dates

MMS D'entrée MMS DE SORTIE

R% réel; -200

R%souhaite; 80

-220

-170

-120

-70

-20

30

80

R %

Dates


66

MVS

Les figures ci dissous regroupent les résultats expérimentaux d‟analyses de matières volatiles en

suspension (MVS) à l‟entrée et à la sortie de la STEP, pour une période d‟observation de 10jours

pendant les différentes heures de la journée ainsi leur rendement d‟élimination de ce paramètre.

Figure 37: Evolution de la concentration des MVS à l’entrée et à la sortie de dessableur pendant

la matinée.


le midi.

0

100

200

300

400

500

600

16/0

2/20

17

17/0

2/20

17

18/0

2/20

17

19/0

2/20

17

20/0

2/20

17

21/0

2/20

17

22/0

2/20

17

23/0

2/20

17

24/0

2/20

17

25/0

2/20

17

26/0

2/20

17

27/0

2/20

17

28/0

2/20

17

01/0

3/20

17

02/0

3/20

17

03/0

3/20

17

04/0

3/20

17

05/0

3/20

17

06/0

3/20

17

07/0

3/20

17

08/0

3/20

17

M V

S (m

g/l)

Dates

MVS d'entrée MVS sortie


67


l’après midi.

Les figures 37, 38, 39 représente l‟évolution de la concentration des (MVS) à l‟entrée et à la

sortie de dessableur pendant la matinée, à midi et l‟après-midi, à partir des résultats représentés

sur ces trois figures, on constate que dessableur fait une élimination des matières volatiles en

suspension, avec un taux de 70% d‟observation sur les trois intervalles de mesures (matin, midi,

après-midi). D‟après ces résultats on peut dire que le dessableur joue le rôle de décanteur. Ce si

est peut-etre du à cause de la longueur de dessableur (longueur importante de 31m) donc un

temps de séjours élevée, la vitesse de sédimentation de dessableur est très faible.

Figure 40: Rendement des MVS de dessableur pendant la matinée.


68

Figure 41:Rendement des MVS de dessableur pendant le midi.

Figure 42:Rendement des MVS de dessableur pendant l’après-midi.

Les figures 40, 41, et 42 confirment qu‟au niveau de dessableur, les MVS subissent une

diminution avec un taux allant des fois jusqu'à 100%. Alors que normalement cette pollution ne

diminue pas dans cette filière de la station. On peut avoir une diminution mais à faible taux si ces

dernière sont collée aux grains de sables. On remarque aussi un ajout en MVS à la sortie de

dessableur justifié par le signe(-) dans les figures de rendement.

IV.5.CONCLUSION :

L‟objectif de ce chapitre à visé de faire une analyse et comparaison entre les résultats

d‟exploitation de la STEP et avec celle qu‟on a effectuée expérimentalement au sein du

laboratoire de la STEP de Ain Beida pour l‟évaluation et l‟évolution des performances de

dessableur de cette STEP.

-600-500-400-300-200-100

0100200

R %

Dates

R réel %

-150-100

-500

50100150

R %

Dates

R réel %


69

Les résultats d‟exploitation de la STEP montrent que l‟élimination des MES est très faibles avec

un taux en moyenne qui dépasse 95%. Cette valeur nous renseigne le bon fonctionnement de

dessableur.

Par contre les résultats expérimentaux des eaux usées à l‟entrée et à la sortie de dessableur a

partir des analyses des MES, MVS, MMS, et en faisant une comparaison entre les variations

journalières et leurs rendement, nous a aidé de détecter les problèmes qui peuvent gêner le

fonctionnement de dessableur. Dans le cadre général ces résultats nous renseignent sur le

mauvais fonctionnement de dessableur de la STEP de la ville d‟Ain Beida.

CHAITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE DESSABLEUR DE LA STATION

70

CHAPITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE

DESSABLEUR DE LA STATION

V.1 INTRODUTION

L‟objectif de ce chapitre est de faire le redimensionnement de dessableur de la station d‟Ain

Beida pour savoir les origines de disfonctionnement de dessableur.

V.2. REDIMENSIONNEMENT

V.2 .1.Dimensionnement à temps sec :

Qps=1179 m3/h.= 0,33m

3/s.

Avec

Qps : Débit de point par temps sec.

Dans la STEP de la ville d‟Ain Beida on a deux dessableur en service, donc on partage le débit en

2, c‟est-à-dire les débits pour chaque dessableur sera :

Qps = 0,33/2= 0,165m3/s.

Selon ONA, 2017 on a :

Longueur L = 31m.

Largeur B =2,3m.

Hauteur du dessableur H=2,33m.

Hauteur d‟eau active Hw=2,21m.

Le volume d‟eau de dessableur : 157,57 m3.

Selon (Neighbor 1965 ; Imhoff and Imhoff 1979 ; „„Design‟‟ 1992) on a :

a). Hauteur:

2.0 m ≤ H= 2,33 m ≤ 5.0 m vérifié

b). Largeur:

1 H ≤ B = 2,3 m ≤ 5H vérifié


71

L‟optimum est : B=2H, et B/H> 1

c). Longueur :

2.5 B≤ L= 31 m ≤ 5.0 B n‟est pas vérifié.

Pour L = 5 B on a L= 2,3*5= 11,5 m

Donc la longueur de dessableur est très longue car dans notre cas :

L= 13,5 B

d). Temps de Séjours :

Ts = 120– 300 s.

L‟optimum Ts= 180 s.

Calcul de temps de séjour de dessableur :

Volume de dessableur :

V= L*B*Hw = 157,57 m3.

Temps de séjour

Qps = V/Ts → Ts = V/Qps → Ts= (Hw*B*L)/0,165 = 945,96 s = 15 min 9 s.

120 s < Ts = 945,96 s < 300s n‟est pas vérifier

e) Vitesse d’écoulement :

Qps= Ve* SV

Qps = V0* SH

Avec :


72

Qps : Débit de point par temps sec

Ve : Vitesse d‟écoulement

SV : Section verticale

SH : Section horizontale

Calcul de la section horizontale « SH » et la section verticale « SV »

SH=L* B = 31*2,3= 71,3 m2.

SV= Hw*B = 2,21* 2,3= 5,083 m2.

Calcul de la Vitesse d’écoulement Ve

Qps = Ve* SV => Ve= 0,165/5,083=0,032 m/s

0,2 m/s ≤Ve= 0,032 m/s ≤ 0,3m/s n‟est pas vérifié.

Calcul de la Vitesse de chute V0

Qps = V0* SH =>V0=0,165/71,3= 0,0023 m/s n‟est pas vérifier.

Selon (Imhoff and Imhoff) 1979, le dessableur doit éliminer

• 100% des particules ayant un diamètre (d>0.2 mm) ; et

• 65–75% des particules ayant un diamètre en moyenne (0.1< d < 0.2 mm).

Pour ces deux dimensions d1= 0,1mm et d2 = 0,2 mm, on aura deux vitesse de chutes pour chacun

des dimensions V01= 0,007 m/s et V02= 0,023m/s avec une densité de ρp = 2,600 kg/m3 (Imhoff

and Imhoff 1979).

0,007 m/s <V0=0,0023 m/s < 0,023 m/s n‟est pas vérifier.


73

f) Vérification que le régime d’écoulement est fluvial :

Pour que le régime d‟écoulement soit fluvial il faut que le nombre de Froude Fr <1

Calcul de la hauteur critique « hc » :

𝐹𝑟 = 𝑉/√𝑔ℎ

Condition de criticité :

𝐹𝑟 =𝑉𝑐

√𝑔ℎ𝑐= 1

hc=∛((0,165)^2/((2,3)^2×9,81)) =0,088 m.

-Vc= 0,92 m/s> Ve= 0,032m/s

- hc =0,082 m< Hw= 2,21m.

Donc Fr<1 on a un régime d‟écoulement fluviale. Donc il n‟y a pas de turbulence qui peut

perturbée la sédimentation des particules.

V.2 .2.Dimensionnement par temps de pluie :

Qpl=2947m3/h =0,81m

3/s.

Dans la STEP on a deux dessableur en service, donc on partage le débit en 2 :

Débit Q= 0,81/2= 0,405m3/s.

Selon (Neighbor 1965 ; Imhoff and Imhoff 1979 ; „„Design‟‟ 1992) on a :

a). Temps de Séjours :

Ts = 120– 300 s.

L‟optimum Ts= 180 s.


74

Calcul de temps de séjour de dessableur :

Volume de dessableur :

Vw= L*B*Hw = 157,573 m3.

Temps de séjour

Qps = V/Ts → Ts = V/Qpl → Ts= (Hw*B*L)/0,405 = 389,07 s = 6 min 48 s.

120 s < Ts = 389,07 s < 300s n‟est pas vérifier

b) Vitesse d’écoulement :

Qpl= Ve* SV

Qpl = V0* SH

Avec :

Qpl : Débit de point par temps de pluie :

Ve : Vitesse d‟écoulement

SV : Section verticale

SH : Section horizontale

Calcul de la section horizontale « SH » et la section verticale « SV »

SH=L B = 31*2,3= 71,3m2.

SV= Hw*B = 2,21* 2,3= 5,083m2.

Calcul de la Vitesse d’écoulement Ve

Qpl = Ve* SV => Ve= 0,405/5,083=0,079 m/s.


75

0,2 m/s ≤Ve= 0,079 m/s ≤ 0,3m/s n‟est pas vérifier.

Calcul de la Vitesse de chute V0

Qpl = V0* SH =>V0=0,405/71,3= 0,0056 m/s n‟est pas vérifier.

Selon (Imhoff and Imhoff) 1979, le dessableur doit éliminer

• 100% des particules ayant un diamètre (d>0.2 mm) ; et

• 65–75% des particules ayant un diamètre en moyenne (0.1< d < 0.2 mm).

Pour ces deux dimensions d1= 0,1mm et d2 = 0,2 mm, on aura deux vitesse de chutes pour chacun

des dimensions V01= 0,007 m/s et V02= 0,023m/s avec une densité de ρp = 2,600 kg/m3 (Imhoff

and Imhoff 1979).

0,007 m/s <V0=0,0056 m/s < 0,023 m/s n‟est pas vérifier.

c) Vérification que le régime d’écoulement est fluvial :

Pour que le régime d‟écoulement soit fluvial il faut que le nombre de Froude Fr <1

Calcul de la hauteur critique « hc » :

𝐹𝑟 = 𝑉/√𝑔ℎ

g : accélération de la pesanteur (m/s2).

Condition de criticité :

𝐹𝑟 =𝑉𝑐

√𝑔ℎ𝑐= 1

Hc: Hauteur critique.

Vc : Vitesse critique.

hc=∛((0,405)^2/((2,3)^2×9,81)) =0,056m.


76

-Vc= 0,89 m/s> Ve= 0,079m/s

- hc =0,056m< Hw= 2,21m.

Donc Fr<1 on a un régime d‟écoulement fluviale. Donc il n‟y a pas de turbulence qui peut

perturbée la sédimentation des particules.

Tableau 25: caractéristique à temps de pluie.

L

(m)

B

(m)

H

(m)

Hw

(m)

Vol

(m3)

Qpl

(m3)

SH

(m2)

SV

(m2)

b/h

Ve

(m/s)

V0

(m/s)

hc

(m)

Vc

(m/s)

Ts

(min)

31 2,3 2,33 2,21 157,53 0,405 71,3 5,083 1,04 0,079 0,0056 0,056 0,89 6min et

48s.

V.3 Discussion :

A partir des résultats précédentes on peut conclure que :

Des vitesses d‟écoulement faibles, temps de séjour élevé, et une longueur importante

dans les deux cas (temps sec et temps de pluie) se qui justifie l‟élimination des MVS,

avec des rendements allant jusqu‟à 100%. Alors que le dessableur peut éliminer que 10%

de la matière organique en pois (Jerzy, 2015).

Puisque le régime d‟écoulement et fluvial, donc on peut dire que les concentrations

élevées en MES, MVS et MMs à la sortie de dessableur qui dépassent celles d‟entré, sont

justifiés par des turbulences soit par injection d‟air dans le dessableur, par le mauvais

fonctionnement de racleur ou par le régime discontinue de pompage de débit.

V.4. Quelques solutions

V.4.1. ère

cas :

On fixe Ve= 0,35 m/s.

Selon l‟ONA on prend la vitesse d‟écoulement Ve = 0,35m/s.


77

La vitesse de chute V0= 0,02m/s.

Condition de dimensionnement :

L/Ve>h/V0 ; ve= Q/ (b×h)

S : section du dessableur (m2).

L : sa longueur (m).

b : sa largeur (m).

h = sa profondeur (m).

Ve = vitesse horizontale dans le dessableur (m/s).

V0= vitesse de sédimentation (m/s).

-Procédure de calcul : connaissant le volume de dépôt de sable par jour et en fixant son

épaisseur, on calcule la longueur du dessableur.

-Calcul de la longueur du dessableur :

S= b×h = Q/Ve.

La quantité de sable extraite pour une urbanisation assez dense est estimée à 5 litres par habitant

par an (Gaid, 1984).

-La quantité de sable par an = 140000×5=700000l=700m3.

-le volume de dépôt par jour= 700/365=1,917 m3/j

En admettant que la hauteur de sable h ne dépassera pas 2 cm on a :(Gaid, 1984).

Longueur du dessableur : 1,917/(2,3×0,02) =41,67m.

On prendra L= 41,67m.

Calcul de la hauteur du dessableur :


78

- Par QPs= 0,165 m3/s on a :

h= Qps/(Ve×b) = 0,165/(0,35×2,3) =0,20m.

On prendra h = 0.2 m.

-Par QPl = 0,405 m3/s on a:

h= Qpl/(Ve×b) = 0,405/(0,35×2,3) =0,50m.

Vérification de la condition de dimensionnement.

L/Ve =41,67/0,35 =119,05s = 1min et 59s.

h/V0 =0,2/(0,02) =10s. ou 0,5/(0,02) = 25s.

L/Ve>h/V0

La condition de dimensionnement est bien vérifiée.

Dimensions du dessableur :

L=41,67m (une longueur plus importante).

B=2,3m

h= 0,5m. Pour le débit à temps de pluie.

Le dessableur sera muni d'un pont racleur pour les opérations de dégraissage-déshuilage.

V.4.2. ème

cas :

1). Temps sec : Qps= 0,165 m3/s

On fixe, Ve = 0,3m/s et Sv = 5,083 m2.

Qps= Ve×Sv => Sv = Qps/ Ve = 0,55 m2.

On prend L1= 5B, et L2= 4B donc :


79

L1 = 5×2,3= 11, 5m ;

V= 11,5×2,3×2,21 = 58,45 m3.

Ts= V/Qps = 58,45/0,165=5 min54s.

Qps =V0×SH=>V0= Qps/ SH = 0,165/ 26,45

V0= 0,006 m/s=> L1=5B

Pour ; L2=4×2,3= 9,2 m.

V= 9,2×2,3×2,21 = 46,76 m3

.

Ts= V/Qps = 46,76 /0,165= 4,72 min

Qps =V0×SH=>V0= Qps/ SH = 0,165/ 21,16

V0= 0,0077 m/s=> L1=4B

Donc on prend L= 9,2 m avec L= 4B.

2). Temps de pluie : Qpl= 0,405 m3/s

On fixe, Ve = 0,3m/s et Sv = 5,083 m2.

Qpl= Ve×Sv => Sv = Qpl/ Ve = 1,35 m2.

On prend L1= 5B, et L2= 4B donc :

L1 = 5×2,3= 11, 5m ;

V= 11,5×2,3×2,21 = 58,45 m3.

Ts= V/Qpl = 58,45/0,405=2 min40s.

Qpl =V0×SH=>V0= Qpl/ SH = 0,405/ 26,45

V0= 0,015 m/s=> L1=5B.

Donc pour les 3cas on prend un longueur de L= 5B.

Apartir de ces calcules on peut dire que :


80

La longueur optimale de dessableur ne dépasse pas 16 ou 17m pour assurer, un temps de

séjours acceptable, une bonne vitesse de d‟écoulement et une bonne vitesse de chute.

On peut réaliser un réservoir tampon pour régulariser le débit.

IV.4 CONCLUSION

L'objectif de ce chapitre est de faire un redimensionnement de dessableur, donc ou est l‟étude du

dessableur qui l‟a fait, et donner quelques solutions pour mieux rendement.

81

CONCLUSION GENERALE

L‟objectif visé par cette étude est d‟éclairer l‟importance de l‟opération physique dans la chaine

de traitement des eaux usées. Il s‟agit d‟une pratique qui a des influences sur l‟environnement,

l‟économie du pays et la santé humaine.

Dans ce cas, nous avons pris comme lieu d‟étude la S.T.E.P d‟Ain Beida. Cette ville qui connait

une croissance démographique rapide est accompagnée par une augmentation des quantités des

eaux rejetées dans la nature, et en générale une augmentation de la pollution du milieu

environnemental.

Le but primordial de cette étude est l‟évaluation de performance de dessableur au niveau de la

STEP. Pour cela, on a essayé de faire une analyse et comparaison entre les résultats

d‟exploitation de la STEP et celles des analyses expérimentaux effectués au niveau de la STEP de

la ville d‟Ain Beida, et faire des analyses quantifiant des matières en suspension (MES), matières

minérales (MMS) et les matières volatils en suspension (MVS) qui existent dans les eaux usées.

A partir de notre étude, et selon l‟analyse des résultats d‟exploitation de la STEP de matières en

suspensions (MES) à l‟entrée et la sortie de la STEP, pour une période d‟observation de 3 ans

(2014 -2017). En comparant ces résultats aux normes admissibles (JORAD, 2009). En (MES) à

l‟entrées et à la sortie d‟une station d‟épuration. On peut dire que la station d‟épuration de ville

d‟Ain Beida travaille avec un très grand rendement qui dépasse généralement 95%,cette valeur

nous renseigne le bon fonctionnement de dessableur.

Par contre et d‟après nos résultats expérimentaux des eaux usées à l‟entrée et à la sortie de

dessableur a partir des analyses de MES, MVS, MMS, pendant une période de 10 jours.On

remarque qu‟il y‟a des variations journalière dans chaque période des analyses (matin, midi,

après-midi). La comparaison entre les variations journalières et leurs rendement, nous a aidé de

détecter les problèmes qui peuvent gêner le fonctionnement de dessableur. Dans le cadre général

ces résultats nous renseignent sur le mauvais fonctionnement de dessableur de la STEP de la ville

d‟Ain Beida.

82

Pendant l‟analyses des résultats expérimentaux, on remarque qu‟il y‟a des concentrations de MES, MMS

et MVS à la sortie de dessableur dépassent celles de l‟entrée. Ces valeurs montrent que le dessableur n‟as

pas fait son travail ces jours-là, cela peut être justifiée soit :

Par des turbulences au niveau de dessableur qui ne laissent pas les particules se décante au fond de

dessableur, à cause de l‟aération ou le pompage des eaux.

Par une vitesse rapide donc minimisée le temps de séjours de décantation.

Par des turbulences causées par l‟injection d‟air.

Par des turbulences de mauvais fonctionnement de racleur.

Pour cela on a fait un redimensionnement de dessableur couloir pour avoir les problèmes de

disfonctionnement. D‟après les résultats on a pu constater que les grands problèmes de dessableur

de la station d‟épuration de ville d‟Ain Beida est :

Une longueur importante de dessableur (31m) qui fait augmenter le temps de séjour.

Par la faible vitesse d‟écoulement.

Et pour avoir un bon fonctionnement on a choisi de diminuer la longueur à 11,5m

Enfin, nous recommandons la mise en place d‟urgence de moyens nécessaires pour une

exploitation optimale et plus rentable de la station d‟étude.

83

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