DIMENSIONNEMENT D’UNE STEP (Station de traitement d’eaux usées) Projet Pr ojet Bureau d’Etude Dorian CHALIEZ Cécile DOBROSIELSKI Anaïs DOUCET Kevin PHAN Elsy SENERON Paline SENTENAC
Licence Proessionne!!e " #once$tion% Pi!ota&e et O$timisation Ener&éti'ue $our !es $rocédés de !a #imie% !a Parmaceuti'ue et $our !’Enironnement
Ta*!e des mati+res contexte de l’étude............................................................................................................................1 PARTIE I : FILIERE EAU...............................................................................................................2 I.
Choix Choix de la filièe filièe de de taite!e taite!ent nt la "lu# "lu# ada"té.. ada"té........ ............. .............. ............. ............. .............. .............. .................. ........................2 .............2 1.
Pocédé Pocédé "a cultue cultue li$e.... li$e.......... ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............2 ......2
2.
Pocédé Pocédé "a cultue cultue fixe........... fixe.................. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ....................% .............%
%.
Co!"aai Co!"aai#on #on de# filièe#. filièe#........ ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ....................... ............................% ............%
II. &ché!a &ché!a de "inci"e "inci"e et ex"licat ex"lication# ion# de la filièe de taite!en taite!ent..... t............ .............. .............. .................... ........................' ...........' 1.
&ché!a &ché!a de "inci"e "inci"e de la filièe filièe eau....... eau.............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ..................' ............'
2.
Ex"licat Ex"lication ion de# diffée difféent# nt# "océdé# "océdé# de taite!ent taite!ent....... .............. ............. ............. .............. .............. ............. .............. ..................( ..........( %
III.
Cahie Cahie de# cha)e#. cha)e#........ ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ..................... ..................* ....*
1.
Citèe# Citèe# + e#"ec e#"ecte te "ou "ou la !i#e !i#e en ,u-e ,u-e d’un tait taite!en e!entt $iolo)i $iolo)iue... ue.......... ................. ......................* ............*
2.
/o!e# /o!e# de e0et# dan# dan# i-ièe i-ièe "ou "ou le# effluent effluent## u$ain#... u$ain#......... ............. .............. .............. ............. ............. ...................* ............*
%.
Calcul Calcul de# ende!en ende!ent# t# d’o"éatio d’o"éation#.. n#......... .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. .................... ................* ...*
I. I.
i!en#io i!en#ionne! nne!ent ent de# ou-a)e ou-a)e#..... #............ ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ................... ....................3 ........3
1.
Rele-a)e Rele-a)e 4-i# #an# fin5.......... fin5................. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. ..........3 ...3
2.
é)illa é)illa)e.. )e......... .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............................ .......................6 .6
%.
e##a$le e##a$leu7 u7dé#h dé#huile uileu... u.......... .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............... ............................... ..........................12 ....12
'.
Coa)ulat Coa)ulation7 ion7floc floculat ulation. ion........ ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. .....................1 ...............1' '
(.
écanteu écanteu "i!aie "i!aie....... ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ..................... .......................1* ........1*
*.
8a##in 8a##in de $oue# $oue# acti-ée# acti-ée#...... ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .................. ................................. .......................16 .16
3.
Claifica Claificateu teu #econda #econdaie. ie........ .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ................. ..............2* ....2*
9.
Ré#e-oi Ré#e-oi# # ta!"on#. ta!"on#....... ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ................ ............................... .........................2* ...2*
PARTIE II : FILIERE 8UE&.......................................................................................................23 I. ;énéalité# #u la !éthani#ation.................................................................................................23 II.
Conditio Condition# n# o"éato o"éatoie# ie#....... ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ..................29 ...........29
2. i!en#ionne!ent i!en#ionne!ent du "océdé "océdé de !éthani#atio !éthani#ation n :............................................... ................. ......... .........26 .26 III. A-anta)e# A-anta)e# et incon-énient#................................................... incon-énient#................................................... ................................................. ...%( PARTIE ARTIE III : FILIERE EUR&........................ ....................................................... .................... %* I.
Calcul Calcul de di!en#io di!en#ionne! nne!ent. ent....... ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ....................... ................................%* ................%* 1.
onnée# onnée#....... .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ..........................%* ...................%*
2.
ia!ète ia!ète a""ox a""oxi!at i!atif if de la colonne colonne....... ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ................ ............................%9 ...................%9
%.
Choix Choix du )ani##a)e )ani##a)e...... ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ................ ............................... .........................%9 ...%9
'.
éte!in éte!inatio ation n de la -ite## -ite##ee de ta-ail ta-ail....... ............. ............. .............. .............. ............. ............. ................... ..................................%9 ......................%9
(.
éte!in éte!inatio ation n du dia!ète dia!ète de la colonne colonne....... .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ...............%6 .........%6
*.
=auteu. =auteu........ ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .................... ..........................%6 .............%6
3.
Choix Choix de# élé!en élé!ent# t# de la colon colonne... ne.......... .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. ............................ ..............................%6 .........%6
II. Fiche Fiche d’identi d’identifica fication tion de la colonne colonne 7 #>nthè#e #>nthè#e....... .............. .............. ............. ............. .............. .............. ................... .......................'% ...........'% 1.
Identifi Identificati cation... on......... ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ..........'% ...'%
9.
Caacté Caactéi#ti i#tiue ue de la colonne colonne....... .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ..............' .......'% %
III.
A""aeil A""aeil## auxiliai auxiliaie#. e#........ .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ...................'% ............'% 2
III.
Cahie Cahie de# cha)e#. cha)e#........ ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ..................... ..................* ....*
1.
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2.
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I. I.
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1.
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2.
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3.
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9.
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PARTIE II : FILIERE 8UE&.......................................................................................................23 I. ;énéalité# #u la !éthani#ation.................................................................................................23 II.
Conditio Condition# n# o"éato o"éatoie# ie#....... ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ..................29 ...........29
2. i!en#ionne!ent i!en#ionne!ent du "océdé "océdé de !éthani#atio !éthani#ation n :............................................... ................. ......... .........26 .26 III. A-anta)e# A-anta)e# et incon-énient#................................................... incon-énient#................................................... ................................................. ...%( PARTIE ARTIE III : FILIERE EUR&........................ ....................................................... .................... %* I.
Calcul Calcul de di!en#io di!en#ionne! nne!ent. ent....... ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ....................... ................................%* ................%* 1.
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&C=E
#ONTE,TE DE L’-TUDE La $o!!ution des eaux usées a aujourd’ui une im$ortance de $!us en $!us &randissante en ue de !’éo!ution des $o$u!ations. En eet% !e dée!o$$ement des actiités umaines conduit / une $roduction croissante de rejets en $o!!uants. 0ace / ce!a% !’assainissement des eaux usées est deenu une $réoccu$ation essentie!!e dans !e *ut de $réserer !a santé umaine et !’enironnement. Pour ré$ondre au *esoin du traitement des eaux% diérents oura&es $euent 1tre mis en $!ace $our assurer !’assainissement et ré$ondre aux rejets dans !e mi!ieu nature! se!on !es normes en i&ueur. Une station d’é$uration est une insta!!ation $ermettant d’é!iminer !es diérentes $o!!utions des eaux usées " !es Mati+res En Sus$ensions (MES)% !e car*one% !’a2ote et !e $os$ore. Lors de ce $rojet% !’o*jecti est de dimensionner !es diérents oura&es d’une station d’é$uration d’eaux usées $our une ca$acité de 34 555 é'uia!ent6a*itants. Nous dis$osons d’un dé*it mo7en $ar tem$s sec de 89 :95 m ;.jour68 et d’un dé*it maxima! $ar tem$s de $!uie de ; ;<= m;.68 aec un dé*it !imité sur !e *io!o&i'ue de 8 945 m ;.eure $ar écr1ta&e sortie décanteur $rimaire. Les $aram+tres de 'ua!ité de !’eau ont été estimé / < :45 >&.jour68 $our !a car&e en DBO4% 3 955 >&.jour 68 $our !a car&e en D#O% 4 955 >&.jour68 $our !a car&e en MES. ?$r+s traitement% !es eaux seront rejetées dans une un e rii+re dont !e dé*it mo7en est de 44 m;.68. Dans un $remier tem$s% nous commencerons !es recerces *i*!io&ra$i'ues sur !e onctionnement et !e dimensionnement des $rocédés de traitement de !’eau usée. #oncernant !a i!i+re eau% notre insta!!ation in sta!!ation com$rendra un traitement $rimaire 'ui %
$ermettra !’é!imination de !a $o!!ution $articu!aire et un traitement secondaire 'ui $ermettra d’é!iminer !a $o!!ution so!u*!e. Dans un second tem$s% nous mettrons en $!ace un traitement de a!orisation des *oues% $ar métanisation% 'ui sont issues du traitement $rimaire et secondaire. Pour inir% nous mettrons en $!ace un traitement t raitement $ar a*sor$tion $our traiter !es odeurs issues de ces *oues ain de ne né&!i&er aucuns as$ects au nieau enironnementa! et $our !es rierains.
'
P?@TIE I " 0ILIE@E E?U I. #oix de !a i!i+re de traitement !a $!us ada$té I! existe diérents dis$ositis $ermettant !e traitement des eaux usées a$r+s un $rétraitement. On $eut ré$ertorier deux &randes ami!!es " !es $rocédés $ar cu!ture ixe et !es $rocédés $ar cu!ture !i*re.
8. Procédé $ar cu!ture !i*re Sys!"#es na!rels $e la%na%es
Le $rinci$e de onctionnement du !a&una&e re$ose sur !e $rocessus nature! d’é$uration de !’eau $ar !’action des micro6or&anismes et des a!&ues sous !’eet de !a tem$érature et de !a !umi+re. Les *actéries $résentes dans !es *assins ont $ouoir se dée!o$$er &rAce / !a mati+re nutritie 'ue constitue !a $o!!ution et !’ox7&énation du mi!ieu est créé $ar !e $énom+ne de !a $otos7nt+se !ié / !’actiité des a!&ues. Le !a&una&e demande de tr+s &randes suraces de terrain " 8 ectare $our 8555 a*itants car !a $roondeur des *assins ne doit $as excéder 8 m ain de $ermettre au ra7onnement so!aire d’arrier au ond. En mo7enne% on $réconise une surace de 85 mCE. E&a!ement ce $rocédé $eut 1tre considéré comme extensi car un &rand tem$s de séjours est nécessaire ain de $ermettre !’é$uration des eaux. Boes ac!ivées
#e $rocédé est une intensiication du $rocessus nature! d’é$uration de !’eau. I! consiste / $roo'uer !e dée!o$$ement de microor&anismes en &rande 'uantité% a$$e!é !ocs *actériens% dans !es eaux usées en assurant !’ox7&énation du mi!ieu nécessaire / !’actiité des *actéries et !’omo&énéisation $our éiter !a décantation. Les *oues actiées sont constituées de *actéries 'ui $ermettent !a minéra!isation de !a mati+re or&ani'ue et de $roto2oaires aorisant !a c!ariication de !’eau. #e $rocédé nécessite une éta$e su$$!émentaire a$r+s !e traitement des eaux " !a décantation% $ermettant !a sé$aration de !’eau traité et de !a *iomasse. Se!on !a ca$acité / !a'ue!!e !a station est destinée% !a coni&uration est $!us ou moins com$!exe a!!ant d’un sim$!e *assin d’aération $our une ca$acité inérieure / 85 555 E / $!usieurs *assins " anaéro*ie% anoxie% aération $our une ca$acité su$érieure / 85 555 E.
. Procédé $ar cu!ture ixe Le $rinci$e de onctionnement des !its *actériens est !e m1me 'ue ce!ui des *oues actiées. #e$endant% !’e!uent / traiter a ruisse!er sur un i!tre constitué d’un matériau $oreux sur !e'ue! ont se dée!o$$er !es *actéries assimi!atrices. L’aération s’eectue nature!!ement $ar remontée d’air / traers !e su$$ort. Les *oues ormées $roenant du décroca&e du *ioi!m sont entraFnées et sé$arées de !’e!uent dans un décanteur. Pour éiter un co!mata&e des i!tres une décantation $rimaire est nécessaire. (
;. #om$araison des i!i+res ?u u du nom*re d’é'uia!ents a*itants (34 555 E) $our !e'ue! nous deons dimensionner !a station d’é$uration un s7st+me de !a&una&e n’est $as enisa&ea*!e. En eet% !a surace nécessaire $our ce s7st+me serait démesurée et $ar consé'uent ne $eut $as 1tre mis en $!ace. En termes de aisa*i!ité% seu! !e $rocédé $ar *oues actiées et de cu!ture ixe est $ossi*!e $our !e nom*re d’é'uia!ent a*itant $our !e'ue! nous deons dimensionner !a station d’é$uration. Le $rocédé $ar !it *actériens $oss+de de nom*reux aanta&es " c’est un s7st+me com$act aec une consommation en é!ectricité réduite. #e$endant i! a une &rande sensi*i!ité aux surcar&es 7drau!i'ue et un ris'ue de co!mata&e des matériaux $oreux $ermettant !a i!tration de !’eau. De $!us !e traitement de !’a2ote reste incom$!et et !e $os$ore n’est $as traiter. Les *oues actiées% 'uant / e!!es% $ermettent une dénitriication $!us $oussée aec de mei!!eurs rendements. #’est é&a!ement une tecno!o&ie *ien maitrisée et com$acte. #e$endant% cette tecni'ue nécessite un coGt d’inestissement et d’ex$!oitation é!eé dont !’é!ectricité. De $!us !’ex$!oitation tecni'ue est $!us dé!icate et des ris'ues de d7sonctionnements im$ortants existent ($anne matérie!% &e!% $o!!utionH). E&a!ement !a $roduction d’odeur $eut 1tre considérée comme un des désaanta&es de cette tecni'ue. Nous coisissons% ma!&ré !es inconénients 'ue ce!!e6ci $eut induire% de dimensionner une station d’é$uration aec un $rocédé de *oues actiées. En eet% comme nous rejetons !es eaux é$urées de !a station dans un cours d’eaux i! est $rééra*!e de !imiter des rejets tro$ im$ortant de nitrite et de $os$ore dans !e cours d’eau ain éiter !’eutro$isation des mi!ieux si ceux6ci se trouent dans une 2one sensi*!e. En ce 'ui concerne !a $roduction d’odeur% nous mettrons en $!ace une i!i+re de traitement de ce!!e6ci $ar un $rocédé d’a*sor$tion $our !imiter son ex$ansion au oisina&e.
II. Scéma de $rinci$e et ex$!ications de !a i!i+re de traitement 8 Scéma de $rinci$e de !a i!i+re eau
*
<. Ex$!ication des diérents $rocédés de traitement La i!i+re de traitement des eaux usées est constituée d’une succession de dis$ositis% conus $our extraire en diérentes éta$es !a $o!!ution de !’eau. En eet de nom*reuses su*stances sont / é!iminer comme !es mati+res en sus$ensions (so!ides ou co!!oJda!es)% !es !i'uides non so!u*!es dans !’eau comme !es &raisses% !es 7drocar*ures% !a mati+re or&ani'ue so!u*!e% !’a2ote et !e $os$ore. #oncernant !es $rocédés de traitement% !’eau usée su*ira en $remier !ieu un traitement $rimaire 'ui sera $7sico6cimi'ue. L’eau usée commencera $ar traerser un $é%riller %rossier com$osé de &ri!!es es$acées de 'ue!'ues mi!!im+tres 'ui $ermettra d’é!iminer !es &rosses $articu!es de !’eau 'ui $ourraient endomma&er !es é'ui$ements suiant. Tout com$osé dont !e diam+tre est su$érieur / <5 mi!!im+tres sera retenu. La vis sans &in $ermettra de éicu!er !e mé!an&e eaudé*ris so!ides durant toute !a i!i+re de traitement% c’est !e mo7en de $roo'uer !e mouement. Un $é%riller &in sera $ositionné $ar !a suite et $ermettra d’é!iminer !es $articu!es dont !e diam+tre est su$érieur / 85 mi!!im+tres. Le $essa'ler $ermettra d’en!eer !es sa*!es% &raiers $ar décantation 'ui est une o$ération de sé$aration mécani'ue onctionnant sous !’action de &raité% !es $articu!es de orte densité décanteront. Le $é%raisser $ermettra d’é!iminer !es cor$s &ras 'ui sont des $roduits inso!u*!es dans !’eau comme !es ui!es% !es 7drocar*ures. La coa%la!ion(&locla!ion $ermettra de re&rou$er !es $articu!es en sus$ensions entre e!!es% $uis / !’aide d’un $écan!er% nous récu$érerons en surerse !’eau c!ariiée et en souerse !es *oues $rimaires seront récu$érées. Dans un second tem$s !’eau su*ira un traitement secondaire 'ui sera *io!o&i'ue. #e traitement est !e mode !e $!us c!assi'ue d’é!imination de !a $o!!ution or&ani'ue car*onée et i! re$ose sur !e dée!o$$ement des microor&anismes 'ui se nourriront de !a mati+re or&ani'ue *iodé&rada*!e. Le traitement *io!o&i'ue est com$osé d’un 'assin $e 'oes ac!ivées 'ui $ermettra !a mise en contact entre !’e!uent et !e mi!ieu *io!o&i'ue $uis d’un clari&ica!er 'ui $ermettra !a sé$aration de !’e!uent traité et de !a *iomasse ormée (amas 3
de microor&anismes). Diérents *assins tam$ons seront dis$osés sur !a i!i+re de traitement dans !e *ut de ré&u!ariser !es dé*its $ar tem$s sec et tem$s de $!uies% $our 'u’i!s soient constants !ors de !eurs arriées dans !es diérents $rocédés de traitement.
III. #aier des car&es 8 #rit+res / res$ecter $our !a mise en Kure d’un traitement *io!o&i'ue P 9%= (9%4 P = %4) o> DBO4D#O 5%<3 (DBO4D#O 5%;) o> @es$ect de !’é'ui!i*re nutritionne!!e DBO4N <%9= (DBO4N 5) o> 6 DBO4P ;9% (DBO4N 855) o>
4. Normes de rejets dans rii+re $our !es e!uents ur*ains Param+tre )ES DCO DBO*
Mo7enne sur < (m&!) ;4 84 4
9. #a!cu! des rendements d’o$érations Concen!ra!ion en sor!ie $e s!a!ion
En ue des normes de rejets% nous aons ixé !es concentrations de sortie de !a station / " DBO4 maximum ;5 m&L D#O maximum 35 m&L MES maximum ;5 m&L Concen!ra!ion en en!rée $e s!a!ion e! ren$e#en! $+o,éra!ion
DBO4i
D#Oi
MESi
'3(B 1*3*B 6*BB 1*3*B
(*BB 1*3*B
=; m&L
-
29% −%B - ./ 0 29% (3%
4:; m&L
-
;;< m&L
-
−6B
(3%
- .1 0
%%' −%B - /2 0 %%'
rAce au rendement de dé$o!!ution o*tenu% nous $ouons dire 'ue n ous sommes sur un ,rocé$é en #oyenne c3ar%e. Qoici !es $aram+tres de onctionnement 'ue nous aons ixés $our !a suite du ca!cu! de 9
dimensionnement " #oncentration en *oues dans !e *assin (,) ;%4 m&L Pourcenta&e de MQS dans !e réacteur :4 R Production s$écii'ue de *oues (o*s) 5%3 >&MES>&DBO4 réduit #onsommation s$écii'ue d’ox7&+ne 8 >&O>&DBO4 réduite)
IQ. Dimensionnement des oura&es I.
Procédés de traitement physico-chimique
8 @e!ea&e (is sans in)
Le re!ea&e de cette station d’é$uration se era / !’aide de $om$es / is d’?rcim+de (is sans in). Le $rinci$e d’une $om$e / is d’?rcim+de consiste en un tu*e inc!iné é'ui$é de $a!es é!icoJdes 'ui% en tournant% am+nent !e !i'uide / un nieau $!us é!eé. Le coix de ce t7$e de re!+ement s’est ait car !es is sans in ne sont $as sensi*!es au can&ement de dé*it d’arriée d’eau% e!!es n’ont $as de ris'ue de caitation. De $!us ce t7$e de $om$e est ca$a*!e de re!eer des !uides aec des $articu!es de tai!!es raisonna*!es. Pour assurer une *onne ascension nous mettrons donc un dé&ri!!a&e &rossier aant !a is sans in. Di#ensionne#en! $es vis $+Arc3i#"$e 4
I! sera ici 'uestion de réserer une is sans in onctionnant $ar tem$s sec et $ar tem$s de $!uie et une autre onctionnant seu!ement $ar tem$s de $!uie $ermettant de re!eer !’excédent d’eau !ors des jours $!uieux. • Qis sans in onctionnant $ar tem$s sec et $ar tem$s $!uieux " sec 89:95 m ;.68 5.83 m ;.s68
Pour ce dé*it on coisira une is d’inc!inaison ;5V aec un diam+tre de 8m et un dé*it maximum de 5.: m ;.s68. 6
•
Qis sans in onctionnant seu!ement $ar tem$s $!uieux "
max ;;<= m ;.68 5.3; m ;.s68 Or !a is $récédente onctionne $ar tem$s sec et $ar tem$s de $!uie !e dé*it maximum $ris en car&e $ar !a is onctionnant seu!ement $ar tem$s de $!uie est donc de " 5.3; 6 5.: 5.99 m ;.s68
Pour ce dé*it on coisira une is d’inc!inaison ;5V aec un diam+tre de 8.4m et un dé*it maximum de 5.93 m;.s68. Nous ixons !a !on&ueur de ces is sans in / 85m. Or nous ou!ons 'ue !e re!ea&e soit d’au moins :m donc nous dou*!erons donc !e re!ea&e en uti!isant non $!us deux mais 'uatre is sans in " aec deux is onctionnant $ar tem$s sec en série et en $ara!!+!e de ces deux is% deux autres onctionnant seu!ement $ar tem$s de $!uie et $ositionnées !’une a$r+s !’autre. Sc3é#a $e la vis sans &in
1B
Te#,s sec e! ,lie
Te#,s $e ,lie
85 8 4; ;5 5.:
85 8.4 <5 ;5 5.93
No#'re $e vis Lon%er 5#6 Dia#"!re 5#6 7i!esse $e ro!a!ion 5#in826 Inclinaison 596 :v #a; 5#<=s826
:. Dé&ri!!a&e La $ase de dé&ri!!a&e a $our *ut de dé*arrasser !’eau entrant dans !a station des mati+res entrainées !es $!us o!umineuses. Nous aons coisi d’uti!iser deux t7$es de dé&ri!!a&e $our !e *on onctionnement de cette station " un dé&ri!!a&e &rossier aant !e re!ea&e et un dé&ri!!a&e in a$r+s. I! existe $!usieurs t7$es de tecno!o&ie de dé&ri!!eur mais nous aons coisi $our notre station deux dé&ri!!eurs automati'ues de t7$es &ri!!e cour*e.
Schéma d’un dégrilleur
Di#ensionne#en! $ $é%riller %rossier
- Calcul de la surface du dégrilleur : S=
Qv V ×O ×C
?ec " Dé*it $ar tem$s de $!uie (dé*it max) W Q " Qitesse de !’e!uant $ermettant !a *onne é!imination des $articu!es W O " @a$$ort entre !’es$ace !i*re entre !es *arreaux et !a somme de !’es$ace !i*re entre !es *arreaux et !eurs é$aisseurs W # " #oeicient de co!mata&e d’une &ri!!e automati'ue (5.4). On troue " 5.; Q 5.9 On ixe Q 5.<4 m.s 68 On dit 'ue e " es$ace entre !es *arreaux
et E " E$aisseur des *arreaux 11
Donc
O=
e e + E
On troue " ;5 e 855 Et 5 E 85 'B O = = B.9 ?insi 1B + 'B
On ixe e <5 mm On ixe E 85 mm
Donc
S=
B.6% =(.2 m2 B.'( ×B.9 × B.(
6 Calcul de la largeur du dégrilleur :
Or t sin (X) × L5 ?ec L5 !a !on&ueur moui!!ée S L = Donc !a !on&ueur
On ixe t :5 cm et X 9.4V
LB
−2
t 3B ×1B Lo= = =1.(3 m #in ( ∝ ) #in ( 2*.( )
Donc
L=
(.2 1.(3
=%.% m
Di#ensionne#en! $ $é%riller &in 4
- Calcul de la surface du dégrilleur :
On troue " 5 e 85 On ixe e 85 mm 68 On !aisse E 85 mm W Q 5.<4 m.s et # 5.4 1B O = =B.( Donc 1B + 1B
12
Donc
S=
B.6% =9.23 m2 B.'( ×B.( × B.(
- Calcul de la largeur du dégrilleur :
On consere t :5 cm Donc L5 8.4: m
et X 9.4V
?insi
L=
9.23 =(.23 m 1.(3
=. Dessa*!eur6désui!eur Le dessablage : Le de##a$la)e con#i#te + éli!ine le# #a$le# et le# )a-ie# ui #ont "é#ent# dan# l’eau + taite. Cette éli!ination #e fait "a décantation c’e#t7+7die ue le# #a$le# et le# )a-ie# to!$ent au fond du de##a$leu "a )a-ité du fait de leu "lu# )ande den#ité ue l’eau. Une foi# u’il# #ont au fond du de##a$leu il# #ont écu"éé# "a de# "o!"e# et en-o>é# -e# une unité de la-a)e. Le déshuilage : Ce "océdé "e!et d’éli!ine le# huile# et le# )ai##e# d’oi)ine -é)étale et ani!ale. Etant donné ue le# huile# et le# )ai##e# ont une !a##e -olu!iue "lu# fai$le ue celle de l’eau elle# #e tou-ent + la #uface du dé#huileu. Il e#t "o##i$le d’in0ecte de l’ai + l’aide de "o!"e# "ou $ien faie e!onte ce# huile# et )ai##e# + la #uface. Elle# #eont en#uite écu"éée# "a de# "ont# acleu# et #eont "o!"ée# en -ue d’Dte taitée# ultéieue!ent. Dimensionnement du déssableur : Pou di!en#ionne ce de##a$leu ui e#t c>lindiue nou# a-on# fait l’h>"othè#e ue la cha)e h>dauliue était de (B ! %!2h et ue le te!"# de #é0ou était de 2.( !inute#. Connai##ant le dé$it ui e#t de 1*3*B ! %0 nou# a-on# ain#i "u calcule la #uface le -olu!e la hauteu et le dia!ète du dé##a$leu. •
Calcul de la #uface : Q *69.% G 1%.63 !2 &G Ch G (B
A-ec :
-
le dé$it !o>en "a te!"# #ec 4! %h5 Ch la cha)e h>dauliue 4! %!2h5 & la #uface du de##a$leu 4! 25
•
Calcul du -olu!e :
-
1%
G H t# G *69.% H
2.( % *B G 26.1 !
A-ec :
-
le -olu!e du de##a$leu 4! %5 le dé$it !o>en "a te!"# #ec 4! %h5 t# le te!"# de #é0ou 4h5
•
Calcul de la hauteu :
-
=G
V S G
26.1 1%.63 G 2.B9 !
A-ec : -
= la hauteu du de##a$leu 4!5 le -olu!e du de##a$leu 4! %5 & la #uface du de##a$leu 4! 25
•
Calcul du dia!ète :
-
G
√
' S
π
G
√
' × 1%.63
π
G '.22 !
A-ec : -
le dia!ète du de##a$leu 4!5 & la #uface du de##a$leu 4! 25
Le dé#huileu a donc une #uface de 1%.63 ! 2 un -olu!e total de 26.1 ! % une hauteu de 2.B9 ! et a un dia!ète de '.22 !.
Dimensionnement du déshuileur : Pou le di!en#ionne!ent du dé#huileu ui e#t c>lindiue nou# a-on# é!i# l’h>"othè#e ue le te!"# de #é0ou était de 1B !inute# et la -ite##e a#cen#ionnelle de 1( !h. Ain#i + l’aide de ce# donnée# et du dé$it !o>en "a te!"# #ec nou# a-on# calculé la #uface le -olu!e la hauteu et le dia!ète du dé#huileu.
-
Calcul de la #uface : &G
-
Q va G
*69.% G '*.* !2 1(
Calcul du -olu!e : 1B
G H t# G *69.% H -
*B
G 11*.' !%
Calcul de la hauteu : 1'
V S G
=G -
11*.' '*.* G 2.( !
Calcul du dia!ète :
√
G
'S π G
√
' × '*.* G 3.3 ! π
Le dé#huileu a donc une #uface de '*.* ! 2 un -olu!e total de 11*.' ! % une hauteu de 2.( ! et a "ou dia!ète 3.3 !.
3. #oa&u!ation6!ocu!ation La coa)ulation7floculation e#t un "océdé ui "e!et d’éli!ine de# "aticule# ui ont une )ande #ta$ilité co!!e le# collode#. Il# ont une taille co!"i#e ente un nano!ète et un !ico!ète et #ont cha)é# né)ati-e!ent. La coa)ulation con#i#te + in0ecte un "oduit chi!iue dan# l’eau contenant le# "aticule# a""elé coa)ulant. Ce "oduit cha)é "o#iti-e!ent -a "e!ette de dé#ta$ili#e le# "aticule# et ain#i "e!ette une a))lo!éation de celle#7ci. La floculation -a facilite le# contact# ente le# "aticule# ui ont été dé#ta$ili#ée# lo# de la coa)ulation. Ce# "aticule# -ont alo# #’a))lutine et fo!e de# floc# ui "ouont Dte éli!iné# "a décantation. Pou éali#e cette éta"e de floculation il faut in0ecte un "oduit chi!iue a""elé floculant ui e#t un "ol>!èe. Le# "inci"aux coa)ulant# utili#é# #ont le #ulfate d’alu!iniu! l’alu!inate de #odiu! le chloue feiue le #ulfate feiue et le #ulfate feeux. La coa)ulation7floculation a lieu dan# de# $ac#. Chacun de# $ac# e#t a)ité de !anièe + $ien !élan)e le coa)ulant ou le floculant a-ec l’eau + taite. Dimensionnement coagulation-floculation : /ou# a-on# choi#i de ne "a# faie de coa)ulation l’éta"e de floculation #uffit a-ant la décantation. /ou# a-on# é)ale!ent choi#i de faie la floculation non "a# dan# un $ac !ai# dan# une canali#ation ui #e dii)e -e# le décanteu et ui contient de# a)itateu# #tatiue# de !anièe + $ien ho!o)énéi#e l’eau + taite a-ec le floculant "ou a-oi une $onne efficacité de la floculation. /ou# connai##on# la -ite##e dan# le tu$e elle e#t de B.2 !#. Le dé$it "a te!"# #ec e#te le !D!e il e#t de 1* 3*B !%0ou. Calcul de# di!en#ion# "ou un te!"# de #é0ou de 1( !inute# : - &uface : Q GuH&⟺S= u S =
*69.% 2 32B = 0.97 m
Avec : -
le dé$it "a te!"# #ec 4! %h5 1(
-
U la -ite##e dan# la canali#ation 4!h5 & la #uface de la canali#ation 4! 25
-
ia!ète :
G
-
'S
π
G
' × B.63
π
G 1.1 !
olu!e : G H t# 1( G *69.% H *B G 13'.* !%
-
Lon)ueu : LG
V S
13'.*
LG
B.63
G 19B !
Ta$leau éca"itulatif "ou difféent# te!"# de #é0ou : 15 minutes
20 minutes
30 minutes
Surface (m2)
B.63
B.63
B.63
Diamtre (m)
1.1
1.1
1.1
!olume (m3)
13'.*
2%2.9
2'B
Longueur (m)
19B
%'6.1(
%*B
D"a#rs nos $aleurs% les canalisations sont énormément longues& 'l nous faudrait beaucou# d"es#ace #our #ou$oir les installer et le cot serait éle$é& ous a$ons alors décidé de ne #as faire de floculation mais directement de la décantation #ar gra$ité&
85.
Décanteur $rimaire
Décantation : La décantation e#t un "océdé ui "e!et de #é"ae le# collode# ui #ont de# "aticule# #olide# ou le# !atièe# en #u#"en#ion 4 aua alo# le#
fo!eont de# $oue# u’il fauda extaie a-ec de# "u)e# tandi# u’+ la #uface du décanteu 4en #u-e#e5 #e tou-ea l’eau claifiée. Schéma de #rinci#e du décanteur #rimaire :
Dimensionnement du décanteur : Le décanteu ue nou# allon# di!en#ionne e#t un décanteu "aallélé"i"édiue. Le# donnée# telle# ue le te!"# de #é0ou et le dé$it en entée -ont nou# "e!ette de di!en#ionne ce décanteu. Le te!"# de #é0ou e#t de ( heue# et le dé$it en entée 4 e5 e#t de %'6.1( ! %h nou# l’a-on# di-i#é "a deux ca il était to" i!"otant. /ou# auon# alo# deux décanteu#. /ou# connai##on# é)ale!ent le ende!ent en dauliue ui e#t de 6% J. -
Calcul du -olu!e du décanteu : G e H t# G %'6.1( H ( G 1 3'(.3( ! %
G l H L H h A-ec : -
l la la)eu du décanteu - L la lon)ueu du décanteu - h la hauteu du décanteu n fixe en#uite ue la lon)ueu e#t é)ale + #ix foi# la la)eu et ue h G ( !ète#. l H ( H *l G 1 3'(.3( %B l2 G 1 3'(.3( lG
√
13'(.3( %B
G 3.* !
L G * H l G * H 3.* G '(.* ! /ou# auon# alo# deux décanteu# de 1 3'(.3( ! %. Il# feont '(.* !ète# de lon) et 3.* !ète# de la)e. Il# auont une hauteu de ( !ète#. Détermination du débit massi*ue de boue (+, massi*ue) en sortie du décanteur : Pou déte!ine le dé$it de# $oue# extaite# au fond du décanteu nou# utili#on# la cha)e en
dauliue de 6% J et le dé$it -olu!iue en eau entant dan# le décanteu 4e5 de 1*3*B !%0 il e#t alo# "o##i$le de déte!ine le dé$it -olu!iue en eau en #otie du décanteu. eau # G B.6% × 1*3*B G 1((9*9 !%0 Détermination du débit $olumi*ue en boues (+, $olumi*ue) en sortie du décanteur : 8 -olu!iue G 1*3*B 1((9*9 G 113%2 !%0 Détermination de la concentration en .S dans les boues en sortie du décanteur : M
II.
Procédés de traitement biologique
Le taite!ent $iolo)iue "e!et d’éli!ine la "ollution o)aniue #olu$le $iodé)ada$le dan# l’eau. La dé)adation de la "ollution e#t a##uée "a de# #ouche# $actéienne# ui -ont con#o!!e la !atièe o)aniue "ou coOte. Elle# #ont i!"liuée# dan# difféent# "océdé# #elon leu# caactéi#tiue#. Le# "océdé# aéo$ie# e)ou"ent le# ox>dation# de la !atièe o)aniue et l’aote o)aniue. Pou ce t>"e de "océdé le# $actéie# #ont dite# aéo$ie# c’e#t7+7die u’elle# ont $e#oin de diox>)ène "ou #u-i-e et #e dé-elo""e. La !atièe o)aniue #ea tan#fo!ée en $oue# #olide# ui #eont écu"éée# en C2 et en =2 tandi# ue l’aote o)aniue #ea ox>dé en nitate# /%7. Le# "océdé# anaéo$ie# e)ou"ent le taite!ent du "ho#"hate et la dénitification. Le# !icoo)ani#!e# i!"liué# dan# ce# "océdé# #ont anaéo$ie# : il# n’ont "a# $e#oin de diox>)ène "ou -i-e ou #ont "lacé# #ou# condition# #te##ante# "ou le# "ou##e + con#o!!e d’aute# #u$#tat#. Le# nitate# o$tenu# "écéde!!ent éa)i##ent "ou fo!e du diaote )aeux alo# ue le# "ho#"hate# #ont ca"tué# "a le# $actéie# "ui# é-acué# #ou# fo!e de $oue#. n di!en#ionnea le $a##in d’aéation néce##aie "ou éali#e l’ox>dation de la "ollution ca$onée et aotée le $a##in anaéo$ie "ou attende le# ende!ent# calculé# en a!ont et le# éui"e!ent# néce##aie# 4a)itateu# diffu#eu# d’ai5. 19
/aramtre m (gD,g.S&4) $ (gD,m3&4) ts(h) r obs (g.SgD,)
!aleurs limites B.2 B.( B.* 71.% %* B.9 1 B.9 1
Ta$leau éca"itulatif de# -aleu# li!ite# + atteinde
8. Bassin de *oues actiées /aramtres fi6és : Pou "ou-oi di!en#ionne le $a##in il e#t e##entiel de fixe uelue# "aa!ète# de $a#e. Le# donnée# cinétiue# de# $actéie# nitifiante# 4taux de coi##ance 4Q!ax5 taux de décè# 4Kd55 + 2B C nou# "e!ettont de déte!ine l’S)e de# $oue# !ini!al + utili#e 4 θ$ !in5. Ce# $actéie# "o##èdent la coi##ance la "lu# lente "a a""ot aux aute# i!"liuée# dan# le# aute# "océdé# : l’S)e o$tenu #ea donc !a0oé "ou a-oi celle ui #ea utili#é. Il faut é)ale!ent fixe la concentation en $oue# dan# le $a##in 45 et #a co!"o#ition en <& ui #e-ia de -aleu de con#i)ne + teni. Enfin le ende!ent de "oduction de $oue# 4h5 e#t fixé le "lu# haut "o##i$le "ou a-oi le dé$it de $oue# le "lu# éle-é "o##i$le. Paa!ète aleu Paa!ète aleu 7ma6 B.*( 0 %.( K)!% 8d B.B( 0 h B.* K)enne !ai# on décide de la con#e-e. A-ec cet S)e on calcule la cha)e !a##iue éli!inée et la "oduction de $oue# :
(
1
+ d
θb =#h$Cm− d%Cm= θb #h 1
)( =
1 (
+ B.B( B.*
)
= B.'2 g&'O / g(ES$
!
16
#ob" =
#h B.* = =B.'9 g(ES / g&'O 1+ b$d 1 + (∗B.B(
A-ec cet S)e on déte!ine le te!"# de #é0ou h>dauliue ui e#t lié + la concentation en $oue# dan# le éacteu la uantité de 8 con-etie# en $oue# et le taux de coi##ance de# !icoo)ani#!e#. #h$ ( Se − S ) #h$ ( Se − S ) B.*∗( 2(%− %B )∗B.BB1 ) = % θh= = =B.13% ! 1 1 1 + d $θh +d $ ) + B.B( ∗%.( ( θb θb
(
)
(
)
(
)
n o$tient un te!"# de "a##a)e "oche de ' h condition fa-oa$le "ou la !o>enne cha)e. A-ec ce te!"# et en connai##ant le dé$it 0ounalie on en déduit le -olu!e néce##aie "ou l’ox>dation. % V =Qv$θ* =B.13% ∗1*3*B = 2B%( m Pou -éifie ue note -olu!e e#t coect on calcule la cha)e -olu!iue du éacteu ui coe#"ond au flux de "ollution dan# ce denie. m&'O '3(B Cv = = =1.*' g&'O / m% $ ! V 26B3 Cette cha)e -olu!iue e#t to" éle-ée ce ui était "o##i$le -u ue note S)e de $oue# n’était "a# a##e éle-é. Ph>#iue!ent cela #i)nifie u’il > a to" de "ollution dan# le $a##in : le# !icoo)ani#!e# ne "eu-ent ox>de une uantité #uffi#ante de !atièe o)aniue + la -ue de leu te!"# de #é0ou dan# le $a##in. Pou di!inue cette cha)e il faut au)!ente le -olu!e du éacteu. /roduction de boues et rec9clage : Pou déte!ine la uantité de $oue# "oduite# il faut fixe le ende!ent de "oduction de $oue# ui coe#"ond + la uantité de $oue# "oduite# "a a""ot au #u$#tat dé)adé. n fixe ce "aa!ète + B.6 K)<&K)8. Q+$)+ #ob"= %Q+ $ )+=#ob" $ ( Se −S )= B.6∗1*3*B∗( B.29%− B.B% ) Q$ ( Se− S ) Q+$ )+ =2B%( g / !
En fixant la concentation en $oue# ue l’on #u""o#e é)ale au dou$le de celle dan# le $a##in on déte!ine le -olu!e 0ounalie de $oue# é-acuée#. 2B%( 2B%( Q+= = =261 m% / ! 2. ) 2∗%( Afin de "e!ette de !ainteni une cetaine uantité de $actéie# dan# le #>#tè!e il e#t néce##aie de ec>cle une "atie de# $oue#. Pou -alide l’h>"othè#e " G 2 nou# #o!!e# o$li)é# de fixe le# taux de eciculation + 1BB J "ou le# $oue# en excè#.
2B
m o$# C! Px 4"."5 3 4K)
b (4)
h (h)
! (m3)
,ableau réca+itulati- de" ré"ultat" de l’étude
On $eut oir 'u’en mu!ti$!iant !’A&e des *oues $ar <% on o*tient un o!ume de réacteur 'ui $ermet des $aram+tres a!ides. #e$endant% on o*tient un o*s non a!ide et ce!a est im$ossi*!e d’en o*tenir un *on% car ce!a reiendrait / diminuer !’A&e des *oues en mu!ti$!iant !’A&e $ar une a!eur inérieur / 8. On décide de conserer ces a!eurs. !olume ano6ie :
Le traitement des com$osés a2otés est associé / !Yé!imination des mati+res or&ani'ues. En eet% e!!e se dérou!e en éta$es 6 La nitriication% 'ui est anaéro*ie 6 La dénitriication% 'ui est aéro*ie Pou "ou-oi effectue la dénitification de l’effluent une one non aéée dite anoxie doit Dte "é-ue. La non7aéation !et le# $actéie# dan# de# condition# d’a"née. Pa con#éuent elle# "ui#ent l’ox>)ène néce##aie dan# le# nitite# le# tan#fo!ant en diaote )aeux. Le -olu!e e#t calculé en fonction de la cinétiue de dénitification ui lui7!D!e dé"end du a""ot /TV8. .,/ *B.( = = B.21 &'O 29% Co!!e le a""ot e#t inféieu + B.% on "eut a""oche la -ite##e de dénitification + 23 !)/%)<&h. Un aute facteu e#t la uantité d’aote + dénitifie ca une "atie e#t éli!inée "ou l’éuili$e nutitif. Cette denièe "eut Dte e#ti!ée + "ati du ca$one a##i!ila$le "a le# $actéie#. U#uelle!ent cela coe#"ond + ( J de la 8. . dénit = .e −BB( &'O− ." =*B(−BB(∗2(% −1(=%2.9( mg / L Le -olu!e anoxie "eut Dte calculé . dénit ∗1BBB %2.9(∗1BBB V anoxie = = =16% m % v ∗ ) ∗B.3(∗2' 2.3∗%.(∗B.3( ∗2' n "eut con#tate ue ce -olu!e ne e"é#ente ue * J du -olu!e total #oit 2 foi# !oin# ue ce ui e#t "éconi#é 4ente 1( et 2( J5. Ceci e#t no!al co!"te tenu de no# é#ultat# "écédent# : le ende!ent de con-e#ion de# !icoo)ani#!e# était 2 foi# "lu# fai$le ue la -aleu "éconi#ée 4B.'( K)
21
•
Sc3é#a $e ,rinci,e 4
89:95 m;j W Se =; m&L W S ;5 m&L W , ;%4 &L W ,$ : &! W s 89<4 m;j W r 8984 m;j W $ :%9 m;j W ,$ : >&m; Demande en o69gne : Pou éali#e cette dé)adation il faut founi de l’ox>)ène. La de!ande en ox>)ène coe#"ond + la uantité d’ox>)ène néce##aie "ou ox>de une cetaine uantité de "ollution. Pou la calcule on fixe la con#o!!ation #"écifiue d’ox>)ène + 1 K)2K) 8. n déte!ine le dé$it !a##iue de diox>)ène "ou taite la "ollution ca$onée : 0 0 mO 2= a $ Q $ ( Se −S )+ b $ ) $ 1(VS$Vaérobie m O 2=B.*∗1*3*B∗( 29%−%B )∗B.BB1 + B.B9∗%.(∗B.3(∗%%6( mO 2=%2(% g / ! =1%* g / h
/éan!oin# il > a un aute "océdé aéo$ie dan# le $a##in : la nitification. Il faut en teni co!"te dan# le calcul. Pou cela on utili#e la fo!ule #ui-ante 0 mO 2 ='.(3∗ Q ( [ . ] e −[ . ] " )− B.1∗ 2x −1.'2∗ 2x
[
]
m B2 = '.(3∗[ 1*3*B∗( *B.( −3 )∗B.BB1−B.1∗16B9 ]−1.'2∗16B9 0
0
mO 2 =(22 g / ! =21.3( g /h Ce"endant on n’utili#e "a# de diox>)ène "u !ai# de l’ai. Il faut donc !a0oe le dé$it "écédent.
22
mair =
m O 2 + m O 2 0
21.3( + 1%*
B.21
B.21
=
=3(1 gair / h
Finale!ent on con-etit ce dé$it !a##iue en dé$it -olu!iue C/TP. mair 3(1 Qair = = =(91 .m % / h 3 C.,2 1.26 L’ox>)énation #ea effectuée "a de# diffu#eu# d’ai AUATU8E de la !aue Euo"elec. Ce# diffu#eu# #ont de fo!e c>lindiue et diffu#ent de fine# $ulle#. En #u""o#ant le ende!ent d’ox>)énation + 13 J il nou# faudait %'2 diffu#eu# in#ufflant 1B / m; d’ai "a heue. Dé#hos#hatation : Eli!ine le# "oduit# "ho#"hoé# e#t e##entiel "ou é-ite le "héno!ène d’euto"hi#ation. Il# #ont #ou# 2 fo!e# : le "ho#"hoe o)aniue et le# "ho#"hate# éuni# #ou# l’a$é-iation Pt. Pou le di!en#ionne!ent on con#idèea ue l’effluent ne contienda ue de# "ho#"hate#. eux "océdé# #ont "o##i$le# : le taite!ent "h>#ico7chi!iue et le taite!ent $iolo)iue. an# le "e!ie ca# il #’a)it d’une coa)ulation de# $oue# "ho#"hatée# alo# ue le #econd utili#e de# $actéie# en #ituation anaéo$ie. n choi#ia la "e!ièe !éthode ca il #’a)it de la !éthode la "lu# utili#é et la !oin# #en#i$le aux -aiation# de "aa!ète#. Le coa)ulant etenu e#t une #olution de chloue de fe + 1' J ca il e#t !oin# che. 2tra4té =( 3.91−2 )∗B.BB1∗1*3*B =%3.' g / ! &ébit 5eCl %= 2 traité ∗ 6atio =%3.'∗12.6=1.2* t / ! =%2.' g / h
hoi6 technologi*ues : Le taite!ent $iolo)iue #e déoulea #elon le "océdé
#omme !e *assin est un $ara!!é!é$i$+de% i! aut ixer !a auteur de !’oura&e () et !a !on&ueur entre !es cicanes (L) ou !a !ar&eur (!). On ait arier !a auteur jus'u’/ ; m et ! est ixé ar*itrairement / ; m. V entrechicane" S S= L= h
H 5#6
l
l 5#6
S 5#>6
L 5#6
l !o!ale 5#6 2%
2 ? <
; ; ;
;8; 849 85<
85< 4 ;4
;5 ;5 ;5
Le# a)itateu# choi#i# #ont le# a)itateu# flottant# EURenne une "ui##ance di##i"ée de %B X! % "e!et un $on $a##a)e a-ec une tu$ine. 2 di""i+é =
2 11BBB = =%( 7 / m % V entre chicane" %11
Le #ché!a no!ali#é du éacteu $iolo)iue e#t "é#ent #u l"anne6e 1.
88.
#!ariicateur secondaire
Le claificateu #econdaie "e!etta de écu"ée le# $oue# fo!ée# dan# le taite!ent $iolo)iue. Pou #i!"lifie la dé!ache de calcul on choi#it un claificateu $ara!!é!é$i$édi'ue.
Nous saons 'ue !a itesse de !’eau dans !e décanteur doit 1tre com$rise entre 8 et 8.4 m. On ixe !a itesse mo7enne% soit 8.4 m On ca!cu!e !a surace au so! " 2. Q 2∗1*3*B 8 = = =1113 mY u 1.2(∗2' Pour !a coni&uration du décanteur% on ixe !a auteur d’oura&e / m $our aoir un écou!ement &raitaire. Un ra$$ort de 9 entre !a Lon&ueur et !a !ar&eur est ixé. 8 = * l ∗l% l =
√ √ 8
*
=
1113 *
=1' m
n en déduit la lon)ueu du claificateu #oit 92 !. Au final nou# o$tenon# un claificateu de 92 ! de lon) "ou 1' ! de la)e a-ec une hauteu de 2 !.
8.
@éseroirs tam$ons
/ote in#tallation de taite!ent co!"otea deux é#e-oi# ta!"on# ui "e!ettont de é)ulai#e le# dé$it# tout au lon) du "océdé. Pou cela nou# allon# de-oi fixe le te!"# de #é0ou de l’effluent afin d’é-ite la décantation de# "aticule# dan# ce# $a##in#. Le "e!ie é#e-oi e#t #itué en a!ont du "océdé a"è# le dé)illa)e )o##ie afin d’é-ite ue le# )o##e# "aticule# ne #’accu!ulent au fond du $a##in et di!inue #on -olu!e. Ce"endant l’eau ai-ant dan# ce $a##in #ea tout de !D!e cha)é de
cela nou# nou# $a##on# #u le dé$it "a te!"# #ec et fixon# la hauteu et la la)eu de l’ou-a)e. Volume &ébit = V =Q×t" tem+ de"é!our
V =l × L × h ⇔ L =
Bassin 8 Bassin
Tem$s de séjour (min) 84 8=5
Qo!ume (m;) 8:<.4= 53;.<
V l ×h
Lar&eur (m)
auteur (m)
4 84
<
Lon&ueur (m) 8:.4 ;<.=3
Pour !e $remier *assin% i! est im$ortant de connaitre !a itesse de !’e!uent ain de oir si !es $articu!es de !’eau ont décanter. Dans ce cas% nous o*tenons une itesse de 8%89 mmin% ce 'ui est tr+s ai*!e est ne nous $ermet $as d’1tre en ré&ime tur*u!ent% !es &rosses $articu!es ont donc se dé$oser au ond et notre *assin tam$on serait un décanteur. Nous aons donc décidé $+enlever le ,re#ier 'assin !a#,on e! $e %ar$er sele#en! le secon$ $on! la vi!esse es! #oins i#,or!an!e ,is@+il es! ,lacé a,r"s la $écan!a!ion ,ri#aire e! l+ea arrivan! ne con!ien! $onc ,ls $e )ES=
P?@TIE II " 0ILIE@E BOUES Le# $oue# #ont taitée# en #tation d’é"uation #elon leu natue : • 8oue "i!aie 4a!a# de #ico7chi!iue • 8oue #econdaie 4a!a# de !icoo)ani#!e#5 : "o-iennent du taite!ent $iolo)iue Le# $oue# i##ue# d’une #tation d’é"uation "eu-ent Dte éli!inée# #elon difféent# !o>en# tel# ue la !i#e en décha)e la -aloi#ation a)icole l’incinéation ou encoe la -aloi#ation "a !éthani#ation. /ou# a-on# choi#i ce denie taite!ent ca il "e!etta de "oduie du $io)a 4éne)ie enou-ela$le5.
2(
I. énéra!ités sur !a métanisation La !éthani#ation e#t un "oce##u# natuel de dé)adation de# déchet# o)aniue# 4#olide# ou liuide#5 en l?a$#ence d?ox>)ène due + l’action de !ulti"le# !ico7o)ani#!e# 4$actéie#5. La !éthani#ation "oduit du $io)a 4!éthane Z diox>de de ca$one5. Pa #é"aation de# deux con#tituant# le !éthane o$tenu -a #u$i une co!$u#tion afin de "oduie de l?éne)ie the!iue ou électiue. A la fin du "oce##u# il en e##ot un di)e#tat ui e#t un "oduit tè# iche en élé!ent# o)aniue# et ui "eut Dte -aloi#é co!!e fetili#ant #u de# teain# a)icole#. La !éthani#ation "e!et de taite de# e0et# -aié# co!!e le# #u$#tat# a)icole# 4dé0ection# ani!ale# déchet# !aaOche# et cééalie# é#idu# de cultue#@5.
II. Mise en $!ace de !a métanisation $our notre $rocédé Dans notre cas% ce sont !es *oues de !a station dYé$uration ormées !ors de !a décantation $rimaire et !ors de !a décantation secondaire 'ui suit !e *assin dYaération 'ui seront traitées $ar métanisation. #es *oues orment !a *iomasse com$osée de micro6 or&anismes. En sortie des décanteurs% nous considérons 'ue notre su*strat est un !i'uide é$ais. Nous a!!ons donc eectuer une métanisation en oie !i'uide car nous considérons 'ue !a siccité de nos *oues initia!es est com$rise entre < et 9R. En eet% !a oie !i'uide est $rii!é&iée !ors'ue !’on a un su*strat aec une siccité inérieure / 85R. Nous aons a!ors ait !e coix de $artir sur un $rocédé de *iomasse !i*re car !e su*strat est rice en mati+re en sus$ension. Nous aons coisi de $artir sur un réacteur a&ité $ar recircu!ation de *io&a2. La métanisation sera du t7$e méso$i!e aec une tem$érature d’eniron ;4V#.
8. #onditions o$ératoires Pour !e onctionnement du di&esteur% i! est nécessaire de contrZ!er diérents $aram+tres 'ui conditionnent !a métanisation. Le ,H [ Le $ est !e $aram+tre $rinci$a! 'ui conditionne !a métanisation% i! sera com$ris entre 9.4 et =.4 $our $ermettre une croissance suisante des *actéries. En eet% un $ tro$ é!eé ou tro$ ai*!e $eut ini*er !es *actéries métano&+nes essentie!!es / !a $roduction du *io&a2. Te#,éra!re [ La tem$érature est un $aram+tre im$ortant $our !a métanisation. En eet% i! aut 'uYe!!e soit ada$tée au dée!o$$ement des microor&anismes (ici autour de ;4V#). Lalcalini!é [ L’a!ca!inité est dGe aux *icar*onates (é'ui!i*re des diérentes ormes du #O dissout). #e $aram+tre $artici$e au $ouoir tam$on $uis'u’i! $ermet de maintenir !e $ 2*
sta*!e. Les Aci$es ras 7ola!ils [ I!s sont $roduits au cours de !Yacido&én+se% ce sont !es $rinci$aux ini*iteurs. LYaccumu!ation dY?Q entraine une *aisse de $ 'ui ini*e !es *actéries métano&+nes censées !es transormer en métane. Les n!ri#en!s [ Le suii des nutriments est essentie! $our maintenir une *iomasse constante et $ermettre une croissance des micro6or&anismes tout au !on& de !a di&estion.
Te#,s $e séor 3y$rali@e
C3ar%e or%ani@e
Le tem$s de séjour 7drau!i'ue corres$ond / !a durée téori'ue du contact entre !Ye!uent et !a *iomasse. I! re$résente !e ra$$ort entre !e o!ume du réacteur et !e dé*it dYa!imentation. La com$osition des mati+res $o!!uantes est !e $!us souent com$!exe et aria*!e. I! est $ossi*!e de caractériser &!o*a!ement !es su*strats / traiter $ar !a car&e or&ani'ue.
. Dimensionnement du $rocédé de métanisation " Pour !a i!i+re de traitement des *oues% nous aons coisi de mettre en $!ace une $remi+re éta$e dYé$aississement sur ta*!e d’é&outta&e $our au&menter !a concentration en *oues et $our en!eer !’eau. Ensuite% i! 7’aura !e di&esteur 'ui $ermettra !a $roduction de *io&a2 (métane \ #O). Pour inir% i! 7’aura une dés7dratation $ar i!tre / *ande ain de concentrer !es *oues aant de !es uti!iser comme erti!isant sur !es terres a&rico!es. E!a,e $+é,aississe#en! ,ar !a'le $é%o!!a%e
I! sYa&it de !a $remi+re éta$e de traitement des *oues ain de !es concentrer. En eet% !es *oues sortent de !a station dYé$uration aec une siccité tr+s ai*!e% i! est donc nécessaire de !es é$aissir $our au&menter !eur masse de mati+re s+ce et diminuer !e $ourcenta&e dYeau. #ette éta$e $eut com$rendre !Yajout de !ocu!ant or&ani'ues de s7nt+se ($o!7é!ectro!7tes)% ain de aci!iter !a sé$aration des $ases so!ide et !i'uide des *oues.
23
Epaississement des boues sur table d’égouttage
I! est nécessaire de déterminer !es caractéristi'ues de !’é$aississeur% $our ce!a nous nous sommes *asés sur !es $erormances issus de !’insta!!ation rée!!e. Préa!a*!ement% nous aons ca!cu!é !e !ux de *oues mixtes sortant de nos deux décanteurs et a!!ant dans !’é$aississeur " me m*oues$rimaires \ m*ouessecondaires < <=5 \ 8 35= 9 ;== >&j e *oues$rimaires \ *ouessecondaires 88:;. \ :.9 8<<4.= m ;j En sortie de nos deux décanteurs% nous aons donc $u ca!cu!er une concentration en MES 'ui est de " ]MES^e
Qme Qve
*%99 1''(.9
<.< >& m ;
rAce aux données de !’insta!!ation rée!!e% nous aons coisi " ]MES^s <;.9 >&m; Nous $ouons donc dire 'ue !e !ux de *oue sera diérent en entrée et en sortie de !’é$aississeur. Nous aons é&a!ement déterminé !e dé*it d’eau / é!iminer !ors de !’é$aississement en onction des résu!tats o*tenu sur !’insta!!ation rée!!e. Nous aons coisi d’é!iminer 3; R d’eau et de &arder : R de *oues. eau 5.3; _ e 5.3; _ 8 <<4.= 8 ;<<.9 m ;j Le dé*it de *oues sortant de !’é$aississeur est donc de " * 8 <<4.= 8 ;<<.9 858. m ;j E!a,e $e ,ro$c!ion $e 'io%a 4 $i%es!er
Les *oues maintenant é$aissies ont donc 1tre di&érées dans un di&esteur. ? $artir du dé*it de *oues (*) et en considérant un tem$s de séjour (ts) dans !e di&esteur de 4 jours% 29
on o*tient !e o!ume du di&esteur. Qdi&esteur * _ ts 858. _ 4 4;5 m ; On majore !e o!ume du di&esteur de 4R $our 1tre sGr 'ue !a $roduction de *io&a2 se $asse correctement. On o*tient donc un o!ume de di&esteur de ; 89; m ;. Nous $ouons / $résent ca!cu!er !es dimensions du di&esteur. Pour ce!a% nous !e considérons c7!indri'ue et nous a!!ons $rendre une auteur é&a!e au diam+tre. ' ×Vdige"teur ' ×%1*% ∛ D ∛ π π
84.3 m
Nous $ouons é&a!ement ca!cu!er !a $roduction de métane dans !e di&esteur. Pour ce!a% nous aons récu$érer !e $ouoir métano&+ne (Pm) des *oues d’é$uration 'ui est de 4 m; #<Tsu*strat. Pour !e ca!cu! du dé*it massi'ue de *oues arriant dans !e di&esteur% nous aons ait !’7$ot+se 'ue !a masse o!umi'ue des *oues était $roce de ce!!e de !’eau% soit 8 555 >&m ;. P#< Pm _ m 5.54 _ 858. _ 8 555 4;5 m ;j Nous considérons 'ue !a $roduction de métane o*tenue corres$ond / 95R de !a $roduction de *io&a2 tota!e (#< \ #O)% i! est a!ors $ossi*!e de déterminer !e dé*it de *io&a2 tota! " Ptota!e P#< 5.59 4;55.59 < 89 m ;j P#O Ptota!e 6 P#< < 89 6 4;5 8 9=9 m ;j Nous considérons 'ue dans !e di&esteur% 45 R de MES $résentes / !’entrée sont entraFnées $ar !e *io&a2. Nous aons donc " MESe <;.9 >&m ; MESs 5.4 _ <;%9 8.= >&m ; Le dé*it de *oues en sortie du di&esteur est é&a! au dé*it de *oues en entrée du di&esteur soit de 858% m ;j. En% eet% !ors de !a réaction de métanisation% !e dé*it de *oues reste !e m1me / !a sortie% seu! !a concentration en MES a can&ée. Le *io&a2 $roduit est eno7é dans une unité de co&énération o` i! sera *rG!é $our $roduire de !’é!ectricité et de !a ca!eur. Pour !a co&énération% des moteurs / &a2 ou des tur*ines / &a2 $euent 1tre uti!isés. Dans notre cas% nous uti!iserons un moteur / &a2 car i!s ont de mei!!eurs rendements é!ectri'ues $our des *io&a2 rice en métane comme c’est !e cas dans notre $rocédé. Calcul de l’énergie pouvant être produite par le biogaz en un an :
Etot P#I#< _ Q#< Nous connaissons !e o!ume de métane $roduit en un jour% ainsi !e o!ume de métane $roduit en un an est de 3; <45 m ;. Le P#I du métane est de 3%3< >m; Etot 3.3< _ 3; <45 3 8:3 53; >
26
Calcul de l’énergie valorisable produite par le biogaz en un an :
Ea! Etot _ 5%34 5.34 _ 3 8:3 53; = :5 8;= >
Calcul de l’énergie fournie par le biogaz en une heure et choix du moteur :
E Ea! (;94 _ <) = :5 8;= (;94 _ <) 334 b Un moteur est conu $our onctionner entre 45R et 855R aec un rendement o$tima! autour de :4R. On cerce donc un moteur aec une $uissance d’eniron 8;: b $our 1tre sGr. Le constructeur Eneria#at nous a $ermis de coisir !e moteur adé'uat &rAce / !a $uissance ournie $ar !e *io&a2. Nous aons coisi !e moteur #8:5 89 8495 > 'ui ournit une $uissance de 8 49: b% aec une consommation en éner&ie de ; :;3 b P#I. Le rendement é!ectri'ue est de <8%: R et !e rendement de co&énération de =;%9 R. ?insi% nous $ouons déterminer !e rendement termi'ue du moteur 'ui est de <%; R. Nous $ouons donc ca!cu!er !a $roduction annue!!e d’é!ectricité et de ca!eur " Ee! Ea! _ 5%<8: ; 9;9 3= > e! Et Ea! _ 5%<; ; 9== 98= > t On $eut maintenant retirer !a consommation $our !e caua&e du di&esteur (;4V#) et !’autoconsommation de !’unité de métanisation en é!ectricité. On $ourra donc trouer !’é!ectricité 'ui $ourra 1tre endu et !a ca!eur 'ui $ourra 1tre uti!isée. Ee! (ente) Ee! _ 5%3 ; : 99= > e! Et (a!orisation) Et :<8== ; <8< <;5 > t E!a,e $e $és3y$ra!a!ion ,ar Fil!re G 'an$e 4
Une ois !a di&estion des *oues eectuée dans !e di&esteur% on récu$+re !e di&estat corres$ondant aux *oues di&érées. #e di&estat a su*ir une dés7dratation aant sa a!orisation. Dans certain cas% i! est nécessaire dYajouter des $o!7m+res de aon / aci!iter !Yé!imination de !Yeau interstitie!!e contenue dans !a *oue. En eet% ces $o!7m+res $ermettent de !ier !es !ocs de *oue entre eux.
%B
Déshydratation des boues sur filtre à bande
#omme $our !’éta$e d’é$aississement% nous nous sommes *asés sur !es données de !’insta!!ation rée!!e. Nous aons donc $ris une concentration en MES en sortie du i!tre / *ande é&a!e / 8;;. >& MESm ;. Pour déterminer !es dé*its en sortie du i!tre / *ande% nous aons uti!isé !es données de !a station rée!!e. #Yest / dire% =5 R du dé*it entrant dans !e i!tre / *ande corres$ond au dé*it dYeau en sortie du i!tre% et donc% 5 R du dé*it entrant corres$ond au dé*it de *oues. *s 5855 _ * 5855 _ 858% 5%< m ;j (di&estat) eaus * 6 *s 858% 65%< =5%39 m ;j Suite / cette dés7dratation nous o*tenons un di&estat com$osé / 8;; >& MESm ; aec un dé*it de 5%< m;j. #e di&estat serira de erti!isant $our !es terres a&rico!es (demande de $!an d’é$anda&e). En reance% !e o!ume dYe!uent rejeté soit !Yeau contenue dans !es *oues sera reno7ée en t1te de station dYé$uration $our su*ir / noueau un traitement. Sc3é#a 'ilan ,rocé$é $e #é!3anisa!ion
A,,areils a;iliaires nécessaire ,or la #ise en ,lace $ ,rocé$é $e #é!3anisa!ion
%1
I! est nécessaire de $réoir des si!os de stoc>a&e dans notre i!i+re. En eet un réseroir tam$on est nécessaire $our ré&u!ariser !es dé*its de *oues $rimaires et secondaires aant !eurs arriées dans !e $rocédé de métanisation. Deux $om$es seront nécessaires $our éicu!er !es *oues des décanteurs $rimaires et secondaires jus'uYau *ac tam$on et une derni+re jus'uY/ !Yé$aississeur.
III. ?anta&es et inconénients La métanisation est un $rocédé 'ui $ermet dYéiter dYune $art !a mise en décar&e ou !Yincinération des *oues et dYautre $art de réduire !es o!umes et !es 'uantités de décets / traiter. Le métane est $roduit nature!!ement $ar !e *iais de !a métanisation% cYest une source dYéner&ie renoue!a*!e. #Yest donc un $rocédé a!ternati $ar ra$$ort / dYautre $rocédés uti!isant de !Yéner&ie ossi!e. #e$endant !a métanisation / tout de m1me des inconénients% en eet% !e coGt dYune insta!!ation est tr+s aria*!e se!on sa tai!!e et sa coni&uration. La &estion et !a maintenance de ce t7$e d’insta!!ation est é&a!ement / $rendre en com$te !ors de !a mise en $!ace du $rocédé. De $!us% !a transormation *io!o&i'ue réa!isée $endant !a métanisation $eut conduire / une orte $roduction de sous6$roduits (S% N<...). Un traitement doit donc 1tre $ris en com$te $our é!iminer ces sous6$roduits.
P?@TIE III " 0ILIE@E ODEU@S I.
#a!cu! de dimensionnement 8. Données
Le# eaux u#ée# de# #tation# d?é"uation #ont #ou-ent #ouce# d’odeu# dé#a)éa$le# due + la "é#ence de co!"o#é# odoant# tel# ue ceux #oufé# ou $ien aoté# ce ui "eut en)ende de# dé#a)é!ent# "ou le# "o"ulation# en-ionnante#. Pou é-ite ce "o$lè!e le# #tation# d’é"uation "eu-ent !ette en "lace de# #olution# afin de taite ce# odeu# co!!e "a exe!"le l’a$#o"tion l’ad#o"tion la $io filtation. Le choix de la techniue la "lu# ada"té e#t en )énéal déte!ine en fonction du dé$it et de la concentation de l’effluent )aeux. Pou note "o0et nou# a-on# choi#i de !ette en "lace l’a$#o"tion. L’a$#o"tion con#i#te + tan#fée le ou le# co!"o#é# + é"ue de l’ai dan# la "ha#e liuide. Le tan#fet du co!"o#é + éli!ine "eut7Dte une #i!"le a$#o"tion "h>#iue $a#ée #u la #olu$ilité du co!"o#é dan# la "ha#e liuide. Toutefoi# l’a$#o"tion "eut au##i Dte chi!iue "a l’a0out d’un éactif ui -a "e!ette d’au)!ente la #olu$ilité du co!"o#é + éli!ine dan# la "ha#e liuide. Le choix du #ol-ant e#t donc un élé!ent e##entiel "ou "e!ette une a$#o"tion efficace. L’ai + la #otie de note &TEP e#t co!"o#é de7 /= % =2& R= C=%&= et ai-e + un dé$it de %2
3( BBB ! %h. Pou !ette en "lace le taite!ent % colonne# #eont éali#e. Une "e!ièe étant un la-a)e acide 4"=G2.(5 "ou éli!ine le# co!"o#é# aoté#. Un deuxiè!e "ou éli!ine le# co!"o#é# #oufé# )Sce + un la-a)e $a#iue 4"=G65. Et une toi#iè!e "ou éali#e une ox>dation. Le dé$it de# #olution# de la-a)e e#t de 2BB! %h et "ouont Dte a##i!ile + de l’eau. L’=EPT e#t donnée + B.( et le /ET +1B. % 3air =1.26 g / m ⇔ 1.26 × 3(BBB =6*3(B g / h 3eau= 1BBB g / m ⇔ 1BBB× 2BB=2BBBBB g / h %
Schéma de principe de la colonne d’absorption a2 é$uré
Entrée
. Diam+tre a$$roximati de !a co!onne Afin de déte!ine le dia!ète de la colonne nou# de-on# tout d’a$od défini un dia!ète Sortie Li'uide a""oxi!atif. Pou cela nou# fixon# - )G1!# & a++arent =
√
Q ' × = v g π
& d < =B.*' m
√
3(BBB %*BB 1
×
'
π
=(.1( m
9
;. #oix du &arnissa&e d étant é)al + B.*'! nou# choi#i##on# un )ani##a)e + anneaux Ra#chi) en !étal dont le# caactéi#tiue# #ont é#u!ée# dan# le ta$leau #ui-ant : D
!itesse
ombre d"éléments #ar
Surface s#écifi*ue
Degrés de $ide ᵋ
%%
litres mm 51
!# 2
*.BB
a !Y!% 1BB
B.6'
<. Détermination de !a itesse de traai! Afin de déte!ine la -ite##e de ta-ail nou# calculon# 8 ui -a nou# "e!ette d’o$teni "a lectue )a"hiue A )Sce auuel nou# "ouon# déduie celle7ci. 2BBBBB
√
3 9 L ' = × = 9 3 L
%*BB 6*3(B
×
%*BB
√
1.26 1BBB
=B.B3'
Pa lectue )a"hiue AGB.1' : =
√
8
%
g $ < B × = B.2 a=
39 $; 3 L L
√
%
B.1' 6.91 ×B.6' × =2.63 m / " 1.26 B.2 1BB $1 1BBB
B.* ×2.63 < v travail < B.3( ×2.63 1.9 < vtravail < 2.2 v travail= 2m / "
n choi#it
4. Détermination du diam+tre de !a co!onne & colonne=
√
Q ' × = v g π
& d < = B.'* m 9 ( =
Q L S×a
=
√
3(BBB %*BB 2
×
'
π
=%.*' m
2BB =B.16 2 π ×%.*' ×1BB '
9. auteur
* = *E2, × .E, =B.( × 1B =( m
*E2, B.( *E2, ( m )= d ( m ) ⇔ = = =B.1 d (.1 Co!!e un ton[on a une hauteu !axi!u! de *! et ue note auteu !axi!u! fait (! nou# %'
choi#i##on# de faie un #eul ton[on "a colonne.
:. #oix des é!éments de !a co!onne Afin de choi#i le# élé!ent# de la colonne nou# de-on# nou# éfée + de# fiche# con#tucteu dan# le#uelle# le# élé!ent# #ont cla##é# #elon leu dia!ète no!inal. En echechant dan# le# fiche# nou# nou# #o!!e# endu co!"te ue le dia!ète de %.*' ! e#t \ ho# no!e# ] donc il con-ient de faie ' colonne# en "aallèle. Pou cela nou# di-i#on# la #ection et le dé$it de l’ai "a '. 2 2 π× & π ×%.*' S= = =1B.' m2 ' '
√ √ S
& =
'
×' π
=
1B.' '
×'
π
=1.9 m
2
Q 2B.9 Q= = =(.2m% / " ' '
/ou# auon# ' colonne# a>ant un dia!ète é)al + 1.9 ! un dé$it d’ai é)al + (.2 ! %# et un dé$it de liuide é)al + B.B1( ! %#. /ou# choi#i##on# )Sce + ce# nou-elle# -aleu# le# élé!ent# #ui-ant# :
-
,rides 'S / 20 ; D 15 < =00 >S. , 1=&5 ; 1??= (@rou$a9 A au$in)
%(
Canali#ation ai Colonne
-
@ubes acier >S. , 3=&10 ;1??= (@rou$a9 A au$in)
•
Pou le# canali#ation# liuide#
•
Pou le# canali#ation# ai
%*
•
Pou la colonne
Pour coisir !es cana!isations des distri*uteurs (air et !i'uide)% nous aons ixé une itesse $our !e &a2 de 85ms et $our !e !i'uide de 8.4 ms. Nos ca!cu!s nous ont donné des a!eurs suiantes " Section $our !’air " 5.4 m Diam+tre $our !’air " 5.=8 m Section $our !e !i'uide " 5.58 m Diam+tre $our !e !i'uide " 5.88 m -
Bonds bombés t9#e (Ca#)
II.
0ice d’identiication de !a co!onne 6 s7nt+se 8. Identiication
om
olonne d"absor#tion %3
nité E /ression de fonctionnement Diamtre colonne
=.
Taite!ent de# odeu# d’une &TEP B Pe##ion at!o#"héiue 2B%' !!
#aractéristi'ue de !a co!onne
Fauteur de garnissage F./@ ature du garnissage
T>"e é!ention# éelle#
ombre de redistributeur
5m B.( Anneaux Ra#chi) (1 !! Acie 1BB !Y! % B.6' *L B
Le #ché!a no!ali#é de la colonne d’a$#o"tion e#t "é#ent #u l"anne6e 2
III. ?$$arei!s auxi!iaires Pou la !i#e en "lace du taite!ent de# odeu# un -entilateu doit Dte a0outé "ou a#"ie l’ai de la #tation afin de l’e!!ene dan# la colonne d’a$#o"tion. e "lu# une "o!"e d’ali!entation "ou le #ol-ant 4eau5 doit Dte a0outée afin de "e!ette #on !ou-e!ent dan# la colonne.
Di#ensionne#en! $e la ,o#,e $+ali#en!a!ion en solvan!
Co!!e nou# "ou-on# le -oi #u le #ché!a il #ea ici ue#tion de di!en#ionne une "o!"e "e!ettant de tan#"ote une #olution con#idéée co!!e de l’eau d’un $ac de #tocKa)e 0u#u’au #o!!et de note colonne d’a$#o"tion. %9
La lon)ueu éelle de la tu>auteie #ea de 2B! auxuel# on -a a0oute une lon)ueu éui-alente coe#"ondant + la "ete de cha)e de# difféent# a""aeil# de l’in#tallation : 1 Cé"ine : 1( ! 2 Ro$inet# / : 2 x B.6 ! 1 Ro$inet de é)la)e : ( ! 1 Cla"et de non7etou : 1( ! ( Coude# + 6B : ( x 9 ! 1 Ela)i##e!ent $u#ue : ( ! Pou une lon)ueu éui-alente totale é)ale + 91.9 !. Le dia!ète de note tu>auteie e#t G 11.' c!. Loi de 8enouilli ente le# "oint# 1 et 2 : 1
1
2
2
2 1 + 3 u 1 + 3gh 1 + >= 2 2 + 3 u 2 + 3gh 2 + ?2 1 −2 2
2
ici P1 G P2 u1 e#t né)li)ea$le h1 G B Ce ui nou# donne cette éuation #i!"lifiée : 1 2 >= 3 u 2 + 3gh2 + ?2 1 −2 2 A-ec u2 G 1( !.#71 et h2 G 3!. n cheche !aintenant
?2 1 −2 :
@ 2 L+ LeA ?2 = 3 u × 2 & n o$tient ^ + "ati d’a$aue# du no!$e de Re>nold# et de la u)o#ité a$#olue 4_5 : 3u& Re G G 131 BBB A-ec un Re tel ue celui7ci le é)i!e e#t un é)i!e tu$ulent. µ n "end une u)o#ité a$#olue "ou de l’acie inox>da$le du co!!ece : _ G B.B6 !! n o$tient ^ G B.B13 onc : B.B13 2B + 91.9 2 ?2 = × 1BBB× 1.( × −2 2 11.' ×1B ?2 =13B39 2a onc >=9*93% 2a Le calcul du /P&= n’e#t "a# néce##aie #u cette "o!"e ca elle e#t "o#itionnée en cha)e et fai# cicule de l’eau + 2BC la ca-itation n’e#t donc en aucun ca# "o##i$le ou en-i#a)ea$le ici. %6
> =
/ou# choi#ion# donc la "o!"e &I=I &u"e /o-a B*(1*B : ` G 1*9 !! et au é)i!e no!inal a-ec un ende!ent co!"i# ente 33 et 9B J.
'B
'1
'2
#ON#LUSION En conc!usion% !ors de ce $rojet% i! était 'uestion de dimensionner une station d’é$uration d’une ca$acité de 34 555 é'uia!ent6a*itants et un dé*it mo7en de 89 :95 m;.jour. ?$r+s aoir ait de nom*reuses recerces *i*!io&ra$i'ues sur !e traitement $rimaire et secondaire% nous aons dimensionner diérents oura&es " des *assins tam$ons ain de ré&u!er !e dé*it% un dé&ri!!eur &rossier et un in% un dé&raisseur et un dessa*!eur% des décanteurs% !e réacteur *io!o&i'ue% un métaniseur $our !e traitement des *oues% une co!onne d’a*sor$tion $our !e traitement des odeurs% une $om$e et une is sans in. race a ce!a nous sommes $arenus / atteindre !es normes de rejet ixées et / $roduire du *io&a2 aec un dé*it de 455 m ;jour et / traiter !es e!uents &a2eux 'ui $ourrait incommoder !e oisina&e. ?in 'ue tous !es oura&es s’im*ri'ues% 'ue !a circu!ation dans !a station d’é$uration $uisse se aire sans $ro*!+me% et ainsi $ar soucis d’er&onomie% nous aons réa!isé un $!an d’im$!antation $ermettant de isua!iser !’encainement des diérents é!éments. race / ce $rojet nous aons $u nous ami!iariser aec !es diérents oura&es d’une station d’é$uration ce 'ui nous a $ermis de dée!o$$er et diersiier !es connaissances 'ue nous aions $réa!a*!ement ac'uises sur !es $rocédés de !’enironnement. De $!us !es traaux ce ces derni+res semaines nous ont $ermis &a&ner en autonomie et de $araire notre traai! de &rou$e. ue!'ues diicu!tés ont été rencontré !ors de ce $rojet 'ue nous aons $u surmonter &rAce / des recerces $!us a$$roondie et !’aide a$$orté $ar !es tuteurs.
?NNE,ES '%
?nnexe 8 " Scéma norma!isé du réacteur *io!o&i'ue
?nnexe " Scéma norma!isé de !a co!onne d’a*sor$tion
''
'(
BIBLIO@?PIE #ours de traitement des eaux résiduaires ur*aines (?!exis MOTTET) #ours de dé$o!!ution (Nata!ie LES?UE) O*seratoire de !’eau. (588). 8st ed. ]$d^ Dis$oni*!e sur " tt$"eau.seine6et6 marne.r!i*rar7O*seratoire65886660i!ieres6rusti'ues ]Dernier acc+s !e 85 Dec. 589^. Dimensionnement du dessa*!eur6desui!eur ]en !i&ne^ Dis$oni*!e sur " tt$"m.enseeit.rtraaux*ei*eierecontentdimensionnement6du6dessa*!eur6 desui!eur ]Dernier acc+s !e 3 Dec. 589^. tt$".e!essia.comrex$!ication6du6$rocede6de6coa&u!ation6!ocu!ation.tm! tt$".uniersa!is.renc7c!o$edieco!!oides tt$".aide.*eaccuei!e$uration!e6onctionnement6de6!6e$uration!es6stations6d6 e$urationtraitement6$rimaire tt$"eco!ede!eau.eau6artois6$icardie.rs$i$.$$$a&eartic!e6im$rimfidgartic!e99 tt$"m.enseeit.rtraaux*ei*eierecontentdimensionnement6du6dessa*!eur6 desui!eur tt$".tecni'ues6in&enieur.r*ase6documentaire$rocedes6cimie6*io6a&ro6 t*io$rocedes6dans6!es6domaines6de6!6ener&ie6et6de6!6enironnement6 <89885metanisation6de6!a6*iomasse6*io4855metanisation6des6*oues6de6stations6d6 e$uration6ur*aines6*io4855ni85554.tm! tt$"metanisation.insa6rennes.rdeinition tt$"m.enseeit.rtraaux#D5<54*eiere<tm!*inomeStationge$uration.tm tt$"t$emetaire.e6monsite.com$a&esmetanisationonctionnement6de6!a6 metanisation.tm! tt$".*io&a26ener&ie6renoue!a*!e.inometanisationgscema.tm! tt$".*io&a26ener&ie6renoue!a*!e.inodecetsgnature.tm! tt$".connaissancedesener&ies.or&ice6$eda&o&i'uemetanisation tt$"metanisation.insa6rennes.rdeinition tt$".*ioener&ie6$romotion.r;9;=8!a6metanisation6des6*oues6de$uration6des6 eaux6usees tt$".amorce.asso.rmediai!erg$u*!icaaae=c6<*ed6<4e56*<5e6 :4*<8=d;8<:dt48g*ouesgdegste$gggtraitementga!orisationgeg!imination.$d '*
