l’enseignement en bts metiers de l’eau

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L’ENSEIGNEMENT EN BTS METIERS DE L’EAU

OBJECTIFS DU RAPPORT

Ce rapport est rédigé après une année de formation-adaptation à l’enseignement en BTS métiers de

l’eau. Il a pour objectifs principaux :

● De faire un bilan de formation tout en rappelant une partie des contenus et des enjeux

pédagogiques du BTS « métiers de l’eau » ;

● De proposer des transpositions pédagogiques répondants à ces enjeux.

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SOMMAIRE

OBJECTIFS DU RAPPORT

INTRODUCTION

I. PRESENTATION DE LA FORMATION 1) Le BTS métiers de l’eau

1.1 : Les TP en génie des procédés 1.1.1- Organisation 1.1.2- Particularités et contraintes pédagogiques spécifiques

1.2 : Acquisition des concepts fondamentaux et préparation aux cours magistraux 2) Modules suivis à l’IUT 3) Stages en milieu professionnel

3.1 : Le stage à l’Unité Mobile de Traitement 3.1.1- Contexte et problématique : 3.1.2- L’UMT : 3.1.3- Intérêts et apports pédagogiques :

3.2 : Le stage à la Station d’Epuration de Pont-à-Mousson 3.2.1- Présentation du site

3.2.2- Intérêts de ce stage

II. APPORTS ET AMBITIONS PEDAGOGIQUES 1) Problématiques dégagées

1.1 : Compétences requises 1.2 : Problématiques

2) Moyens et solutions proposés 2.1 : Aborder le cours par le prisme de l’hydrologie urbaine 2.2 : Rendre les élèves acteurs des cours 2.3 : Réalisation d’exposés

2.3.1- Thème « les capteurs » 2.3.2- Thème « les traitements extensifs »

2.4 : Etude de cas 3) Proposition d’intégration et de progression

CONCLUSION

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INTRODUCTION

Les lois guides sur l’eau imposent aux exploitants de servir au mieux les consommateurs tout en

préservant, voire en améliorant la ressource. Dans cette problématique globale de l’eau largement

marquée par la notion de développement durable, on raisonne à plusieurs niveaux (Cf Document 1) :

• L’agglomération.

• Le bassin versant.

Le programme du BTS « métiers de l’eau » est majoritairement centré sur la problématique de la

production, de la distribution de l’eau ainsi que de son retraitement à l’échelle de l’agglomération.

L’ensemble des modules apporte également des notions de base sur les aspects environnementaux et

hydrologiques permettant par la suite un approfondissement (poursuite d’études, milieu

professionnel).

On peut donc comprendre aisément que, si la formation cible principalement l’exploitation d’usine de

production et de retraitement d’eau, elle puisse aussi déboucher sur l’ensemble des métiers de l’eau au

grès des parcours individuels. Cette dénomination globale de « métiers de l’eau » compte en fait de

très nombreux corps de métiers et champs de compétences, on citera de manière non exhaustive :

• Hydrologie urbaine : gestion des écoulements en milieu urbains ; conception et

dimensionnement des sites de production, d’épuration, des réseaux ; mesures in situ,

relations avec le milieu naturel. La gestion du temps de pluie implique également le

traitement et la collecte des données climatologiques à l’échelle de l’agglomération et du

bassin. L’ensemble implique enfin des compétences en géologie et mécanique des sols.

• Génie civil.

• Hydrologie : Etude du Cycle de l’eau aux différentes échelles incluant les milieux

naturels. Compétences similaires à l’hydrologie urbaine.

• Ecologie : Etude et gestion des écosystèmes aquatiques, éco-toxicologie et mesure de

pollution.

• Les métiers de l’eau incluent également l’ensemble des compétences mises en œuvre

par les organismes chargés de coordonner, réguler, contrôler les acteurs du cycle de

l’eau.

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Dans ce contexte, le dispositif d’adaptation à l’enseignement au BTS métiers de l’eau comporte

plusieurs volets :

• Suivi des travaux pratiques de Génie des Procédés (GDP) 1ère et 2ème année,

accompagné du travail personnel ; ce qui a permis de nous préparer à l’enseignement dans

le cadre du programme de BTS. • Suivi de modules en licence Professionnelle « eau et environnement » à l’IUT de

Brabois, ainsi que le travail personnel ; ce qui nous a permis de mieux percevoir la

problématique de l’eau dans son ensemble. • Stages en milieu professionnel, dans le but de créer des contacts avec le milieu

professionnel et de donner un ancrage concret à un maximum des points abordés dans les

autres volets de la formation. Les stages effectués nous ont permis de faire le lien avec

l’ensemble de la problématique développée ci-dessus.

Cette formation nous permet d’envisager des transpositions pédagogiques mais également de

raisonner sur d’autres problématiques telles que l’orientation post BTS des élèves, les relations

entre enseignants et milieu professionnel.

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II. PRESENTATION DE LA FORMATION

1) Formation en rapport direct avec les contenus du BTS :

Nous avons choisi de différencier cours et travaux pratiques car nous ne les avons pas abordés de la

même manière. Nous verrons donc tout d’abord comment nous avons traité le programme de TP, puis

le travail effectué sur les cours.

1.1 : Initiation à l’encadrement des TP en génie des procédés :

Nous avons pu suivre et participer aux TP de GDP de 1ère et 2ème années encadrés par V.Parisot et

J.Thyrion avec trois objectifs principaux :

● Nous familiariser avec les thématiques abordées et leur succession au cours des deux années ;

● Nous imprégner de l’état d’esprit et des contraintes propres à ce type d’enseignement ;

● Nous familiariser avec le fonctionnement des pilotes.

1.1.1- Organisation, contenus et contraintes pédagogiques des TP :

Localisation des TP : Hormis lors du premier semestre de la 1ère année, les TP ne sont pas effectués

au lycée A.Varoquaux mais sur le site de Laneuveville.

Ce site dispose d’un hall-plateforme divisé en deux parties : une zone où sont stockés et manipulés les

pilotes et une zone « laboratoire » où se font les divers dosages et manipulations. On y trouve

également une salle de TD/cours, ainsi qu’une réserve pour les produits chimiques communs. (cf

DOCUMENT 2 : plan du hall technique)

Contraintes de sécurité : Les risques sont similaires à ceux d’un laboratoire de biochimie, le risque

électrique y est cependant plus marqué. Il faut de plus prendre en compte le volume de la salle, la taille

des pilotes, les réactifs manipulés, l’eau éventuellement au sol, les risques de chute liés au système

d’évacuation de l’eau. Le risque mécanique sur pilote est quant à lui peu important.

Organisation des TP au cours des deux années de BTS : En ce qui concerne la première année de

BTS, les TP constituent une initiation aux opérations unitaires ; les étudiants peuvent ainsi apprendre à

connaître le hall et à gérer leur comportement.

Dans un premier temps, ils n’ont pas à manipuler les pilotes ; ils n’y viennent qu’en fin de deuxième

semestre et toujours sur un seul pilote.

Les TP de deuxième année de BTS, venant après le premier stage en entreprise, sont plus complets : ils

mettent en jeu des chaînes de traitement inspirées de problématiques proches de la réalité

professionnelle.

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Que ce soit en fin de première année ou en deuxième année, les TP sont organisés en séquences de TP

tournants, par bloc de quatre semaines :

- les trois premières semaines : passage de tous les groupes sur l’ensemble des thématiques ;

- la quatrième semaine : correction, puis préparation de la séquence suivante (calculs et

matériels).

Nous présentons ci-dessous dans le document 3 la grille thématique des activités de deuxième année.

Série Thème(s) TP tournants proposés

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Eau potable

Clarification

Affinage simple

1. Mise au point d’un traitement de clarification au sulfate d’alumine.

2. Mise au point d’un traitement de clarification au Fecl3

3. Suivi d’une filière de production d’eau potable.

2 Eau potable

Eau industrielle

Affinage poussé

Traitements ponctuels

d’urgence

1. Adoucissement d’une eau de dureté permanente élevée.

2. Déphosphatation physicochimique d’urgence

3. Déferrisation d’une eau destinée à la consommation humaine.

3 Eau potable

Eau industrielle

Affinage poussé

Traitements ponctuels

d’urgence

1. Etude de l’élimination de la matière organique dissoute et

particulaire par coagulation-floculation-adsorption et décantation

2. Décationisation d’une solution de sulfate de magnésium.

3. Détermination de l’efficacité de rétention des ions par le procédé

d’osmose inverse

4 Eau potable

Eau industrielle

Affinage poussé

Oxydation

intermédiaire

1. Optimisation d’un traitement d’osmose inverse

2. Dénitratation sur résine

3. Elimination de l’ammonium des eaux brutes destinées à la

production d’eau potable

5 Eaux usées 1. Mise au point et paramétrage du pilote à boue activée.

2. Réalisation d’un bilan azote.

3. Etude de la microfaune des boues activées

Pour la deuxième année, chaque atelier présente généralement la structure logique décrite dans le

document 4.

L’exemple de la première série de TP tournants est détaillé en annexe afin de mieux illustrer les

attentes au cours de ce type d’activité (CF ANNEXE 1 : exemples de travaux d’élèves).

Sont proposés :

● Les 3 protocoles ;

● Un exemple de compte-rendu réalisé par les étudiants.

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Exigences vis-à-vis des étudiants : Nous avons pu assister à la correction de cette première séance de

TP. Les éléments abordés lors de cette correction sont symptomatiques des progrès à réaliser d’ici à

l’examen (rappelons qu’il s’agit de la première série se déroulant au mois de septembre de la deuxième année).

On notera qu’ils concernent essentiellement les savoir-faire et les savoirs-être qui font la valeur ajoutée

du technicien :

● Manque de vision d’ensemble de la problématique et du travail réalisé : il a été souhaité que

les étudiants fournissent systématiquement en pleine page une synthèse rappelant la problématique

et les objectifs de la filière mise en place, ainsi qu’un schéma de synthèse présentant :

- Les blocs logiques de la filière et leurs interrelations

- Les points de prélèvement et les analyses à effectuer

- Les caractéristiques initiales de l’eau à traiter

- Les caractéristiques de l’eau après traitement

- Les différents paramètres clefs des pilotes (Débit d’entrée/sortie, les réglages pompes

doseuses, taux de traitements, etc……….) tels que réglés à priori et leurs modifications

en fonction des données acquises en cours de manipulation.

● Mauvaise gestion dans le temps et dans l’espace : la phase productive des manipulations a été

atteinte trop tard, alors qu’il est souvent possible d’anticiper les données critiques pour lancer les

pilotes, quitte à réajuster en fonction des résultats des dosages. Notons que la systématisation du

travail demandé ci-dessus permettrait de résoudre ces problèmes. ● Manque de rigueur dans l’acquisition des données : les étudiants n’ont pas ou peu eu le

réflexe d’intégrer des contrôles à leurs dosages, alors que des eaux minérales de référence ou des

étalons de contrôle sont systématiquement fournis. De nombreux réactifs étant en fin de vie, les

résultats ont été peu fiables. On observe un manque de traçabilité des résultats dans les comptes-

rendus mais aussi dans les faits (les étudiants ne savent plus qui a fait quoi et dans quelles conditions). ● Manque de rigueur dans le traitement des données : utilisation de données non identifiées

auparavant, unités hasardeuses ou inexistantes ; démonstrations sur formules littérales non

présentées ou peu rigoureuses. Le cheminement logique est rarement perceptible, les comptes-

rendus donnent trop l’impression d’une suite de copier-coller de formules non maîtrisées. ● Pas de réel bilan synthétique en fin de compte-rendu : il a été demandé de fournir des

tableaux comparatifs entre eaux traitée et non traitée, afin de trouver des points d’ancrage pour

l’analyse critique des résultats :

- Sont-ils en accord avec la norme ?

- Quels sont les effets de chaque module de traitement, sont-ils satisfaisants en termes de

rendement ? Peut-on proposer des optimisations ?

- Existait-il d’autres possibilités de filière (meilleur rendement, moindre coût réactif….etc) ?

- Bilan critique des stratégies et de l’organisation déployée, proposition d’amélioration.

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1.1.2- Particularités et contraintes pédagogiques spécifiques des TP La topologie des lieux, les activités proposées et l’état d’esprit dans lequel les séances se déroulent ont

certes pour but d’illustrer des contenus en rapport avec le programme ; mais aussi et surtout de

permettre aux étudiants :

● De développer l’autonomie et la prise d’initiatives ;

● De se familiariser avec le travail en équipe ;

● De développer la capacité d’adaptation (situations nouvelles, comportement imprévu des

pilotes, ajustage des paramètres en temps réel, gestion des pannes et maintenance de base) ;

● De développer un point de vue critique sur le travail réalisé, prendre du recul et avoir une

vision globale de la problématique ;

● D’apprendre à proposer des solutions techniques.

Pour l’enseignant, la pédagogie est marquée à la fois par l’état d’esprit et la topologie des lieux, elle

implique :

● Une gestion dans le temps et l’espace particulière : l’enseignant doit aider à la coordination,

tout en sachant déléguer ; il est en effet nécessaire d’avoir une perception globale de la salle. Il

est essentiel de former les étudiants à la sécurité à priori et rapidement pour qu’ils sachent gérer

les points critiques, y compris si l’enseignant n’est pas dans l’environnement immédiat. ● De considérer les étudiants avant tout comme de futurs techniciens : il faut savoir doser

entre accompagnement et développement de l’autonomie et ne pas hésiter à laisser des groupes

aller jusqu’à l’échec si cela peut être formateur. En effet, dans l’entreprise et sur site, le

technicien peut être seul face à une difficulté, il assume alors les responsabilités de ses

éventuelles carences et de ses actes. ● La gestion des aléas liés aux pilotes et aux casses matérielles.

1.2 : Acquisition des concepts fondamentaux et préparation aux cours magistraux

Cette partie a été basée uniquement sur le travail personnel, afin de consacrer le temps investi en

licence professionnelle à un élargissement de notre culture plus qu’à une aide à la préparation des

cours.

Nous n’avons pas abordé ce point de la même manière sachant que Mr Y.Libes se prépare à enseigner

quasiment immédiatement, tandis que Melle S.Douzet est destinée à s’insérer plus progressivement

dans le dispositif pédagogique.

Pour M

elle S.Douzet : à terme, sa présence permettra de renforcer l’équipe du BTS-ME avec une

insertion préférentielle au niveau des enseignements de BBME. L’objectif était ici de balayer

l’ensemble des concepts du GDP afin de :

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- mieux pouvoir se coordonner avec les collègues de GDP ;

- mieux cerner l’importance des phénomènes biologiques en traitement de l’eau ;

- pouvoir remplacer les collègues de GDP dans un premier temps, voire finir par

l’enseigner (ceci permettrait d’alterner les enseignements et d’éviter la monotonie).

Pour M

r Y.Libes : enseignant déjà la biologie en BBME, l’objectif était ici de pallier directement au

départ en retraite de Mr J.Thyrion. Le travail personnel visait donc ici à acquérir une vision globale du

GDP, mais surtout à préparer la base des cours et exercices permettant de reprendre les enseignements

de première année (cours et TP, Melle V.Parisot prenant en charge la deuxième année).

Une grille de suivi du travail personnel de chacun est fournie en annexe (CF fin de l’ANNEXE 2 :

suivi des heures Réalisées pendant la formation).

1.3 : Familiarisation avec les différents critères d’évaluation de l’examen final

Nous avons eu l’occasion d’assister à des soutenances « blanches » du rapport de stage, ce qui nous a

permis de constater le niveau des étudiants à l’oral et leurs réactions vis-à-vis d’un questionnement

plus ou moins soutenu.

Melle Douzet a pu assister à certaines soutenances du projet technique, Mr libes participant quant à lui

aux corrections et à l’encadrement des épreuves pratiques de GDP et écrites de BBME.

4) Modules suivis à l’IUT

Nous avons essentiellement participé à quatre modules qui ne constituent pas le cœur du programme

de BTS, mais qui peuvent contribuer à enrichir son approche :

● Hydraulique à surface libre et débitmétrie en réseaux d’assainissement

1. Contexte, utilisation de la mesure

2. Éléments d’hydraulique

3. Méthodes de mesure

4. Capteurs : technologie, mise en œuvre

5. Critères de choix, validation des données et maintenance

6. Incertitudes de mesure.

● Hydrologie urbaine, associé à l’écologie

1. Rappels sur la détermination des débits de ruissellement ; utilisation de

différents modèles mathématiques

2. Assainissement des agglomérations : notions de base ; Cycle de l’eau urbain

- La ville

- Genèse des pollutions

- Caractéristiques des déversements urbains

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- Eléments réglementaires liés à l’assainissement urbain

- Le système d’assainissement

- Les éléments utiles pour comprendre le fonctionnement du système

d’assainissement

- Les milieux aquatiques (notions)

- Les principaux effets de l’urbanisation

3. Techniques alternatives en assainissement pluvial et traitements extensifs

4. Eléments de compréhension et de description des milieux aquatiques.

+ En application de l’ensemble des notions et à la manière d’un fil rouge tout au long du module,

nous avons réalisé une étude de cas portant sur la gestion de l’assainissement sur la commune de

Dombasles.

● Mesures in situ

= mesures quantitatives et qualitatives instrumentales in situ de la qualité des eaux et des rejets.

- Mesures par variation de potentiel et courant électrique ;

- Mesures optiques ;

- Biocapteurs et organismes vivants ;

- Analyseurs en ligne ;

- Stations mobiles et fixes.

● Technologies propres = rendre compatible développement industriel et développement

durable

L’objectif était ici de sensibiliser à la gestion de l’eau et à son retraitement lors des procédés

industriels. Le module a été basé sur des études de cas concrètes, telles que l’ennoblissement textile et

le traitement de surface. Il s’agissait de comprendre au cas par cas :

- les usages professionnels de l’eau pour mieux les optimiser ;

- comment économiser l’eau : séparation et bouclage maximum des réseaux, optimisation des

procédés voire simple mesure de bon sens ;

- comment retraiter au mieux les effluents industriels

● Traitement des déchets liquides (un seul cours dans nos horaires potentiels)

Notons que les réelles valeurs ajoutées sont les trois premiers modules cités (titres soulignés).

Ils ont en effet été suivis pendant le premier tiers de la formation et ils nous ont permis d’aborder et

d’intégrer le reste avec une vision plus globale, tout en bénéficiant au mieux du stage en entreprise. Ils ont également fortement influencé les implications et applications pédagogiques détaillées dans la

suite du rapport.

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5) Stages en milieu professionnel

Nous tenons à remercier particulièrement la SAUR qui nous a activement accueillis. Nous avons ainsi

pu étudier le fonctionnement d’une usine mobile de production d’eau potable (UMT) et d’une station

d’épuration (STEP) par boues activées.

3.1 : Le stage à l’Unité Mobile de Traitement

3.1.1- Contexte et problématique :

La société SAUR (Société d’Aménagement Urbain et Rural) est en charge de l’exploitation du site de

production d’eau potable de Manonviller.

La ressource utilisée est une nappe profonde alimentée par les grès vosgiens. L’eau est d’emblée

d’excellente qualité quoique chargée en fer. Elle est prélevée au moyen d’un forage profond et

acheminée vers un poste de traitement réduit aux éléments suivants :

• Poste de deferrisation biologique sur filtre.

• Poste de désinfection U.V.

• Poste de chloration finale.

• Bâches de stockage.

Une fissure étant apparue dans le forage, l’eau est aujourd’hui contaminée par les eaux issues du

lessivage des salines environnantes. Il en résulte une eau fréquemment saumâtre, voire salée. Le

colmatage de la fissure par des ballons gonflés à l’azote n’a pas permis de régler le problème.

En attendant un nouveau forage, la société SAUR se trouve dans l’obligation d’exploiter

temporairement la seule autre ressource environnante : la Vezouze.

L’unité existante n’étant pas appropriée à la problématique posée par les eaux de surface, la SAUR a

fait appel à son prototype de station mobile : l’UMT.

Le système ainsi mis en œuvre comprend :

• L’UMT accompagnée de son système de prélèvement dans la Vezouze.

• L’ancienne station : unité de pompage/filtration découplée de l’unité de désinfection stockage

de l’eau.

• Un système de switch entre les deux unités lorsque l’UMT n’arrive plus à faire face au

traitement ou à la demande. Il permet d’admettre soit l’effluent issu de l’UMT, soit l’effluent

issu du pompage (+ poste de déferrisation) vers le poste de désinfection.

3.1.2- L’Unité Mobile de Traitement :

L’UMT est une unité de traitement mobile modulable de capacité maximale 50 m3/h permettant

d’alimenter jusqu’à 5000 habitants.

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Ce prototype au format semi-remorque pèse environ 20 tonnes en charge. C’est de loin le plus gros

modèle du genre toutes sociétés confondues (capacité plafonnant généralement à 20-25 m3).

Initialement utilisée dans la région de Marseille pour du dessalage, ses modules ont du être

reconfigurés pour répondre à la problématique des eaux de surface (eau turbides à composition

changeante en fonction de la pluviométrie). On trouve séquentiellement tous les modules permettant

d’aboutir à une clarification satisfaisante :

• Dispositif de pompage permettant de s’affranchir des traitements préliminaires.

• Une unité de coagulation – floculation - décantation :

� Poste de coagulation : agitation vigoureuse et injection de FeCl3.

� Poste de floculation : agitation plus lente plus injection de polymère floculant.

� Décanteur lamellaire à logettes hexagonales.

• 2 Filtres à sable sous pression en parallèle, régulés indépendamment.

• Réserve de Charbon Actif en Poudre utilisable en batch au niveau du bloc coagulation –

floculation - décantation. Ce dispositif permet de réagir face à une pollution dissoute

exceptionnelle.

L’effluent clarifié est ensuite redirigé vers le poste de désinfection de l’ancienne installation.

Outre le fait de satisfaire la demande de ses clients, l’utilisation de l’UMT est motivée par les

conditions extrêmes imposées par la Vezouze. En effet, la structure du bassin versant en fait une

rivière très réactive, en proie à des variations de débit, de turbidité, voire de composition, de très forte

amplitude sur des intervalles de temps très courts. De telles conditions permettent d’explorer au

maximum le fonctionnement et le comportement du prototype, les données engrangées pouvant servir

à mettre au point des procédures « types » de traitement ou être utilisées pour optimiser la conception

de futures unités analogues.

3.1.3- Intérêts et apports pédagogiques :

A cause de problèmes d’organisation et d’un manque de temps sur place, nous n’avons pas pu

recueillir tous les renseignements souhaités pour pouvoir mettre en place une étude de cas cohérente

sur cette problématique. Néanmoins, ce stage a plusieurs aspects positifs :

• Tout d’abord, c’était une occasion unique de voir une unité de cette importance.

• Le site d’implantation, la ressource utilisée, l’utilisation d’un prototype ont permis d’illustrer

pratiquement une série de dysfonctionnements auxquels nous n’aurions probablement pas été

sensibilisés sur un site fixe, optimisé et exploitant une ressource de qualité.

• Cette unité permet une illustration de deux problématiques de production d’eau potable

opposées, analogues à celle proposées dans certains TP tournants de 2ème année à Laneuveville.

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L’UMT fonctionnant sur des modules surdimensionnés mais assez proches des pilotes utilisés en

TP, la compréhension sur site était largement facilitée pour nous.

• Ce stage nous a permis de voir l’importance des méthodes de terrain réalisées régulièrement

en TP dans l’optimisation en temps réel du fonctionnement de l’UMT.

• De plus, nous avons pu constater en direct que l’expérience sur le terrain permet aux

étudiants de mieux apprécier des concepts vus en cours : dans ce cas, l’étudiant s’est aperçu

de lui-même que la zone de prélèvement est primordiale pour les analyses.

La phase d’optimisation initiale ayant été confiée à un de nos étudiants nous avons pu nous

rendre compte de deux éléments importants sur le plan humain et pédagogique :

� Il est nécessaire de développer au maximum l’autonomie et la réactivité des

étudiants en les plaçant face à des situations variées en travaux pratiques ou lors des

études de cas. Il ne faut pas hésiter à les laisser ou à les placer en situation de

rupture par rapport à leurs compétences du moment, l’ensemble stimulant des

qualités et compétences qui peuvent être utiles dès le stage en entreprise. � Le stage peut servir de révélateur et de moteur pour des élèves qui n’ont pas encore

réussi à donner leur pleine mesure dans le cadre plus scolaire des enseignements de

BTS.

3.2 : Le stage à la station d’épuration de Pont-à-Mousson

3.2.1- Présentation du site

Depuis Juillet 1999, la société SAUR gère la STEP de Pont-à-Mousson. Cette STEP a en charge le

traitement des effluents de quatre communes mise à part PAM : Blénod-les-Pont-à-Mousson, Norroy-

les-Pont-à-Mousson, Maidières et Montauville.

Ces communes sont regroupées au sein du syndicat intercommunal d’assainissement de

l’agglomération de Pont-à-Mousson, dénommé « le Cycle de l’Eau ».

La capacité nominale de la STEP était à l’origine de 15 000 équivalents-habitants et a été portée à

32 000 équivalents-habitants après construction d’un second bassin d’aération et doublement de la

filière déshydratation.

Le réseau d’assainissement (130 km sur les 2 rives de la Moselle) est en grande partie de type unitaire

et comporte un bassin d’orage, 24 déversoirs d’orage et 24 postes de relevage. Après traitement, les

eaux sont rejetées dans la Moselle.

La région SAUR-FRANCE centre-est s’est engagée, en collaboration avec le cycle de l’eau, dans une

démarche de certification ISO 9001 et ISO 14001.

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Cette démarche a abouti après de nombreux travaux, qu’ils soient de préparation (rédaction d’une

analyse environnementale exhaustive…) ou de concrétisation (construction de nouveaux postes de

relevage, mises aux normes…).

Au niveau des rejets, la station est soumise à certaines limites définies par l’arrêté d’autorisation

préfectorale. Il faut savoir que par temps sec, les exigences doivent être respectées, simultanément

pour les concentrations et les rendements ; par temps de pluie, les exigences sont limitées aux

concentrations ou aux rendements.

3.2.2- Intérêts de ce stage

Ce stage a été, pour nous, extrêmement enrichissant ; tant d’un point de vue relationnel que formatif,

nous retiendrons tout particulièrement les aspects suivants :

● La rencontre d’un professionnel au parcours atypique :

Le gérant de la STEP de Pont-à-Mousson, Mr Olivier Heyob, a accepté de prendre le temps de nous

accueillir pendant une semaine. Il s’est révélé être quelqu’un d’étonnant et nous a beaucoup apporté. Chimiste de formation (parcours

réalisé au lycée A.Varoquaux), il a d’abord exercé dans le domaine du génie chimique appliqué au

traitement de l’eau (mise au point de procédures de traitement au laboratoire et sur le terrain).

Il fait aujourd’hui office d’ingénieur pour le suivi chantier, la réception, le lancement et la gestion des

STEP. Il est également en charge de l’intégralité de la problématique de l’eau sur Pont à Mousson et

ses environs. Véritable pédagogue, il a fait de la station de Pont-à-Mousson une station modèle : en effet, cette

station a été pensée et conçue pour accueillir les visiteurs selon les normes de sécurité. Lors de portes

ouvertes ou lors de visites de diverses écoles, il anime lui-même les rencontres.

Il participe également à la formation de nombreux stagiaires, à des jurys de VAE et d’examens. Nous avons donc eu à faire à un professionnel d’une rare polyvalence s’intéressant et s’impliquant au

maximum dans la communauté pédagogique.

● La possibilité de fournir un ancrage concret aux cours sur l’épuration urbaine.

● Les compétences d’O.Heyob et l’étude environnementale réalisée en vue de la certification

ISO14001 ont permis d’approfondir et d’illustrer concrètement les modules d’hydrologie suivis à

la licence professionnelle. A cette occasion, nous avons pu voir concrètement les problèmes

d’hydraulique urbaine et visiter le réseau en compagnie de techniciens expérimentés.

● Nous avons également pu visiter une station de production d’eau potable.

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● Nous avons pu avoir un accès total à un nombre conséquent de documents, soit plus de 5 Gb de

données : il paraît difficile d’en dresser une liste exhaustive.

Les documents les plus importants sont listés ci-dessous :

� Ouvrages sur les pompes et les stations d’épuration : très didactiques, à la fois simples et

rigoureux, utilisables pour différents publics avec différents niveaux de lecture ;

� Ensemble des documents de l’étude environnementale pour obtenir la certification ISO

14001 (fonctionnement complet de la STEP, procédures à améliorer sur le plan

environnemental, relations avec tout le bassin hydro-géographique et urbain) ;

� Ensemble des guides de procédures et de suivi de la station module par module ;

� Ensemble des composantes graphiques de la station (synoptiques) ;

� Supports de formations internes, qui permettent de voir ce qui est essentiel pour un

professionnel et de mieux mesurer les points communs et les différences entre formation

dans l’entreprise et formation initiale ;

� Ensemble des rapports de stages encadrés ;

� Nombreuses photos des installations gérées par la SAUR (y compris lors des travaux et du

lancement).

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III. TRANSPOSITIONS PEDAGOGIQUES ENVISAGEES

1) Problématiques dégagées

1.1 : Compétences requises :

Le technicien issu des métiers de l’eau peut être amené à jouir d’une grande liberté d’action et

d’un pouvoir de décision important sur site. Il est également fréquemment le lien entre les

ingénieurs et les cadres dirigeants de l’entreprise d’une part et les collectivités et les usagers

d’autre part. A ce titre, il doit posséder de bonnes compétences techniques et une aptitude à

synthétiser et à communiquer les informations en sachant s’adapter à son auditoire. On comprend donc

mieux que le référentiel insiste dans son introduction sur de nombreuses compétences

transdisciplinaires. Pour fixer les idées, nous citons ci-après une partie de cette introduction :

« Les enseignements théoriques et pratiques de génie des procédés de traitements des eaux doivent

permettre au Technicien Supérieur des "Métiers de l'eau" d'assimiler les connaissances et les savoir-

faire indispensables à l'exercice de ses fonctions dans les conditions d'autonomie et de responsabilité

qui seront les siennes dans le cadre de sa profession.

Ces enseignements conduisent à l'acquisition de ses compétences professionnelles et contribuent au

développement de sa formation scientifique.

Ils doivent faire acquérir (…) la capacité de prendre en compte dans sa globalité la variabilité

quantitative et qualitative des eaux à traiter ; les causes de variation, les phénomènes de traitements,

de distribution, d'assainissement et d'épuration, ainsi que les conditions limites de fonctionnement des

installations. »

Dans ce contexte, le référentiel insiste tout particulièrement sur les capacités à :

- encadrer et animer une équipe ;

- exploiter des données, communiquer et conseiller.

Pour illustrer notre propos,le référentiel détaillé des compétences attendues et rappelé en annexe (CF

ANNEXE 3 « Référentiel des compétences attendues a l’issue du BTS métiers de l’eau ») D’après nos observations, nous pouvons donc dire que les objectifs fixés sont atteints en TP, avec une

évolution très marquante sur les deux années quels que soient les étudiants.

En revanche, nous allons voir dans le paragraphe suivant que, concernant les concepts fondamentaux,

il reste des difficultés.

20

1.2 : Problématiques L’observation des examens et des soutenances orales, ainsi que les discussions avec les professionnels

nous ont permis de prendre conscience de certaines carences qui subsistent même en fin de formation :

● Les étudiants ont d’importantes difficultés à l’oral et la communication.

● Les étudiants ont souvent du mal à décloisonner et à intégrer les notions fondamentales au

sein d’une matière et entre les différentes matières : d’où un manque d’appropriation des

concepts fondamentaux. ● Les étudiants manquent fréquemment d’investissement et d’intérêt réel en dehors des cours,

d’où un manque de culture de fond et une vision réductrice de la problématique de l’eau.

Ce constat fait, nous nous sommes interrogés sur les causes possibles de ces carences :

● L’hétérogénéité des étudiants : sont recrutés des élèves provenant des sections STL-BGB et

STL-chimie (dont certains élèves d’adaptation), de filière S et plus rarement de baccalauréat

professionnel. ● Les étudiants ont souvent une vision biaisée du BTS lors de l’inscription (technicité, niveau

en sciences appliquées requis, quantité de travail à fournir, maturité et autonomie nécessaires

largement sous-évaluées). ● Le programme est très vaste, complexe et dense, ce qui pose le problème d’arriver à rendre les

élèves acteurs du cours tout en ne prenant pas de retard. En pratique, il y a beaucoup de cours

magistraux qui sont juste entrecoupés et/ou suivis d’exercices. ● Ce sont des enseignements en rupture avec notre formation initiale : les premières années,

un enseignant est déjà préoccupé par l’assimilation de connaissances et par la gestion en flux

tendu des cours. Il est fréquemment difficile dans ce contexte de cibler en plus des

problématiques transdisciplinaires. Ce dernier constat nous fait prendre conscience de la chance

que nous avons d’arriver dans une section déjà ouverte et de bénéficier d’une formation

préparatoire pour prendre le temps de s’interroger sur ces questions.

2) Moyens et solutions proposés

Les acquis liés à la formation suivie nous inspirent plusieurs types d’activités qui permettent d’illustrer

de nombreux points du programme tout en apportant des réponses à la problématique dégagée.

2.1 : Aborder le cours par le prisme de l’hydrologie urbaine

L’organisation de la formation a été telle que nous avons étudié les grands principes de l’hydrologie

avant même de nous intéresser aux problématiques unitaires du traitement de l’eau. Ceci a eu pour

conséquence de nous faire chercher à intégrer chaque nouvelle connaissance à cet ensemble plus vaste

appelé « bassin » ou « agglomération ».

21

DOCUMENT 5 : comparaison de la structure logique de la progression au

lycée A.Varoquaux et de celle de la progression proposée

Organisation proposée : Etude par le prisme de l’hydrologie.

PT = prétraitements.

Dans un premier temps on regroupe et on met en relation les divers aspects de la problématique de l’eau qui sont abordés usuellement de façon plus éparse tout au long des 2 ans. Dans un second temps et dans ce contexte global on développe plus particulièrement :

� La production d’eau potable et à usage industriel. � Le traitement des eaux de rejet urbaines et industrielles.

22

Organisation actuelle des cours magistraux au lycée A.Varoquaux.

Normes à atteindre en production

d’eau potable Qualité des ressources

T1 T2 Tn

Traitements unitaires

Caractéristiques des eaux usées

urbaines

Informations sur le réseau

d’assainissement

Objectifs à atteindre avant

rejet dans le milieu récepteur

Les différentes composantes des systèmes d’épuration biologique

Traitement des déchets

Eau de pluie Corrosion

Problématique des eaux récréatives Piscines. Rejets en zone de baignade

Les eaux industrielles : Production Epuration

1ère année

2ème année

23

Nous proposons de faire une partie séparée, initiatrice « réseau et agglomération » avant de

commencer les cours concernant les procédés unitaires.

Nous pensons qu’en présentant les différents cours après avoir décrit les composantes d’un bassin et

leurs inter-relations, l’intégration et la mise en relation des données de ces cours seront facilitées.

Cette approche permettrait d’emblée d’avoir une vision globale du « puzzle » métiers de l’eau, chaque

pièce en rapport direct avec le programme étant ensuite abordée de façon plus détaillée au gré des

différents chapitres.Le Document 5 propose une comparaison entre la progression suivie au lycée

A.Varoquaux et celle que nous proposons.

Nous envisageons à terme les répercussions positives suivantes :

● Mise en place d’une alternative à la vision segmentée liée à la nature séquentielle des cours. Le

but est à terme d’éveiller chez les étudiants des dispositions d’esprit axant plus sur la mise en relation

des données et la globalisation des problématiques que sur une focalisation excessive sur des points de

détail.

Au final, une telle approche peut créer un fond de culture plus étendu et plus stable, ainsi qu’une plus

grande aptitude à utiliser et à intégrer de nouvelles données.

● Préciser rapidement la vision qu’ont les élèves de la diversité des métiers de l’eau ; d’où plus de

curiosité et pour certains des résurgences sur le projet professionnel avec une envie plus grande de

chercher des stages ciblés.

2.2 : Rendre les élèves acteurs des cours

La plupart des procédés en GDP font appel à des notions de bon sens, basées sur des phénomènes

physico-chimiques dont les paramètres fondamentaux sont aisément modélisables de façon qualitative

par un étudiant issu de filière scientifique. En revanche, la compréhension et l’assimilation peuvent

être rendues difficiles par :

- Les aspects calculatoires ;

- Les très nombreuses déclinaisons de procédés articulées autour des phénomènes fondamentaux.

Pour remédier à ceci, il nous semble judicieux de faire formuler par les étudiants eux-mêmes la

problématique, le principe général de la technique ou du procédé employé, les facteurs et forces

mis en jeu et leurs inter-relations, les paramètres expérimentaux susceptibles d’interférer

positivement ou négativement avec le phénomène.

24

Une fois cette vision qualitative acquise, il est plus aisé de faire la relation entre modélisation

mathématique et mots ou concepts utilisés dans la première partie.

Les étudiants peuvent ainsi se rendre compte de façon plus concrète qu’il existe un lien entre les

formules et le raisonnement qu’ils sont capables de produire par eux-mêmes.

Lorsque cette phase est réalisée, il est tout-à-fait profitable de proposer aux étudiants des exercices

d’application directe.

Par la suite, il est possible de rendre les étudiants partie prenante dans la présentation des déclinaisons

du procédé réalisées par les différents industriels. L’objectif n’étant pas ici d’apprendre à chercher de

l’information, nous envisageons de fournir pour chaque procédé un ensemble de documentation

restreint et de demander aux étudiants de réaliser et de présenter seuls ou par groupes une fiche

technique correspondante. Elle comporterait les éléments suivants :

● Schéma de principe du procédé légendé avec visualisation du trajet de l’eau, les réactifs

employés et les effets du traitement (éventuellement bloc par bloc, par exemple dans le cas

d’un coagulateur-floculateur-décanteur) ;

● Variations mises en jeu par rapport au procédé de base et leurs avantages ;

● Conditions et filières de mise en place ;

● Avantages et inconvénients par rapport à d’autres filières de traitement.

Aborder le cours sous cet angle permettrait aux étudiants d’apprendre à intégrer des données nouvelles

par rapport à un modèle existant, tout en les préparant indirectement à la présentation du projet

technique.

2.3 : Réalisation d’exposés La préparation à l’oral semble être essentielle pour les étudiants. Ils ont dans un premier temps une

épreuve au cours de laquelle ils exposent leur rapport de stage et leur projet technique : cela devrait

être pour eux l’occasion de montrer ce qu’ils ont appris et à quel point ils sont devenus autonomes tout

en échangeant avec le jury.

De plus, par la suite, dans leur vie professionnelle, ils devront être capables de communiquer sur leurs

travaux et leurs résultats avec les autres membres ou les autres équipes de l’entreprise où ils exercent.

Vu leur malaise lors des oraux et après avoir prospecté, nous pensons que certains chapitres peuvent

être traités d’une manière originale par préparation d’exposés individuels ou semi-collectifs.

Les chapitres ciblés sont notamment la gestion en temps réel du réseau d’assainissement via les

mesures in situ et les capteurs, ainsi que les traitements de l’eau non collectifs et extensifs.

Une telle structure permettrait d’acquérir ou de renforcer :

● l’aptitude à rechercher et à sélectionner les informations les plus pertinentes ;

● l’aptitude à réorganiser les données pour en faire une synthèse ;

● l’aptitude à créer et à utiliser des supports de communication ;

● la curiosité vis-à-vis de la problématique de l’eau.

2.3.1- Thème « les capteurs »

25

La formation actuelle axe en priorité sur quelques capteurs essentiels en automatisme et régulation,

ceci est largement insuffisant compte tenu de l’importance grandissante de la mesure in situ dans les

métiers de l’eau. Une approche plus exhaustive de cette problématique est par essence trans-

disciplinaire et pourrait donc impliquer les enseignants de nombreuses matières. Nous proposons la

répartition de la charge de travail suivante :

● sondes et capteurs basés sur les variations de potentiel et de courant (sondes redox, pH,

température et capteurs de déformation) = professeur d’automatisme-régulation

● mesures optiques

● biocapteurs et organismes vivants ● débitmétrie et capteurs de pression = professeur d’hydraulique

● recherche des données et création des supports = professeur d’informatique.

La présentation des exposés se ferait dans les cours correspondants, l’idéal étant que des professeurs de

matières différentes puissent composer un jury et poser des questions (problèmes d’organisation et

d’emplois du temps non-complémentaires à craindre).

La répartition sur toutes les matières et le nombre de capteurs existant pourraient permettre à chaque

étudiant de préparer un exposé et une fiche du type :

● principe de fonctionnement ;

● type d’utilisation : quelles données conservées, dans quel contexte, pour quelle plage de mesures

et pour quoi faire ;

● conditions de mise en œuvre dans chaque contexte ;

● avantages et limites du capteur ;

● ressources utilisées (bibliographie, sites internet, fiches constructeurs…).

La thématique des capteurs est richement illustrée par des sites de référence sur internet ; en revanche,

leur application dans la gestion de l’eau ne fait pas l’objet de sites spécifiques de synthèse. Le thème

est d’importance mais généralement abordé lors de colloques ou de formations payants à l’usage des

professionnels.

Un certain nombre de travaux sont cependant disponibles et devraient permettre de dégrossir la

recherche à ce niveau :

● les travaux de T. Biendel dédiés à la gestion par réseaux de capteurs ;

● la thèse de S. Dauphin sur l’application des capteurs à la gestion des stations d’épuration ;

● la page du projet Life 99 : protection de la ressource par station de mesures (y compris

biocapteurs), disponible sur internet et sur CD-rom au lycée ;

● le projet Life 2000 (Pysis) : gestion des réseaux en temps réel par réseaux de capteurs, le

document intégral est disponible sur le site de Haganis et le CD-rom correspondant a été

commandé ;

● le projet Life ENV/F/205 : analyse et comparaison des méthodes d’estimation de la pollution

industrielle (rapport commandé).

= professeurs de GDP et BBME

26

Document 6 : SYNTHESE DES POINTS TECHNIQUES ET CALCULS ABORDES LORS DE L’ETUDE DE CAS, RELATIONS AVEC LE PROGRAMME DU BTS.

ETUDE PRELIMINAIRE : ● Etudier le schéma de principe et définir les traitements réalisés, ainsi que les effets sur la pollution ; ● Réaliser les calculs de flux de pollution journaliers moyens, en pointe (MES, DBO5, azote total, azote Kjeldahl, phosphore total …) avec la notion

d’équivalent-habitant ; étudier qualitativement la pollution : origine, nature des affluents, rapport de biodégradabilité ; ● Déterminer les capacités effectives de la station d’épuration; ● Calculer les charges hydrauliques et massiques, par temps sec et en débits de pointe et déterminer si la STEP est en surcharge ; ● Justifier le choix de la filière boues activées ; connaître le type de charge appliquée correspondant au procédé retenu ; ● Etudier les rejets : déterminer la qualité par rapport aux normes et calculer les rendements d’épuration ;

ETUDE DE LA CHAINE DE TRAITEMENT :

DEGRILLAGE MESURE DES ENTRANTS POMPE DE RELEVAGE (hydrologie)

DEGRAISSEUR DESSABLEUR BIOSORPTION

BASSIN D’AERATION CLARIFICATEUR

Recirculation

TRAITEMENT DES BOUES

Extraction des boues

TRAITEMENT DES ODEURS

PRE-TRAITEMENTS Cours de GDP 1ère année + introduction à la STEP en 2ème année. CALCULS ABORDES : dessablage et flottation

BOUES ACTIVEES / CLARIFICATEUR ○ GDP 1ère année : décantation, coagulation/floculation, élimination de l’azote et du phosphore : appliqué à la production d’eau potable (les lois sont les mêmes). ○ GDP 2ème année : les boues et leurs dysfonctionnements, épuration de l’azote et du phosphore. + BBME : cycles de matières, faunes et microflores des boues.Epuration biologique de l’Azote et du Phosphore.

TRAITEMENTS DES BOUES Cours de GDP2ème année.

CALCULS ABORDES : Flux en entrée et en sortie de filière. Relation entre traitements et siccité des boues.Taux de capture. TRAITEMENT DES ODEURS Au programme, mais pas d’exercices à priori.

CALCULS ABORDES POUR LE BASSIN D’AERATION ○ Temps de séjour ; charges massiques et volumiques, avec et sans clarificateur ; ○ Calculs de l’ âge des boues ;Calcul du volume de boues produit à partir

d’une équation type ; réglages de l’extraction et de la recirculation des boues ;

○ Calculs liés à l’aération : quantité d’O2 nécessaire, réglage des aerateurs.

CALCULS ABORDES POUR LE CLARIFICATEUR ○ Charge du radier ; charge hydraulique du bassin ;

REJETS

+ MESURES DE QUALITE

27

La lecture de ces projets oblige à s’immerger dans toute la problématique de la gestion de l’eau, on y

trouve de nombreuses références aux capteurs et à leur mise en œuvre, voire même des fiches

didactiques très complètes. Les fabricants sélectionnés pour les projets sont clairement cités et la

plupart proposent sur leurs sites internet des fiches plus ou moins pédagogiques quant à ces capteurs et

leurs évolutions (sources de photos, de données, de schémas légendés …).

2.3.2- Thème « les traitements extensifs »

L’assainissement non-collectif et les méthodes d’assainissement extensifs pourraient être traités plus

librement : les documentations complexes et complètes étant disponibles sur internet, notamment sur

les sites des agences de l’eau.

Ce thème sera traité après celui des capteurs, ce qui nous laisse penser que les étudiants seront déjà à

même de travailler en autonomie totale.

2.4 : Etude de cas

La polyvalence de Mr Heyob ainsi que la problématique de l’eau à l’échelle de l’agglomération nous

inspirent une séquence illustrant une très grande partie du programme de deuxième année. Nous

proposons une étude de cas développée et approfondie en relation avec la visite de la station

d’épuration étudiée : l’ensemble des données pouvant être illustré est rassemblé dans le

document 6, le détail se trouvant en ANNEXE 4 (énoncé, données et éléments de correction).Un

fichier excel est joint sur le cd-rom, il contient en plus des annotations techniques et les

questionnements soulevés lors de la mise au point de cette étude.

L’étude de cas proposée se situera à l'époque du diagnostic initial, avant les nombreuses améliorations

apportées en vue de répondre à certaines difficultés de fonctionnement. Cela permettra aux étudiants

de faire leur propre étude, leur propre diagnostic, de chercher des axes d'amélioration ;

puis de venir voir sur le terrain, sous la houlette de Mr Heyob, ce qui a été mis en place et de poser des

questions par rapport aux difficultés soulevées pendant l'étude de cas. Les objectifs sont multiples :

● Proposer un fil conducteur retrouvé au cours des différents chapitres, afin d’inciter à

décloisonner les apprentissages ;

● Permettre aux étudiants de maitriser tous les paramètres fondamentaux avant la visite de

la STEP pour se focaliser sur la valeur ajoutée que nous apporte le professionnel. Les aspects

suivants pourront être abordés :

� Gestion du temps de pluie et des pics de pollution ;

� Stratégie sélectionnée pour optimiser le fonctionnement de la station ;

� Gestion des effluents ne provenant pas de particuliers ;

28

� Monitoring en temps réel du réseau et de la station en résonance avec le cours

d’hydrologie urbaine et les exposés sur les capteurs ;

� Gestion sur le terrain des dysfonctionnements ;

� Comportement d’une station en situation limite (tolérance à la surcharge organique,

non tolérance en matière de surcharge hydraulique) ;

� Possibilité de gestion des deux files de traitement offerte par l’entrée en service du

deuxième bassin d’aération et de la deuxième centrifugeuse. Application à la

gestion d’incidents ponctuels sur le réseau ;

� Apport et limites des modèles de calculs, comportement réel d’une station ;

� Diversité des paramètres à prendre en compte lors d’une étude d’impact

environnementale (illustration concrète de l’intérêt de traiter la problématique de l’eau

dans sa globalité).

Les différentes étapes permettant de répartir la charge de travail sont détaillées dans le tableau présenté

à la page suivante.

Précisons toutefois qu’un découpage temporel très précis est difficile pour les raisons suivantes :

● La progression des cours sera coordonnée avec l’étude de cas, mais il reste aujourd’hui

difficile d’évaluer la vitesse de progression des étudiants dans une discipline que nous

n’avons pas encore eu l’occasion d’enseigner. ● La visite de la station dépend d’une adéquation entre les possibilités des étudiants en termes

d’emploi du temps et celles de Mr Heyob. L’idéal serait de pouvoir utiliser pleinement

l’équivalent d’un TP de GDP.

Coordination cours/étude de cas :

Il existe une grande souplesse de positionnement dans le temps par rapport aux cours correspondants.

En effet, plus de la moitié de l’étude repose sur des calculs de bilan (flux entrants, flux sortants) et la

capacité des étudiants à les analyser. Si le contexte évoqué est spécifique des métiers de l’eau, les

compétences nécessaires à leur mise en œuvre ne le sont pas.

De plus, une grande partie des calculs et des principes de fonctionnement liés aux modules de

traitement reposent sur des notions abordées en première année dans le contexte de la production d’eau

potable. Seuls quelques points propres aux boues activées et à leur retraitement n’ont pas d’ancrage

direct avec d’anciens chapitres de GDP. Notons toutefois qu’il existe des liens avec le cours de BBME

qui permettent d’aborder la notion de biodégradabilité et de production de biomasse. De ce fait :

● Les parties qui se placeraient en même temps ou juste après les cours correspondants

constitueraient une illustration et une mise en application directe. ● Les parties qui se trouveraient en situation d’anticiper le cours constitueraient une bonne

entrée en matière, moyennant un apport minimal de connaissances nouvelles (quelques

29

éléments de vocabulaire ou formules à expliquer). Ceci pourrait rendre les étudiants plus

demandeurs des cours correspondants et leur faire prendre conscience qu’en utilisant et en

décloisonnant les connaissances de la première année, ils sont déjà capables de s’adapter à

des problématiques nouvelles. Une telle situation serait dans les faits assez en accord avec

l’état d’esprit du BTS et du milieu professionnel où les étudiants seront amenés à évoluer.

Le document suivant présente un découpage temporel possible de la séquence pédagogique proposée

Diagnostic fonctionnel et optimisation d’une station d’épuration à boues activées

TRAVAIL EN CLASSE TRAVAIL PERSONNEL TRAVAIL IN SITU

Partie

1

Présentation des objectifs et de la structure globale de l’étude. Questions 1.1 à 1.3

A FAIRE A LA MAISON : 1.4 à 1.9

Partie

2

CORRECTION A PREPARER A LA MAISON : 2.1.1 à 2.2.3.

Partie

3

CORRECTION

Questions 2.2.4 à 2.2.7

A PREPARER A LA MAISON : 2.3.1 à 2.3.5

Partie

4

CORRECTION

Questions 2.3.6 à 2.3.10

Bilan global et délimitation rapide

des sujets potentiellement

abordables lors de la visite.

Préparation de la visite : - Proposer des questions à aborder dans les différents champs définis lors du bilan. - Préparer une synthèse, rédigée sous Word, des questions et thèmes à aborder lors de la visite.

Prise de contact entre la classe et Mr Heyob pour : - Communiquer les thèmes envisagés. Eventuellement, fixer des thèmes prioritaires. - Fixer un rendez vous à la station.

Partie

5

En fonction du temps restant,

synthèse, réponse à des questions

n’ayant pas pu être traitées sur

place.

Visite de la station et réponses aux questions par Mr Heyob en fonction du temps disponible.

Partie

6

Evaluation Ecrite.

Reprise de certaines parties de l’étude de cas, mais en y intégrant les évolutions de la station depuis 2005 en

terme de dimensionnement (mise en service du deuxième bassin d’aération, doublement de la filière boue).

Possibilité de faire à nouveau un bilan de fonctionnement permettant de chiffrer les améliorations.Possibilité

d’intégrer un événement exceptionnel (pollution industrielle inhabituelle, Arrivée d’une nappe lipidique ou

d’hydrocarbures, pics de pollution lié au lessivage par les eaux de pluies………etc).

3) Proposition d’intégration et de progression

Le document 7 montre comment l’étude de cas et les exposés peuvent s’intégrer à la progression de cours.

Module d’hydrologie

Calculs

préliminaires à

l’étude de cas Cours sur l’épuration et notamment :

- les procédés biologiques ; - le traitement des boues ; + quelques exercices

complémentaires ne figurant pas dans l’étude de cas.

Divers calculs sur les traitements

Préparation de la visite, puis visite

de la STEP de Pont-à-Mousson

EVALUATION

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ents

EVENTUELLEMENT EN DEBUT DE 1ère

année OU AVANT LE STAGE

CONCLUSION

La possibilité d’acquérir des compétences théoriques tout en assistant aux TP et à des modules de licence

professionnelle nous a préparé à l’enseignement en BTS « métiers de l’eau ». Nous avons pu également

prendre le temps de réfléchir à la manière de développer au mieux les compétences transdisciplinaires lors

de nos enseignements. Ce dernier aspect nous est rapidement apparu comme fondamental ; bien plus que les

compétences théoriques de départ, ce sont ces compétences transdisciplinaires qui permettent au

technicien de s’intégrer et de progresser au sein de l’entreprise.

La réalisation d’une étude de cas complète, documentée sur site a été extrêmement formative.

En effet :

● Nous avons pu nous interroger sur l’acquisition, le traitement et la modélisation des données ainsi que

leur intérêt réel pour l’exploitant.

● Nous avons terminé notre étude de cas suffisamment tôt pou pouvoir bénéficier de l’éclairage d’Olivier

Heyob sur les questions soulevées lors de notre retour sur site le 31/08/2007. De plus, nous avons pu

confronter nos résultats avec des études-diagnostiques complètes réalisées en 2007 et intégrant les

dernières modifications de la station. Celles ci apportent des éléments de réponse concrets à notre

diagnostic initial se situant courant 2004-2005.

L’ensemble a largement contribué à mieux cerner les intérêts et les limites des modèles théoriques en

regard de la réalité rencontrée sur le terrain.

Cette formation, outre tous les avantages pédagogiques que nous en tirons, a pu aussi nous montrer l’étendue

de ce que l’on appelle « les métiers de l’eau ».

Cela nous permettra d’une part d’améliorer et de recentrer le recrutement des futurs étudiants et d’autre part

de répondre aux problèmes d’orientation de nos futurs élèves, autant du point de vue des poursuites scolaires

que des métiers potentiels à exercer.

De plus, la rencontre d’intervenants issus du milieu professionnel ainsi que les stages en entreprise confirment

la nécessité de tisser des liens étroits entre les communautés éducative et professionnelle. Au niveau du

lycée A.Varoquaux, ces liens se limitent généralement à l’accueil des stagiaires et la participation aux jurys

d’examens. La possibilité d’aller plus loin fait pour l’instant appel à de bonnes volontés individuelles et se

heurte à des obstacles différents de part et d’autre (structuraux, financiers, moyens humains, objectifs et finalités

différents malgré des intérêts communs, manque d’habitude). Il nous parait nécessaire de multiplier ces occasions

de rencontre et d’enrichissement mutuel qui permettraient :

• Un accueil facilité des enseignants dans l’entreprise, qui en retour pourraient enrichir leur enseignement

des réalités du terrain.

• L’intervention ponctuelle de professionnels sous forme de conférences : une fois les enseignements en

rapport effectués, ils pourraient enrichir la perception des étudiants grâce à leur expérience sur le terrain.

• La mise en place d’une veille interactive des sujets de stage.

MISE AU POINT D’UN TRAITEMENT PHYSICO-CHIMIQUE DE CLARIFICATION

au sulfate d’alumine

On désire traiter à moindre coût une eau superficielle de classe A2 afin de la rendre potable. On réalise donc

sur cette eau, une coagulation - floculation avec un sel d'aluminium. Ce traitement physico-chimique est suivi

d'une décantation. Le taux de traitement de sulfate d'aluminium optimal à appliquer est déterminé grâce à la

réalisation d'un Jar test.

On souhaite par ailleurs prévoir la production de boues primaires.

1. Jar test

1.1. Réaliser un Jar test sur l'eau superficielle fournie.

L'efficacité de chaque taux de traitement testé est évaluée par la qualité des flocs et la mesure de la turbidité résiduelle du surnageant après décantation. Les temps de coagulation et de floculation seront choisis identiques à ceux du pilote. Les taux de traitement à tester en coagulant, iront de 10 à 100 mg de sulfate d'alumine par litre. Ajouter de la soude pour compenser la perte d'alcalinité et 5 mg/L de floculant (amidon).

1.2. A partir des résultats obtenus, déterminer le taux optimal de coagulant à appliquer au niveau du pilote. Vérifier l'étalonnage du turbidimètre.

2. Manipulation au niveau du pilote

Le montage à mettre en œuvre comporte une cuve de 1 m3, le bac tampon, le coagulateur-floculateur et le décanteur à contact de boues. La cuve sert pour les 3 groupes. Elle est remplie d’eau du réseau dopée avec de la bentonite, pour obtenir une turbidité voisine de 20 NTU. Le débit sera réglé à 100 L.h-1. Prévoir une régulation du pH de floculation à 7,00. Mesurer le débit d’extraction maximal des boues.

2.1. Préparer une solution de coagulant convenable.

2.2. Faire un prélèvement de l'eau brute au niveau du pilote.

2.3. Régler le débit de la pompe doseuse de coagulant.

2.4. Réaliser un prélèvement de l'eau traitée au moins 1 h ou 2 h plus tard.

2.5. Mesurer la turbidité et le pH des deux échantillons d'eau prélevés avant et après traitement (étalonner le pH-mètre).

2.6. Déterminer la teneur en aluminium de l'eau traitée par une méthode de terrain (un seul essai).

2.7. Procéder, le plus tôt possible au dosage des MES sur l’eau brute, l’eau traitée et sur les boues du décanteur. Régler l’extraction des boues.

3. Compte-rendu

Il comportera obligatoirement un tableau synthétique des résultats obtenus, bien séparé des calculs et explications.

o Expliquer la préparation du Jar-test. Commenter les résultats obtenus et motiver votre choix. o Calculer le rendement obtenu par rapport à la turbidité. o Conclure en expliquant, en particulier, l'évolution éventuelle du pH. o Donner le résultat du dosage de l'aluminium. Conclure sur ce résultat. o Estimer la production la production théorique de boues. o Justifier le réglage retenu au niveau de l’extraction des boues.

Matériel et réactifs

PILOTES

o Cuve de 1 m3

o Bac Tampon o Coagulateur - Floculateur ; décanteur à contact de boues – Floculant – Sulfate d’alumine commercial o Eau du réseau : 1 m3 (dopée à la bentonite 50 – 100 g/m3)

JAR-TEST

o Solution commerciale de sulfate d’alumine (d : 1,45 ; P = 41 % (m/m) o 5 béchers d'1 litre. o NaOH 4 g/L o Floculant 5 g/L o Turbidimètre et ses solutions étalon. o pH-mètre et tampons pH 4 et 7. o Agitateur et turbulent.

HACH

o Dosage de l’aluminium MES

o Dispositif de filtration sous vide et pompe à vide o Balance analytique o Filtres en fibre de verre o Boîtes de Pétri (pour refroidissement des filtres) o Etuve à 105°C

DIVERS

o Pipettes graduées o Pipettes jaugées o Fioles jaugées

DOCUMENTS

o Protocoles : pH, turbidité, MES o Notice HACH : dosage de l’aluminium o Notice pH-mètre o Notice turbidimètre

MISE AU POINT D’UN TRAITEMENT PHYSICO-CHIMIQUE DE CLARIFICATION AU FeCl3

On désire clarifier une eau superficielle par un traitement physico-chimique de coagulation -floculation -

décantation. Des essais préalables ont permis d'établir une relation entre l'indice permanganate de l'eau

brute et le taux optimal de coagulant (chlorure ferrique) :

TT chlorure ferrique (mg.L-1

) = 4 x indice permanganate (en mg d'O2.L-1

).

1. ANALYSE DE L'EAU BRUTE

Effectuer sur l'eau brute les analyses suivantes : 1.1. Détermination de l'indice permanganate (IP) selon la norme NF EN ISO 8467. Réaliser simultanément un contrôle à l'aide d’une solution d’IP connu. 1.2. Détermination de la turbidité après vérification de l'étalonnage de l'appareil. 1.3. Réaliser les analyses nécessaires pour déterminer les caractéristiques de cette eau par rapport à l'équilibre calco-carbonique selon les normes AFNOR. Réaliser un contrôle de vos dosages à l'aide de solutions adéquates.

2. JAR-TEST

Procéder à un jar-test sur l’eau brute dans 4 béchers d'un litre avec des taux de traitement en chlorure ferrique encadrant la valeur trouvée par le calcul. Ajouter de la soude (à 4 g/L) pour compenser la perte d'alcalinité et 5 mg/L de floculant. Sur chacun des béchers, noter la qualité de la floculation, mesurer la turbidité, le pH du surnageant.

3. PILOTE

Le montage à mettre en œuvre comportera une cuve de 1 m3, le bac tampon, le coagulateur –floculateur - décanteur lamellaire. La cuve servira pour les 3 groupes. Elle sera remplie d’eau du réseau dopée avec de la bentonite, pour obtenir une turbidité voisine de 20 NTU, du résorcinol pour avoir un IP de l’ordre de 6 mg O2.L

-1. Régler le débit à 100 L.h-1 et prévoir une régulation du pH de coagulation à 7,00.

4. ANALYSES SUR L'EAU TRAITEE.

Effectuer les mêmes analyses que sur l'eau brute, sur le surnageant du bécher ayant donné les meilleurs résultats et sur l’effluent du décanteur, après un temps suffisant de fonctionnement. Procéder également, sur cet effluent, au dosage du fer résiduel par une méthode de terrain (HACH).

5. COMPTE-RENDU

Il comportera obligatoirement un tableau synthétique des résultats obtenus, bien séparé des calculs et explications. 5.1. À partir de la détermination de l'indice permanganate de l'eau brute et des caractéristiques de la solution de chlorure ferrique, justifier la préparation du Jar-test. 5.2. Commenter les résultats de votre Jar-test. 5.3. Donner les résultats comparés des déterminations de l'indice permanganate et de la turbidité. Justifier la modification de ces paramètres par rapport à l'eau brute et déterminer l'efficacité du traitement mis en oeuvre en proposant éventuellement des modifications. 5.4. Fournir sous forme de tableau les résultats des analyses effectuées pour déterminer les caractéristiques de l'eau brute et de l'eau traitée par rapport à l'équilibre calco-carbonique. 5.5. En tenant compte de la dose de chlorure ferrique introduite, expliquer les modifications résultantes à l'aide du graphe calco-carbonique et comparer à la valeur attendue en théorie.


PILOTES o Cuve de 1 m3

o Bac Tampon o Coagulateur - Floculateur- Décanteur lamellaire o Soude caustique à 4 g/L - FeCl3 commercial - Floculant o Eau du réseau : 1 m3 (dopée au résorcinol 4 g /m3 et à la bentonite 50 à 100 g/m3 (20 -40 NTU))

TAC o HCl 0,1 mol/L et au besoin 0,02 mol/L o Hélianthine (1 flacon compte-gouttes) ou mieux vert de bromocrésol - rouge de méthyle. o Burette de 25 mL pour HCl 0,1 mol/L ou HCl 0,02 mol.L-1. o Fioles d'Erlenmeyer de 250 mL (2) o Eau minérale (1,5 L) pour contrôle TAC

TH Ca o Solution d'EDTA sel disodique à 0,01 mol/L o Indicateur de Patton et Reeder o Solution tampon (NaOH à 80 g/L) o Eau minérale (1,5 L) pour contrôle Ca o Burette de 25 mL pour la solution d'EDTA à 0,01 mol/L o Fioles d'Erlenmeyer de 250 mL (2)

IP o Oxalate de sodium (Na2C2O4) 5 mmol/L o Permanganate de potassium (KMnO4) 20 mmol/L 1 L o Acide sulfurique (H2SO4) 2 mol/L (110 mL / L) o Solution de résorcinol à 6 mg/L (IP théorique = 9,95 mg O2/L) o (0,1200 g pour 200 mL d'ED, puis dilution précise au 1/100) o Matériel pour IP : bain-marie, tubes genre Kjeldahl. o Burette de 25 mL pour la solution de KMnO4 à 0,02 mol/L

JAR-TEST o Jar-test et 6 béchers d’1 L. o Solution de chlorure ferrique : (d = 1,45 ; P = 41 % (m/m) ; M FeCl3 = 162,21 g.mol-1) o 4 béchers d'1 litre. o Turbidimètre et ses solutions étalon. o pH-mètre et tampons pH 4 et 7. o Agitateur et turbulent.

DIVERS o Pipettes graduées o Pipettes jaugées o Fioles jaugées

DOCUMENTS o Graphe et calque Hallopeau et Dubin o Protocoles : TAC NF, TCa NF, pH, turbidité, IP o Notice HACH : dosage du fer o Notice pH-mètre o Notice turbidimètre

Notes :

Pour 1 m3 : 12 g de saccharose (sucre) => IP = 6 mg O2/L. 100 g de bentonite => NTU = 40 4,3 mL NH4OH (33 % NH3 d = 0,88) => N-NH3 = 0,3 mg/L

SUIVI D’UNE FILIERE DE PRODUCTION D’EAU POTABLE

Dans une file complète de traitement d’une eau superficielle, vous devez suivre plus spécialement le traitement d’interoxydation, la filtration sur sable puis sur charbon actif, la mise à l’équilibre et la désinfection finale.

1. PILOTE

Le montage à mettre en œuvre comporte 2 bacs de relevage, une colonne d’oxydation reliée à une pompe doseuse de chlore, un filtre à sable, un filtre à CAG, un bac de traitement final. L’eau déjà décantée contient ≈ 1 mg.L-1 N-NH4

+ et vraisemblablement des matières oxydables.

2. ELIMINATION DES IONS AMMONIUM

2.1. Doser les ions ammonium de l’eau décantée par la méthode HACH. Réaliser également un contrôle à l'aide d’une solution convenable de chlorure d’ammonium. 2.2. Doser le chlore du produit commercial disponible par iodométrie. 2.3. Préparer une solution convenable de dichlore pour l’interoxydation et procéder au réglage de la pompe doseuse. 2.4. Doser les ions ammonium résiduels par la méthode HACH. 2.5. Doser le chlore libre et le chlore total de l’eau en sortie d’interoxydation par une méthode volumétrique convenable. 2.6. Présenter le travail réalisé et commenter les résultats obtenus.

3. SUIVI DE LA TURBIDITE

3.1. Mesurer la turbidité à chaque étape de la filière, après un temps suffisant de fonctionnement, à préciser en le justifiant. 3.2. Présenter et commenter les résultats obtenus après chacune des étapes.

4. ELIMINATION DES MATIERES OXYDABLES

4.1. Déterminer l’indice permanganate de l’eau traitée, après le décanteur, le filtre à sable et le filtre à CAG. Réaliser un contrôle à l’aide d’une solution convenable de résorcinol. 4.2. Présenter et commenter les résultats obtenus.

5. MISE A L’EQUILIBRE CALCO-CARBONIQUE

5.1. Sur le bac de traitement final, mettre en oeuvre la régulation au pH d’équilibre, en vous aidant éventuellement des indications du groupe TP1a qui a déterminé le pH d’équilibre. 5.2. Relever le pH à chacune des étapes de la file. 5.3. Commenter les résultats obtenus.

6. DESINFECTION FINALE

6.1. Sur le bac de traitement final, mettre en oeuvre une désinfection finale au dichlore, en prévoyant un taux de traitement en dichlore de 0,5 mg.L-1. 6.2. Doser le chlore libre et le chlore total de l’eau traitée par une méthode volumétrique convenable. 6.3. Présenter la démarche suivie et les résultats retenus. Commenter.


Cuve de 1 m3

Bac Tampon

Coagulateur-floculateur ; décanteurs

2 bacs de relevage colonne d’oxydation

pompe doseuse filtre à sable filtre à CAG bac de traitement final.

Soude caustique à 4 g/L ; HCl 0,1 mol/L. 1 m3 d’eau du réseau dopée au résorcinol (4 g/m3), NH4Cl (4 g/m3) et bentonite 75 g/m3)

Cl2 Bunsen Solution de thiosulfate de sodium 0,1 mol/L Solution d’iodure de potassium à 100 g/L Solution d’acide acétique glacial Iodate de potassium Solution d’acide sulfurique à 10 % Thiodène

Cl2 DPD o Solution tampon pH 6,5 Dissoudre dans de l’ED, 24 g de monohydrogénophosphate de sodium anhydre (Na2HPO4) et 46 g de dihydrogénophosphate de potassium (KH2PO4) (à défaut tampon

H3PO4 / NaOH). Ajouter 0,8 g de sel disodique dihydraté de

l’acide éthylène diamine tétraacétique. Ajouter 0,02 g de chlorure mercurique et

compléter à 1 L avec de l’ED.

o Solution de DPD A 250 mL d’ED, ajouter 2 mL d’acide sulfurique concentré, 0,2 g de sel sodique

dihydraté de l’acide éthylène diamine tétraacétique ; dissoudre dans ce mélange 1,1 g de sulfate de N,N-diéthylphénylène 1,4 diamine. Compléter à 1 litre et mélanger. Conserver dans un flacon brun à l’abri de la chaleur (1 mois maximum). o Solution de sel de Mohr à 2,8 mmol/L Préparer d’abord une solution mère à 56 mmol/L : Dissoudre 22 g de sel de Mohr (sulfate d’ammonium et de fer II) dans 250 mL d’ED contenant 5 mL d’acide sulfurique concentré. Diluer à 1 000 mL et conserver dans un flacon brun. Dans une fiole jaugée de 1 000 mL, mesurer 50 mL de solution mère et ajuster à 1 000 mL avec de l’ED. Après avoir mélangé, conserver dans un flacon brun, un mois au maximum. microburette de 5 mL pipette jaugée de 100 mL

IP Oxalate de sodium (Na2C2O4) 5 mmol/L Permanganate de potassium (KMnO4) 20 mmol/L 1 L Acide sulfurique (H2SO4) 2 mol/L (110 mL / L) Solution de résorcinol à 6 mg/L (IP théorique = 9,95 mg O2/L) (0,1200 g pour 200 mL d'ED, puis dilution précise au 1/100) Matériel pour IP : bain-marie, tubes genre Kjeldahl. Burette de 25 mL pour la solution de KMnO4 à 0,02 mol/L

DIVERS Turbidimètre et ses solutions étalon. pH-mètre et tampons pH 4 et 7. Agitateur et turbulent. Pipettes graduées Pipettes jaugées Fioles jaugées

DOCUMENTS Protocoles : Cl2 Bunsen, Cl2 DPD, pH, turbidité, IP Notice HACH : dosage de NH4

Notice pH-mètre Notice turbidimètre

Heures de formation suivies en commun

Stage en situation

Mardi 19/09, 10H15 à 12H30. 2H TP tournants (TS2) avec J.Thyrion : présentation.

Mardi 26/09, 9H30 à 12H30. 3H TP tournants (TS2) avec J.Thyrion : analyse des pilotes.

Mardi 03/10, 9H30 à 12H30. 3H TP tournants (TS2) avec J.Thyrion : fonctionnement du pilote d’osmose inverse ; calculs.

Mercredi 04/10 Vendredi 06/10, 8H20 à 10H10.

1H 2H

Préparation du remplacement.* Remplacement de V.Parisot en TP BBME (TS2)*.

Mardi 10/10, 9H30 à 12H30 3H TP tournants (TS2) avec J.Thyrion




Vendredi 10/11, 8H20 à 10H10 2H Remplacement de V.Parisot en TP BBME (TS2)


Mardi 21/10, 9H à 12H 3H Soutenances TS2


Vendredi 08/12, 8H20 à 10H10 2H Remplacement de V.Parisot en TP BBME (TS2)*

Lundi 08/01, 10H30 à 16H 5H30 TP TS1 avec V.Parisot : préparation des TP tournants*

Lundi 15/01, 10H30 à 12H30 2H TP TS1 avec V.Parisot : TP série 1*


Mardi 23/02, 9H30 à 12H30 3H TP tournants (TS2) avec J.Thyrion + utilisation du pilote de filtration sur sable

Lundi 05/02, 10H30 à 15H30 5H TP TS1 avec V.Parisot : TP série 1* + utilisation du pilote de filtration sur sable.


TOTAL : 59 heures 30

* Y. Libes n’a pas toujours pu venir assister aux TP de V.Parisot pour raison d’incompatibilité dans les

emplois du temps.

Modules de Licence Professionnelle

Lundi 27/11, 13H30 à 16H30

Débitmétrie, M.Battaglia 3H

Mercredi 29/11, 14H à 17H Débitmétrie, M.Battaglia 3H

Lundi 04/12, 14H15 à 17H15 Débitmétrie, M.Battaglia 3H

Mercredi 06/12, 14H à 17H Mesure in situ, M.Rocklin 3H

Mercredi 10/01, 14H à 17H Mesure in situ, M.Rocklin 3H

Jeudi 11/01, 13H30 à 16H30 Hydrologie, M.Battaglia 3H

Lundi 15/01, 13H30 à 16H30 Hydrologie, M.Battaglia 3H

Mercredi 17/01, 14H à 17H Hydrologie, M.Battaglia 3H

Lundi 22/01, 13H30 à 16H30 Hydrologie, Melle Neron 3H

Lundi 29/01 COURS ANNULE

Mercredi 14/02 COURS ANNULE

Jeudi 15/02 9H à 12H : traitement des déchets liquides, Mme Renaudin 13H30 à 16H30 : technologies propres, M.Laheurte

3H 3H

Vendredi 16/02, 9H à 12H Technologies propres, M.Laheurte 3H

Mardi 27/02, 9H à 12H Technologies propres, M.Laheurte 3H

Mardi 06/03, 9H à 12H Technologies propres, M.Laheurte 3H

Mercredi 15/03, 8H à 12H Technologies propres, M.Laheurte 4H

TOTAL 46 H

Stage en milieu professionnel

SAUR

Pont-à-Mousson

Lundi 19/02 9H-12H 13H30-19H

Visite de la STEP ; repas et discussion avec Mr Heyob ; lecture des IT exploitation et analytique puis questions à Mr Heyob.

Mardi 20/02 9H-12H 13H30-18H

Lecture de l’analyse environnementale et des principaux arrêtés/décrets ; lecture de rapports de stage.

Mercredi 21/02 9H-12H 13H30-17H30

Lecture de rapports de stage et divers documents ; visite de deux postes de relevage avec les hydrocureurs.

Jeudi 22/02 9H-12H 13H30-17H

Compilation des documents « papiers » et informatiques ; visite détaillée et commentée de la STEP.

Vendredi 23/02 9H-12H 13H30-17H

Compilation des documents « papiers » et informatiques ; visite commentée d’une STEP eau propre.

Vendredi 31/08/2007 9H-12H 13H-15H30

Survol de l’étude de cas avec Mr Heyob + Questions, Comparaison avec l’audit interne et celui réalisé par l’agence de l’eau.

SAUR Manonviller

Lundi 12/02 9H-annulé Vendredi 16/02 14H-18H Visite commentée de l’Unité Mobile de Traitement,

amenée de Lyon à cause d’un problème de sel dans le puits de forage.

TOTAL 45 H 30

Suivi du travail individuel

Travail personnel réalisé par S.douzet Lundi 11/09 : 4H Mardi 09/01 : 3H Lundi 26/03 : 2H Mardi 12/09 : 2H Mardi 16/01 : 2H Lundi 02/04 : 4H Lundi 18/09 : 2H. Mardi 23/01 : 2H Mardi 03/04 : 4H Mardi 19/09 : 2H. Mercredi 24/01 : 3H Mercredi 04/04 : 4H Lundi 25/09 : 4H Lundi 29/01 : 4H. Jeudi 05/04 : 3H Mardi 26/09 : 2H. Mercredi 31/01 : 3H Lundi 23/04 : 4H Lundi 02/10 : 2H. Lundi 12/02 : 4H Lundi 14/05 : 4H Lundi 09/10 : 4H Mardi 13/02 : 4H Lundi 28/05 : 4H Lundi 16/10 : 4H Mercredi 14/02 : 4H Jeudi 05/07 : 4H Lundi 30/10 : 4H Mercredi 21/02 : 1H. Mercredi 11/07 : 4H Lundi 20/11 : 4H Jeudi 22/02 : 3H. Jeudi 12/07 : 5H (3+2) Lundi 27/11 : 2H Lundi 26/02 : 4H Vendredi 13/07 : 4H Lundi 04/12 : 3H Mercredi 28/02 : 3H Lundi 16/07 : 4H Mardi 05/12 : 3H Mercredi 07/03 : 3H Lundi 11/12 : 4H Lundi 12/03 : 4H Mardi 12/12 : 4H Mardi 13/03 : 4H Lundi 18/12 : 4H Lundi 19/03 : 4H

54 H 56 H 50 H

46

Travail personnel réalisé par Y.Libes en rapport avec le programme du BTS : Total 172 h Thème Travail réalisé, ouvrages consultés Dates et nombre

d’heures

Applications pédagogiques

Bibliographie

emprunt

d’ouvrages

téléchargement

publis.

Recherches bibliographique : CDI lycée A Varoquaux , BU université des sciences et techniques de Brabois (département GDP et génie civil), internet :

11-13/09/2006 : 6h 16-17/09/2006 : 8h

Eau potable :

Traitement

préliminaires +

Coagulation

floculation

décantation

Techniques de l’ingénieur : « Alimentation En Eau Potable : Besoins Et Ressources » par hugues Godart. Techniques de l’ingénieur : « propriétés des eaux naturelles » JC Boeglin « le traitement de l’eau » pierre cardot ed élipse. Cours de l’ESITI par le professeur F .MOLLEYRE. Mémento technique de l’eau Degremont 9ème ed Techniques de l’ingénieur : « traitement des eaux avant utilisation :pollution particulaire » par P.Mouchet Techniques de l’ingénieur : « eaux de distribution : clarification »par hugues Godart. Techniques de l’ingénieur : « Eaux de distribution : Objet des traitements » par hugues Godart. Techniques de l’ingénieur : « Eaux de distribution : Traitements spécifiques » par hugues Godart. Techniques de l’ingénieur : « Eaux de distribution : Traitements unitaires » par hugues Godart. Techniques de l’ingénieur : « Traitement physico-chimique de la pollution insoluble » JC Boeglin Techniques de l’ingénieur : « Décantation: Aspects théoriques »par pierre Blazy Techniques de l’ingénieur : « Décantation: Équipements et procédés »par pierre Blazy « Floculation modeling : a review » water research 1999 “Handbook Of Water And Wastewater Treatment Technologies” 2002 “Kurita Handbook Of Water Treatment” second ed Mise au propre TP tournants série 1 clarification + correction. Exercices

20/09/2006 : 4h 24/09/2006 : 3h 01/10/2006 : 2h30 08/10/2006 : 5h 15/10/2006 : 4h 23/10/2006 : 3h 30/10/2006 : 2h 31/10/2006 : 2h 01/11/2006 : 2h 02/11/2006 : 5h

Cours traitement

préliminaires + Exercices.

Cours coagulation-

floculation

+ Exercices.

Cours décantation +

exercices.

47

Thème Travail réalisé, ouvrages consultés Dates et nombre

d’heures


Eau potable :

Filtration

Recherches bibliographiques spécifiques « le traitement de l’eau » pierre cardot ed éllipse. Cours de l’ESITI par le professeur F .MOLLEYRE. Mémento technique de l’eau Degremont 9ème ed Techniques de l’ingénieur : « traitement des eaux avant utilisation :pollution particulaire » par P.Mouchet Techniques de l’ingénieur : « eaux de distribution : clarification »par hugues Godart. Techniques de l’ingénieur : « Traitement physico-chimique de la pollution insoluble » JC Boeglin Techniques de l’ingénieur : « Filtration : Introduction » par Georges Mériguet Techniques de l’ingénieur : « Filtration : Technologie Georges Mériguet » Techniques de l’ingénieur : « Filtration en profondeur : Aspects théoriques » Dominique Leclerc Techniques de l’ingénieur : « Filtration sur support : Aspects théoriques » Dominique Leclerc Exercices

03/11/2006 : 2h 04/11/2006 : 5h 05/11/2006 : 5h 08/11/2006 : 4h

Filtration cours +

exercices.

48

Les traitements

d’oxydation

Recherches bibliographiques « le traitement de l’eau » pierre cardot ed éllipse. Mémento technique de l’eau Degremont 9ème ed Techniques de l’ingénieur : « Eaux de distribution : Traitements spécifiques » par hugues Godart. Techniques de l’ingénieur : « Eaux de distribution : Traitements unitaires » par hugues Godart. Techniques de l’ingénieur : « Traitement des eaux avant utilisation. Substances dissoutes » par P.Mouchet Site ravarini.fr

09/11/2006 : 2h 11/11/2006 : 4h 12/11/2006 : 4h 15/11/2006 : 3h30

Oxydations cours +

exercices.


d’heures


Les résines

échangeuses

Recherches bibliographiques

« le traitement de l’eau » pierre cardot ed éllipse. Mémento technique de l’eau Degremont 9ème ed Techniques de l’ingénieur : « Eaux de distribution : Traitements spécifiques » par hugues Godart. Techniques de l’ingénieur : « Eaux de distribution : Traitements unitaires » par hugues Godart. Techniques de l’ingénieur : « Traitement des eaux avant utilisation. Substances dissoutes » par P.Mouchet Techniques de l’ingénieur : « Échange d'ions : Principes de base » par Francois de Dardel. Techniques de l’ingénieur : « Échange d'ions : Technologies d'applications» par Francois de Dardel Site ravarini.fr

18/11/2006 : 4h 19/11/2006 : 5h 20/11/2006 : 3h 25/11/2006 : 4h

Résines cours + exercices.

49

Le charbon actif Recherches bibliographiques

« le traitement de l’eau » pierre cardot ed éllipse. Mémento technique de l’eau Degremont 9ème ed Techniques de l’ingénieur : « Eaux de distribution : Traitements unitaires » par hugues Godart. Techniques de l’ingénieur : « Traitement des eaux avant utilisation. Substances dissoutes » par P.Mouchet

10/03/2007 : 2h 11/03/2007 : 2h 17/03/2007 : 3h 18/03/2007 : 3h

Le charbon actif cours +

exercices.

Equilibre calco

carbonique +

adoucissement

Recherches bibliographiques « le traitement de l’eau » pierre cardot ed éllipse. Mémento technique de l’eau Degremont 9ème ed « processus unitaires du traitement de l’eau » CEBEDOC editeur « le conditionnement des eaux industrielles selon Betz » chez BETZ « fondements chimiques du traitement de l’eau » H. Roques Tech et Doc « le traitement des eaux » Raymond desjardin. Techniques de l’ingénieur : « Eaux de distribution : Traitements unitaires » par hugues Godart. Techniques de l’ingénieur : « Eaux de distribution : Traitements spécifiques » par hugues Godart. Site ravarini.fr

07/04/2007 : 7h 08/04/2007 : 4h 09/04/2007 : 2h 14/04/2007 : 3h 15/04/2007 : 3h 21/04/2007 : 4h

Equilibre calco-

carbonique +

adoucissement cours


d’heures


Elimination Fer

Manganèse

« le traitement de l’eau » pierre cardot ed éllipse. Mémento technique de l’eau Degremont 9ème ed Techniques de l’ingénieur : « Eaux de distribution : Traitements unitaires » par hugues Godart. Techniques de l’ingénieur : « Traitement des eaux avant utilisation. Substances dissoutes » par P.Mouchet « fondements chimiques du traitement de l’eau » Henri Roques Tech et Doc

12/05/2007 : 4h 13/05/2007 : 3h

50

Elimination

Azote

« le traitement de l’eau » pierre cardot ed éllipse. Mémento technique de l’eau Degremont 9ème ed Techniques de l’ingénieur : « Eaux de distribution : Traitements unitaires » par hugues Godart. Techniques de l’ingénieur : « Traitement des eaux avant utilisation. Substances dissoutes » par P.Mouchet « fondements chimiques du traitement de l’eau » Henri Roques Tech et Doc

17/05/2007 : 2h 19/05/2007 : 3h 28/05/2007 : 3h

Eaux usées

Généralités

Production de

boues.

Elimination du

phosphore

Recherches bibliographiques et Internet Techniques de l’ingénieur : « traitement des eaux usées urbaines » par Abdelkader Gaïd. « Guide technique de l’assainissement » 3ème edition ed « le moniteur » chap 23 à 26. « le traitement de l’eau » pierre cardot ed éllipse. Etude inter-agence « L’assainissement des agglomérations : techniques d’épuration actuelles et évolutions ». Thèse : Introduire la mesure de performance dans la régulation des services d’eau et d’assainissement en France » Instrumentation et mesure.

Par Laetitia Guérin-Schneider. FNDAE : « traitement du phosphore dans les petites stations à boues activées »

30/06/2007 : 5h 1/07/2007 : 3h 2/07/2007 : 2h 3/07/2007 : 3h 6/07/2007 : 2h 12/07/2007 : 3h30 13/07/2007 : 2h 14/07/2007 : 2h30

Cours traitement des eaux

usées + Etude de cas (cf

rapport).

Travail personnel réalisé par Y.Libes en rapport avec les modules de licence professionnelle : 50h30

51


d’heures


Hydrologie

urbaine +

Débitmétrie

Remise au propre des cours Recherches bibiliographiques Etude de cas (fin + remise au propre) « expertise d’un ouvrage d’assainissement » compagnie intercommunale bruxelloise des eaux Techniques de l’ingénieur : « Mesures in situ en hydraulique à surface libre » par Jean pierre courivaud Techniques de l’ingénieur : « Pressions usuelles dans les fluides. Capteurs et transmetteurs » par Christian Ribreau,Marc Bonis, jacques Beaufront Techniques de l’ingénieur : « Modèles mathématiques en hydraulique et en hydrologie » par jean A.Cunge

30/11/2006 : 2h 03/12/2006 : 3h 28/01/2007 : 3h 13/01/2007 : 5h 14/01/1007 : 3h 31/01/2007 : 2h30 19/02/2007 : 6h 23/12/2006 : 5h 28/12/2006 : 2h

Cf rapport

Mesure in situ Remise au propre cours Recherches doc capteurs internet Recherches doc complémentaires rapport

20/01/2007 : 5h 21/01/2007 : 5h 13/07/2007 : 6h 14/07/2007 : 4h

Cf rapport

52

Annexe 3 : REFERENTIEL DES COMPETENCES ATTENDUES A L’ISSUE DU BTS

METIERS DE L’EAU Les enseignements théoriques et pratiques de génie des procédés de traitements des eaux, doivent permettre au Technicien Supérieur des "Métiers de l'eau" d'assimiler les connaissances et les savoir-faire indispensables à l'exercice de ses fonctions dans les conditions d'autonomie et de responsabilité qui seront les siennes dans le cadre de sa profession. Ces enseignements conduisent à l'acquisition de ses compétences professionnelles et contribuent au développement de sa formation scientifique. Ils doivent faire acquérir :

� les connaissances nécessaires o à l'étude et à la conduite des procédés de traitements dans des conditions satisfaisantes de

sécurité et d'efficacité dans le contexte de leur environnement et de l'évolution de ce dernier, o à l'appréciation et à l'exploitation correctes des informations relatives au contrôle de la qualité

des eaux et des traitements d'épuration et d'assainissement, o à la compréhension globale et à la maîtrise des protocoles de traitements ;

� la capacité de prendre en compte dans sa globalité. la variabilité quantitative et qualitative des eaux à traiter. les causes de variation, les phénomènes de traitements, de distribution, d'assainissement et d'épuration, ainsi que les conditions limites de fonctionnement des installations.

Comme les autres enseignements professionnels, ils doivent

� inculquer : o le sens de l'organisation du travail, o la prise en compte de l'hygiène et de la sécurité par le Technicien Supérieur pour lui même,

pour son environnement et pour les produits utilisés ; o sensibiliser l'étudiant aux problèmes et aux méthodes de maintenance ;

� développer o l'aspect critique, o l'esprit d'initiative (notamment pour la mine au point de techniques et l'adaptation

d'équipements), o les capacités d'autonomie, o le sens du travail d'équipe.

Dans le cadre de cette formation, l'étudiant sera entraîné à exploiter une documentation, à rédiger un compte-rendu et à utiliser l'outil informatique. Ces enseignements théoriques et pratiques prendront en compte les progrès techniques ainsi que les évolutions des réglementations et normalisations nationale et internationale. Ils s'attacheront donc à développer tout particulièrement, les capacités spécifiques :

� CS1 : recueillir les informations techniques relatives à la qualité de l'eau avant, pendant et après le traitement (compétence CS11, CS12, CS13, CS14).

� CS2 : mettre en œuvre et maîtriser les procédés et les procédures (compétences CS21, CS22, CS23, CS24).

� CS3 : exploiter les réseaux de distribution et d'assainissement et améliorer leur fonctionnement (compétences CS31, CS32, CS33, CS34, CS35).

� CS4 : participer à la gestion de la maintenance (compétences CS41, CS42, CS43, CS44, CS45, CS46) � CS5 : encadrer et animer une équipe (compétences CS51, CS52, CS53). � CS6 : communiquer et conseiller (compétences CS61, CS62, CS63). � CS7 : maîtriser les informations scientifiques, techniques et institutionnelles (compétences CS71, CS72,

CS73, CS74). � CS8 : participer aux études et développements techniques (CS61 CS62). � CS9 : Assurer la qualité du service rendu (compétences CS91, CS92, CS93).

53

DOCUMENT 6a : énoncé de l’étude de cas Etude du fonctionnement de la STEP de Pont à Mousson.

L’étude de cas représente un bilan de fonctionnement de la station ayant précédé la mise en œuvre d’extensions et d’optimisations. La mise en place de ces optimisations ainsi qu’une étude d’impact environnementale approfondie accompagnée ont permis d’en faire une station modèle ayant reçu la certification ISO 14001. A partir des données brutes fournies et du questionnaire, vous devrez :

� Fournir un bilan critique et définir des axes de travail pour obtenir des améliorations. � Vous familiariser avec les principes de fonctionnement du site, en gardant à l’esprit que certaines

données fournies ne sont que des approximations.

Cette première phase sera suivie d’une visite sur site qui vous permettra en collaboration avec le gérant du site :

� De comparer vos propositions d’amélioration à celles réalisées sur le site. � D’aborder des aspects techniques concrets qui ne peuvent pas être abordés en cours. � D’aborder les difficultés les plus fréquentes sur chaque module et leur gestion. � D’aborder la problématique d’intégration et de gestion des entrants non conventionnels. � D’aborder la gestion intégrée en temps réel de la station et du réseau de collecte des eaux usées par

temps sec et temps de pluie. Etude et bilan de fonctionnement global : Etude du synoptique : pour chaque module rappeler, le rôle et le principe du ou des traitement(s) effectué(s)

ainsi que les effets escomptés sur la qualité de l’eau. Lorsque cela n’est pas fait, mettre en relation les modules pour la circulation de l’eau et des boues.

A partir des documents fournis, calculer la capacité effective de la station en équivalent habitant. Calculer

ensuite les flux de pollution correspondant en tête de station. Justifier le choix d’une filière d’épuration biologique. Calculer la capacité hydraulique nominale de la station. Etudier les volumes d’effluents urbains à traiter par temps secs et par temps de pluie. Mettre ces données en

parallèle des capacités nominales de la station. Dans ce contexte, justifier les choix techniques qui ont pu être fait en matière de dimensionnement.

En supplément des rejets urbains classiques, la station est conventionnée pour traiter des matières de vidange et

le lyxiviat d’une décharge. Evaluer la biodégradabilité de chaque type d’effluent et leur incidence respective sur le processus d’épuration. Discuter les éventuelles difficultés.

Calculer les charges hydrauliques et organiques moyennes, de pointe et conclure par rapport aux capacités

nominales de la station. Vérifier que les normes sont respectées en sortie de station. Proposer un diagnostic de fonctionnement synthétique et des stratégies d’amélioration. Etude des différents modules : Dessableur-dégraisseur :

54

L’élimination des graisses et des sables est assurée en une étape dans un module cylindroconique avec injection de fines bulles d’air. Les graisses sont ensuite récupérées pour être évacuées par le déversement dans une goulotte qui alimente la fosse de réception des graisses. Les sables décantés sont repris par deux air-lift alimentés par deux compresseurs d’air. Les eaux sableuses sont refoulées dans la fosse à matières de curage. A partir des données de fonctionnement fournies en annexes : Evaluer la gamme de taille des sables retenus par le dessableur. Pourquoi ne pas utiliser une vitesse

ascensionnelle plus faible pour retenir des particules plus petites ? Vérifier le dimensionnement du module en termes de vitesse ascensionnelle et de temps de séjour pour le débit

moyen de temps sec et pour le débit maximum autorisé en temps de pluie. Déduire les tonnages annuels en graisse et sable à traiter sur site. En déduire les débits d’extraction du sable et

des graisses. Déduire le débit d’air au niveau des bulleurs.

Bloc Bassin d’aération-Clarificateur

A partir des données fournies en annexe, déterminer et analyser : Les charges massiques et volumiques par temps sec et temps de pluie (ne pas tenir compte des boues du

décanteur). Les temps de séjour moyen et minimal. Evaluer les quantités de Clairtan à utiliser pour la déphosphatation physico-chimique. Evaluer la production de boues quotidienne, les débits d’extraction et de recirculation. Déduire l’âge moyen des boues. Evaluer les besoins en oxygène du bassin d’aération.

� Masse d’oxygène consommé par jour. � Volume d’air correspondant. � Durée de fonctionnement quotidienne des aérateurs.

Déterminer la charge hydraulique maximale au niveau du clarificateur et évaluer la charge au radier.

Conditionnement des boues :

Commenter l’évolution de la production de boues par rapport à l’évolution des entrants sur la station. Evaluer le flux massique journalier traversant la centrifugeuse. Déterminer le temps de séjour minimum des boues dans le silo pré-concentrateur. Déterminer le tonnage journalier de boues en sortie de centrifugeuse et après chaulage. Evaluer la masse d’eau constitutive des boues après conditionnement complet. Evaluer le taux de capture de la centrifugeuse. Analyser et commenter le décalage entre l’évaluation de la quantité de boue produite au niveau du bassin

d’aération et le flux de matière traversant la centrifugeuse. La quantité moyenne de boues chaulées quittant la station est 10 Tonnes/jour, analyser et commenter la

différence par rapport aux calculs prévisionnels. Evaluer l’impact de l’ajout de chaux sur la siccité finale des boues. A partir de l’ensemble des données, présenter un diagnostic de la filière boues et s’appuyer dessus pour dégager

des axes d’amélioration pour ramener la siccité à 30%.

55

Document 6b : DONNEES ACCOMPAGNANT L’ETUDE DE CAS

ANNEXE 1 : Synoptique de la station d’épuration de Pont à Mousson avant extension

Document 1 :

56

Document 2 :

57

ANNEXE 2 : Données techniques Complémentaires.

Caractéristiques globales de la station :

Capacités nominales :

Données techniques STEP Capacités nominales théoriques

Qjmax tpluie 13130 D.C.O.

300 à 1000 mg/l M.E.S.

186 mg/l

Qpmax 1140 1758 kg/j 1149 Kg/jour

D.B.O.5

150 à 500 mg/l NTK

38 mg/l

879 kg/j 198 Kg/jour

Pt

10 à 25 mg/l

58 Kg/jour pH 5,5<pH<8,5

CLARIFICATEURS BASSIN AERATION Surface (m

2) 1340 Volume (m

3) 3600

Vit asc retenue (m/h) 0,6 Charge vol appliquée en KgDBO5/m3Bassin/J 0,27

Charges volumiques reçues :

Données charges volumiques

eaux usées

ECP Max temps sec

Total max Tsec Eval Total temps Pluie

Volume Moy (m3/J) 5550 4739 10289

Volume Max (m3/J)

Debit Moyen (m3/h) 231 197 428

Debit Max (m3/h) 510

Valeurs de l’équivalent habitant retenue pour le dimensionnement :

Valeur EH utilisées (g/j)

DBO5 60

DCO 110

MEST 90

NTK 12

P total 4 Conso moy d'eau (m3/j) 400 L/J

58

Données quantitatives et qualitatives sur les entrants :

Les Eaux de Rejets Urbains :

VOLUMES

Année 2003

Vol tot (m3) Vol mens (m

3)

2.219.354 184.946

Evolution par rapport à 2002

-17%

Bypass (m3)

Janvier 3

Fevrier 9

Année 2004

Vol tot (m3) Vol mens (m

3)

2.030.441 169.203

Evolution par rapport à 2003

-9%

Bypass (m3)

Janvier 3.392

COMPOSITION ET CARACTERISTIQUES PHYSICOCHIMIQUES

Moyenne

2002 Moyenne

2003 Moyenne

2004

pH 7,8 7,9 7.8

D.C.O. mg/l 387 414 469

kg/j 2313 2 220 2357

D.B.O.5 mg/l 183 217 238

kg/j 1076 1 189 1182

M.E.S. mg/l 186 162 219

kg/j 1149 914 1091

NTK mg/l 38 44 45

kg/j 198 256 198

Pt mg/l 6,4 7,3 7,2

kg/j 39 40 35

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

400000

Vo

lum

e (

m3

)

Janv Fev Mars Avr Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

Vo

lum

e (

m3

)

Janv Fev Mars Avr Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc

59

Le Lixiviat : Dans le cadre de la construction de la station d’épuration, le syndicat a pris en compte le traitement des lixiviats issus du Centre de Stockage des Déchets Ultimes CSDU de Lesmesnil. Dans la convention de dépotage de lixiviats, le volume maximal admissible est de 70 m3, c’est à dire 3 camions de 22 m3 par semaine. La station a reçu et traité 1772m3 de lixiviats sur l’année 2002, 1666 m3 pour 2003 et 2194 m3 pour 2004. La charge représentée par le traitement des lixiviats sur la station d’épuration pour une concentration en DCO moyenne de 1500 mg/l est équivalente a une population de 20.125 EH/an. Paramètres détaillés pour l’année 2004 :

Les Matières De Vidange :

Toutes les habitations ne sont pas nécessairement reliées au réseau d’assainissement collectif. Elles peuvent posséder un assainissement autonome, nommé aussi « fosse septique » ou « fosse toutes eaux ». L’un des services que propose SAUR France est l’intervention d’un camion hydrocureur pour la vidange de ces fosses. Les hydrocureurs aspirent les boues dans leur camion-citerne et viennent ensuite dépoter à la station. Ils déversent des Matières De Vidange (MDV). D’autres sociétés exercent également le même service. Pour que les camions puissent dépoter à la station, elles doivent signer « une convention de dépotage ». Cette convention traite, en accord entre SAUR France et la société de curage, de la qualité et la quantité des MDV déversées à la station d’épuration. Paramètres détaillés pour l’année 2004 :

Paramètres Pointe Moyenne DBO (mg/l) 11 750 3 881,6 DCO (mg/l) 30 065 11 745,6 NTK (mg/l) 1 230 936,96

P total (mg/l) 536 264,18

Février Mars Avril Mai Juin

MDV (tonnes)

34.5 67.5 73.8 54.3 39

Juillet Sept Oct Nov Déc Total 2004

55.2 87 39 65 44 725.3

Paramètres Pointe Moyenne DBO (mg/l) 480 183 DCO (mg/l) 5491 2141 NTK (mg/l) 1504 1070

P total (mg/l) 8.80 7

Février Mars Avril Mai Juin

Lixiviats (en tonnes) 193,6 254,98 165,36 252,06 182,4

Juillet Sept Oct Nov Déc Total 2004

244,66 230,44 193,06 171,18 0 2194,03

60

Normes et données concernant l’eau après traitement :

Normes de rejets : L'arrêté préfectoral d'autorisation impose les limites de rejets présentées dans le tableau. Par temps sec, les exigences doivent être respectées simultanément pour les concentrations et les rendements, sous réserve toutefois que le débit traité soit inférieur ou égal au débit de temps sec. Par temps de pluie, les exigences sont limitées aux concentrations ou aux rendements.

Charges rejetées en kg/j

Temps sec Temps de

pluie

Temps sec Temps de

pluie

DBO5 90 328 25 mg/l et/ou r > 90 % DCO 440 1313 100 mg/l et/ou r> 75 %

MES 160 380 30 mg/l et/ou r > 90 %

N-NH4 20 105 8 mgN/l et/ou r > 90 %

NGL 66 197 15 mgN/l et/ou r > 70 %

Pt 12 23,6 2 mgP/l et/ou r> 80 %

pH 5,5 < pH < 8,5 T° T° < 30 °C (25° par rapport au

décret de 94)

Caractéristiques de l’eau traitée :

Volumes concernés :

Volume eau traitée en 2003 : 219 354 m3 (-17% /2002)

Volume eau traitée en 2004 : 2 030 441 m3 (-19% /2003)

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

400000

450000

500000

Volum

e (m

3)

janv fé

v

mars

avril

mai

juin ju

il

août

sept

oct

nov

déc

Volume eau traitée file 2


0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

400000

Volume (m3)

janv

mars

mai ju

il

sept

nov



61

Caractéristiques physico-chimiques :

Moyenne 2003

Moyenne 2004

pH 7,4 7,2

D.C.O.

mg/l 32 32

kg/l 192 164

D.B.O.5

mg/l 3 4

kg/J 22 20

M.E.S.

mg/l 6 6 kg/j 38 32

Nt

mg/l 6 4 kg/j 41 24

Pt

mg/l 0,7 0,4 kg/j 4 2

Données techniques complémentaires sur les différents étages de

traitement : � DESSABLEUR DEGRAISSEUR :

Caractéristiques

Nombre d'unité 2 Surface unitaire (m2) 28,27 Volume unitaire (m3) 93,27 Caractéristiques de fonctionnement générale du type d'unité étudiée: V hazen: 15 à 20 m/h Temps de séjour: 10 à 15 min Charge hydraulique moy 50 m3/m2/h maximum:70 m3/m3/h Concentration moyenne en sable à la base de l'ouvrage: 10 g/L Concentration moyenne des graisses aprés stockage: 100 g/L. Debit moyen d'air pour produire les fines bulles: 10m3/h/m3 d'ouvrage permettant un rendement de 20% sur les graisses. Pour l'entrainement du sable par air-lift on admet un debit d'air de 1,2m3/h/m3 de fosse à sable.

Caractéristiques des matières retenues

Relation diamètre-vitesse de chute des sables + densité moyenne Diam (mm) 0,002 0,05 0,2 2 dens moy Vit (m/h) 0,08 5 80 800 2,65 kg/l

Quantité de sable et de graisses produites par habitant

Sables 8 à 15 L/hab/an ou 0,1 à 0,3 L/m3 d'eau traitée.

Graisses 1 Kg/hab/an

� ZONE DE BIOSORPTION : Elle est munie d'un agitateur (Pmoteur = 1,5 kW):

Q = 5 495 m3/j Q recirculation = 43 m3/h V = 2 x 70 m3

1

2

62

� BASSIN D’AERATION :

La cellule d’aération d’un volume de 3 600 m3, fonctionne par dissociation de l’aération et du brassage pour optimiser la réduction des nitrates. Elle est équipée de dispositifs d’insufflation d’air par membrane caoutchouc. L’alimentation en air est assurée par 3 surpresseurs de 1378 Nm3/h unitaire (dont un de secours), dimensionnés pour les besoins de pointe en temps de pluie. Le bassin est équipé de 2 agitateurs à vitesse lente pour le brassage.

Avant d’être acheminés vers le clarificateur, les effluents en provenance du bassin d’aération sont repris dans un regard de dégazage largement dimensionné. L’ouvrage est dimensionné pour une charge hydraulique < 80 m3/m²/h et possède les caractéristiques suivantes:

Surface totale = 28,3 m², Surface active = 26 m², Volume = 138,9 m3.

� TRAITEMENT DU PHOSPHORE :

Le phosphore est éliminé par précipitation physico-chimique par ajout de sel de fer (Clairtan) en sortie du traitement biologique. La cuve de stockage a une capacité de 20 m3.

Caractéristiques du clairtan employé : d = 1,2 ; pourcentage de fer 12,5 % ; quantité de boues produites pour 1g de fer : 4,6g (Fe(OH)3 + FePO4).

� CLARIFICATEURS :

En sortie du regard de dégazage, les effluents sont dirigés vers deux clarificateurs (Diamètre

intérieur = 30,8 m, Volume unitaire = 2 868 m3) équipés de ponts racleurs-suceurs (Diamètre de roulement = 31,05 m). Des tubes horizontaux acheminent ces boues vers le centre du clarificateur et une cheminée centrale les introduit à vitesse lente dans la fosse à boue disposée autour du fût central. Chaque clarificateur est équipé d’une sonde de voile de boue indiquant le seuil maximum du voile. La concentration moyenne des boues en fond de clarificateur est environ 1,81 x [CBA].

Deux puits à boues équipés chacun de 4 pompes immergées de 213 m3/h chacune (dont une de secours) destinées à la recirculation des boues des clarificateurs vers la zone de biosorption et la zone d’aération. Ces puits à boues sont équipés chacun de 2 pompes immergées (dont une de secours) pour l’extraction des boues en excès vers le silo pré-concentrateur. L’alimentation du silo pré-concentrateur est assurée par 4 pompes immergées (dont 2 de secours) d’un débit unitaire de 34 m3/h installées dans le puits à boues.

� TRAITEMENT DES BOUES :

Le silo pré-concentrateur rapide d’une capacité de 155,50 m3 est équipé d’un dispositif de drainage

vertical GDV (par grille filtrante à profil spécifique) pour l’égouttage des boues. Les boues sont homogénéisées au moyen d’un agitateur immergé (Pmoteur = 2,5 kW) fonctionnant en permanence. Les boues sont ensuite reprises à partir du silo pré-concentrateur par 2 pompes volumétriques (dont une de secours) d’un débit unitaire théorique maximal de 22,5 m3/h. Elles sont floculées puis refoulées vers la centrifugeuse. La pompe de floculant est réglée sur 5 % et délivre un débit mesuré de 400 L/h. Le débit effectif de la pompe de refoulement réglée sur 100 % a été mesuré, il est de 16 m3/h. La concentration moyenne des boues sortantes du silo est de 9 g/L.

La centrifugeuse, d’un débit unitaire maximum admissible de 25 m3/h, est de type horizontal avec vis convoyeuse éliminant les solides en continu. L'éluat présentant une concentration de 0,1g/L est réacheminé vers le bassin d'aération à un débit moyen de 18 m3. Les boues déshydratées tombent dans un malaxeur de la pompe gaveuse assurant un débit de 0,3 à 3 m3/h. La centrifugeuse permet d’obtenir une siccité des boues de 21 %. De la chaux vive est ajoutée à un débit massique moyen de 25 Kg/h. L'ensemble de la filière permettait d'obtenir des boues de siccité supérieure à 30% (34 % pour 2002 et 30,2 % pour 2003). Pour l'année venant de s'écouler, soit 2004 au moment de l'étude, l'exploitation se trouve devant une augmentation de 25,5 % du tonnage de boues produites assortie d'une baisse de qualité puisque la siccité moyenne est de 24 %.

3

5

4

6

63

Document 6c : CORRECTION DE L’ETUDE DE CAS

Eléments de correction (voir en plus fichier Excel calculs + commentaires) 1.1 : Dégrillage : éliminer les flottants susceptibles d’endommager les installations et de gêner les traitements ultérieurs. Dessableur-Dégraisseur : la vitesse ascensionnelle est prévue pour éliminer un maximum de sable sans retenir trop de matières organiques particulaire. L’émission de fines bulles de gaz permet d’augmenter la différence de densité air-eau, leur remontée vers la surface est accélérée puis elles sont raclées vers la fosse à graisse. On cherche à éliminer les graisses car elles ont un rapport C/N/P défavorable, elles nécessitent énormément d’O2 pour être dégradées et elles forment un film et des mousses de surface qui gênent précisément les transferts d’O2 dans le bassin d’aération. Zone de biosorption : des boues sont intimement mélangées avec des ERU fraîches dans une zone de faible volume. On cherche à augmenter artificiellement l’apport de nutriments (N et P notamment) pour provoquer une sélection positive des germes floculants au détriment des espèces filamenteuses. Bassin d’aération : on fait métaboliser la matière organique présente dans les ERU par une biomasse épuratrice. Afin d’éliminer la quasi-intégralité de la matière organique, l’oxygénation doit être importante et la charge relativement faible. De plus, l’accomplissement du métabolisme de l’azote jusqu’au stade N2 nécessite une alternance de conditions aérobies et anoxiques (aération intermittente). Sans disposition spécifiques, le phosphore est peu métabolisé. Injection de Clairtan : permet de coaguler et floculer le phosphore non métabolisé avant le passage dans les clarificateurs. Secondairement, on augmente la densité et la qualité des flocs, donc la décantabilité des boues. Clarificateur(s) : séparation solide-liquide, les boues sont décantées et concentrées en partie basse, alors que l’eau clarifiée sort par la surverse. Filière boues : éliminer le plus d’eau possible des boues et augmenter leur siccité (silo, centrifugeuse et chaulage), puis les stabiliser (chaulage) afin d’éviter des fermentations ultérieures. Tours acido-basiques : destruction des composés chimiques responsables d’odeurs :

� Acide : ammoniaque et amines ; � Basique + javel : composés soufrés.

1.2 Capacité effective de la station : Charge vol max x Vol bassin aér / DBO5 produite par un EH = env 16200 EH Pour le reste des paramètres : 16200 x 1 EH (cf feuille Excel) 1.3 La station reçoit un flux de pollution élevé et les rendements d’épuration demandés avoisinent les 85 %. Seuls les traitements biologiques permettent de respecter de telles contraintes, le traitement physicochimique plafonnerait à 60-70 % dans des conditions analogues. 1.4 Capacité hydraulique : Débit journalier max / Conso par habitant � 13130 / 0,4 = env 32000

habitants. On peut aussi évaluer une capacité de pointe : 1140 / 0,40 = 11400 hab en simultanés : très suffisant car improbable d’un point de vue statistique. Station surdimensionnée volontairement d’un point de vue hydraulique, d’autant plus que la consommation d’eau par habitant fixée est très largement surévaluée.

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1.5 Par temps de pluie, les débits d’eau à traiter sont sur-multipliés plus qu’ailleurs, notamment a cause de la structure du bassin et du réseau mais aussi à cause d’un problème d’Eaux Claires Parasites importantes. La capacité hydraulique a donc été pensée pour ces conditions particulières. Les tentatives concomitantes de meilleure gestion des eaux pluviales et des ECP entraîneront des diminutions qui sont peu prévisibles, il était donc plus prudent de sur-dimensionner au départ, quitte à prospecter ensuite pour raccorder de nouvelles communes ou de nouveaux industriels. De plus, une telle démarche est aussi dans la tendance actuelle qui cherche à protéger le milieu récepteur en limitant les rejets non traités, y compris par temps de pluie (ce critère est très bien respecté puisque les rejets directs ont été très rares sur 2002-2003-2004). 1.6 ERU : rapport DCO/DBO5 env 2 � bonne biodégradabilté. Ratio C/N/P env 100/18/3 alors que les minimum requis pour produire de la biomasse est 100/5/1. On remarque tout de même un léger déficit d’azote et de phosphore par rapport aux ERU « moyennes » (100/23/6). Composition plus favorable à la floculation et à la respiration endogène � bien pour une filière en aération prolongée. De plus, permet une intégration plus facile du Lyxiviat et des Matières De Vidange. Lyxiviat : DCO/DBO5 =11,4 donc peu biodégradable. Il faudrait tout de même vérifier quelle est la proportion de DCO « dure » pour avoir une idée plus précise de la problématique. Quoiqu’il en soit à intégrer en très petites quantités dans la filière, de façon à ne pas faire remonter le ratio DCO/DBO5 global au-delà de 3. L’apport d’azote très élevé rehaussera un peu le déficit global. MDV : DCO/DBO5 proche de 3 (logique) C/N/P = 100/10/5 (logique pour ce concentré d’eau usées). Conclusion : c’est surtout l’apport de lyxiviat qui devra qui devra être faible et très régulé. La difficulté est importante dans la mesure où la qualité et la quantité d’ERU sont variables en fonction de la pluviométrie (effet de curage) et où les dépôts à la station varient du simple au double. La solution est de fixer des limites par convention telles que le fonctionnement de la station ne puissent pas être altéré quelles que soit la contrainte pluviométrique. 1.7 cf feuille Excel : on est en surcharge organique permanente (bien tolérée jusqu’à 120-130 % en boues activées). En revanche, on est à l’extrême limite et donc on s’interdit en l’état tout nouveau raccordement malgré la très grande marge sur le plan hydraulique. On ne sera jamais en surcharge hydraulique (mal toléré : départ de boues), d’une part grâce à la l’importante capacité, mais surtout grâce au shunt placé en tête de station. 1.8 Cf feuille Excell : Normes respectées et de loin, ce qui confirme la tolérance des procédés par boues activée à la surcharge organique (d’où leur omniprésence en France). 1.9 Une station qui est en surcharge chronique, ce qui n’altère pas les performances mais qui interdit de profiter du surdimensionnement hydraulique pour prospecter et passer des contrats avec de nouvelles communes. Ceci est crucial d’autant plus que la réduction des problèmes d’ECP, l’optimisation de la gestion des eaux pluviales et la tendance actuelle à la baisse des volumes vont dégager une marge hydraulique supplémentaire qu’il sera nécessaire de rentabiliser. La solution envisageable est d’augmenter la capacité de l’étage biologique en construisant un nouveau bassin et d’en profiter pour raccorder de nouvelles communes. 2.1.1 D’après les données, toutes les particules de diamètre supérieur à 0,2 mm sont retenues à coup sur ; en pratique, le diamètre critique doit même être proche des 0,1 mm. 2.1.2 à 2.1.4 : voir Annexe 4d. 2.2.1 à 2.2.8 : voir Annexe 4d.

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2.3.1 On constate une production de boues accrue, alors même que les entrants sont en diminution � signe un dysfonctionnement. On remarque que la siccité des boues en fin de traitement est passée de 31 % à 24 %. L’augmentation du tonnage est donc vraisemblablement due à une quantité d’eau plus importante dans les boues, plus qu’à une surproduction nette au niveau de l’étage biologique ou de l’étage physicochimique. 2.3.2 à 2.3.5 : cf feuille Excel ; on prend conscience que la plus grosse partie du coût de transport et de compostage concerne en fait de l’eau liée !!! � poste très important à optimiser pour améliorer le bilan financier. 2.3.6 : Taux de capture très bon (cf feuille Excel), évite des retours de matière organique trop importants en tête de station. 2.3.7 : Plusieurs éléments peuvent expliquer cette différence :

� Les données utilisées : nous avons basés les calculs sur la capacité nominale réelle de la station ; or, celle-ci est en surcharge permanente � plus de boues biologiques, plus de boues physicochimiques, plus de matière non métabolisée piégée dans les flocs. De plus, la charge étant plus forte, l’autolyse par respiration endogène est diminuée.

� On utilise un modèle qui ne prend pas en compte la DCO, or celle-ci est assez importante sur la station (quoi que dans des normes acceptables)� surproduction de boues par piégeage dans les flocs pour la fraction particulaire. 2.3.8 : l’ajout de polymère n’est pas pris en compte : amène de la matière, plus de l’eau liée. 2.3.9 : Le principal rôle de la chaux est la stabilisation des boues par augmentation du pH. L’effet sur la siccité est juste du à l’ajout massique ; il n y a pas réellement d’élimination d’eau liée supplémentaire. L’impact n’est pas suffisant pour espérer régler le problème par cette voie, de plus :

� Augmentation des coûts réactifs et transport. � Poserai peut-être un problème pour le compostage et l’épandage.

2.3.10 L’augmentation du tonnage est due à des boues trop riches en eau ; au vu de ce qui a été dit précédemment, il parait essentiel d’agir sur ce point avant le passage dans la centrifugeuse. Tout ce qui peut amener une meilleure décantation et une compression des boues dans le silo est à tester :

� Arrêter l’agitation dans le silo suffisamment à l’avance avant de lancer les pompes et la centrifugeuse.

� Aligner le débit de sortie sur le débit maximal de la centrifugeuse (16 m3/h mesuré alors que la centrifugeuse en accepte 25). Ceci permet de travailler de façon plus discontinue et donc d’augmenter les temps de décantation dans le silo� investissement dans une nouvelle pompe nécessaire pour cette option.

� Profiter de la grosse marge sur les pompes de la fosse à boue pour faire, si possible, des extractions plus fortes mais plus discontinues : plus de marge pour augmenter les temps de décantation dans le silo, poserait le problème de surcoût s’il y a plus de redémarrages nécessaires.

� Eliminer le surnageant produit par décantation et compresser des boues en tête de silo au moyen

d’une petite pompe. Attention à ne pas reprendre des boues. � Si cela ne suffit pas, travailler sur le pôle réactifs : optimiser le coagulant en sortie de silo, voire

injecter un peu de Clairtan en tête de silo pour améliorer la décantabilité et ainsi optimiser la série de mesures précédentes. Attention au surcoût réactif. Il faudra tester ces mesures en commençant par celles qui n’induisent pas de réels surcoûts d’exploitation. Si cela suffit pour rentrer dans la norme, en rester là ; sinon, rajouter les mesures plus coûteuses par ordre croissant (il faudra alors comparer coût d’investissement et d’exploitation sur le long terme pour optimiser le choix).

l’enseignement en bts metiers de l’eau

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