Fonctionnement d'une station d'épuration
I pré traitement

                                    1. Le tamisage

     A. Généralités

Un tamisage fin est effectué par un dégrilleur automatique comportant un laveur et
un compacteur de refus intégré. Le dispositif de tamisage
réalise plusieurs phases en même temps :

      1°   tamisage fin

       2°   lavage

       3°   transport

        4°   compactage

        5°   essorage

        6°   emballage hygiénique

Les eaux usées passent au travers du tamis ,les matières grossières et fibreuses
sont alors retenues. Lorsque le niveau liquide déclenchement est atteint, une
spirale dégage les matières puis les transporte dans la zone de compactage et
d'essorage, elles sont ensuite déversées dans un conteneur; on peut également
ensacher directement les refus. Les eaux d'essorage sont renvoyées en tête de
station. Pour éviter les désagréments dus aux basses  températures d'hiver en
montagne, il apparaît intéressant d'équiper le tamis d'un dispositif de chauffage de
mise hors gel. Toutefois, pour une entière sécurité, nous ajouterons un by-pass du
canal de tamisage muni d'une grille manuelle de seuil de coupure 10 mm.
Dans une station conventionnelle on admet que la grille de by-pass peut avoir un seuil de
coupure trois fois supérieur à celui du tamisage fin (30 mm).
 
 

                                               2. Dimensionnement

Pour trouver un compromis entre l'emportement des particules et la perte de
charge due au tamis on pose 0.3< v <0.6 m/s; nous prendrons 0.6 m/s. Une
vitesse plus importante risquerait d'entraîner une perte de charge trop élevée (D H
= k.v²/2g), au contraire, une vitesse moins grande ne collerait pas les particules sur
le tamis.

La surface de la grille est définie par :

                        S = Qp (m3/s) / (v . O. C)

                     Équation 1 :Surface d'un dégrilleur

avec S : surface minimum de la grille en m²

v : vitesse de l'influent (0,6 m/s)

C : coefficient de colmatage (0,3 grille manuelle; 0,5 grille automatique)

O : espace libre entre les barreaux /(espace libre + épaisseur barreaux)

O = 10/(10+10) = 0.5

Soit :

S = 0,02 / (0,6 * 0.5 * 0.5) = 0.13 m²

Cette surface correspond à la surface filtrante, la surface verticale de filtration sera
inférieure dans la mesure où le tamis est incliné de 45°. Le fournisseur indique que
la hauteur amont à considérer pour un débit de 20 l/s est de 25 cm, soit en tenant
compte de l'inclinaison 35 cm. Le tamis forme un demi-cercle dont le périmètre
vaut 0,13/0,35 = 37 cm. Le rayon est donc 0,37/p =117 mm, d'où :

                        Diamètre du tamis = 234 mm
 
 

                                         3.Production de boues

Lorsqu'il s'agit d'une station d'ERU, comme c'est le cas ici, on peut estimer le
refus annuel de dégrillage par :

Volume annuel (litres/an) =15*nombre d'équivalent habitant/écartement (en cm)

                      Équation 2 : refus du dégrillage

Soit Volume = 7.5 m3 par an
 
 
 

       A.Canal venturi

Afin de mesurer le débit d'entrée dans la station, un canal venturi équipé d'une
mesure de hauteur par ultrasons est placé avant l'arrivée de l'effluent sur le
système de dégraissage dessablage. Le fabricant fourni la formule d'étalonnage
(confirmé par l'INSA de Lyon) suivante :

Q(l/s) = [0.01744 * L * H] 1.5 + (0.00091 * H)2.5

L = largeur à l'étranglement en cm

H = hauteur mesurée par la sonde ultrasonique en cm
 

B.. Dessableur-dégraisseur

     1. Généralités

Le dessablage porte généralement sur des particules de granulométrie égale ou
supérieure à 200 µm.

Le dessablage et le dégraissage sont effectués dans un même bassin. L'ouvrage
regroupe dans un même ensemble cylindro-conique .

       Le déshuileur, aéré dans sa partie centrale est raclé mécaniquement par un
     écumeur rotatif pour extraire les graisses et flottants dans la zone
     périphérique. (Il est impératif de racler en continu car les graisses se
     solidifient rapidement).

Ce dispositif (qui tend à se généraliser) profite astucieusement de la différence de
densité entre le sable, les graisses et l'eau. Les sables décantent tandis que les
graisses sont mises en flottation aidées en cela par un aérateur immergé diffusant
de fines bulles. Les graisses sont donc évacuées en surface, les sables accumulés
dans la partie conique basale sont repris par un dispositif de type air-lift. Les eaux
surnageantes et sous-nageantes de cet ouvrage sont évacuées vers une fosse toutes
eaux.

Un mélangeur-aérateur de type TURBOFLOT comporte un mobile centrifuge de
pompage qui permet :

  *   l'établissement d'un flux giratoire dans les zones basses de l'ouvrage,

  *   la création d'une zone de turbulence permettant de séparer les graisses des
     matières agglutinées,

  *   l'aspiration et la libération d'air sous forme de fines bulles permettant le
     rassemblement des graisses en surface.
 
 

            2. Dimensionnement

Le calcul est fait pour le dégraissage tel qu'on puisse satisfaire à une vitesse
ascensionnelle (correspondant en fait à une charge superficielle) de 15 m3/m2/h et
un temps de séjour de 10mn. Le débit de pointe de la station étant de 72,5 m3/h,
la surface du décanteur sera de 72.5/15 = 4.8 m², le volume (hors cône de
stockage des sables) sera de V = Q. ts = 72.5 * 10 / 60 = 12 m3.

d'où un diamètre = 2.5 m et une hauteur (hors cône) de H = 12/4.8 = 2.5 m

On vérifie alors que ce dimensionnement convient à la décantation des sables. La
vitesse de chute d'un sable fin de 100 µm est d'environ 15 m / h, la vitesse
ascensionnelle choisie étant de 15 m/h les fines particules de sable décanteront. On
admet généralement une charge de 50 m3/m2/h.

En régime de Stockes, on peut déterminer un diamètre critique des particules en
décantation tel que :

d = Ö (18µ.v/(g.(r s - r ) ))

Soit ici pour v = 15 m/h et r s = 1700 ==> Dcritique = 100 µm

Reg = r *v*dg / µ = 0.41, on est donc bien en régime de STOCKES

               3. Production de boues

En première approximation nous utiliserons les proportions suivantes :

Production de sable = 15 l/hab/an

Production de graisses = 1 kg/hab/an

soit :

Volume annuel de sable = 45 m3 ou 76.5 T (avec densité = 1.7)

Si l'on admet que la concentration des sables est de 10 g/l on aura à extraire un
débit de 76500/(10*365) =21 m3 / j

Production annuelle de graisses = 3 T

Si l'on admet que la concentration des graisses est de 100 g/l après stockage on
aura à extraire un débit de 3000/(100*365) = 80 l/j.

     C. Débit d'air

Le débit d'air en fines bulles à introduire pour la flottation des graisses est de
l'ordre de 10 m3/h.m3 d'ouvrage. Ce débit conduit à une concentration de 50g/l et
un rendement maximum de 20% sur les graisses.

Soit ici Qair = 10*12 = 120 m3/h

Pour l'entraînement des sables par air lift on propose un débit d'air d'environ
1.2m3/h.m3 de fosse à sable. Le volume de la fosse à sable est approximativement
de 7.5m3 donc :

                              Qair lift = 9 m3/h
 
 
 

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