Master en Hydraulique Urbainebib.univ-oeb.dz:8080/jspui/bitstream/123456789/7328... · Département...

الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبيةRépublique Algérienne Démocratique et Populaire

العلمي والبحث وزارة التعليم العالي Ministère de l’enseignement Supérieur et de la Recherche scientifique

Université Larbi Ben M’hidi Oum-El-Bouaghi

Faculté des Sciences et Sciences Appliquées

Département Hydraulique

Mémoire de Fin d'Etudes

En vue de l’obtention du diplôme de :

Master en Hydraulique Urbaine

Contribution à l’étude expérimentale du comportement physico-

chimique et rhéologique

des boues de la station d’épuration de la ville d’Ain Beida

Présenté par :

Mr. kraa Abd Elheq

Soutenu le : 21Juin 2017 devant le jury

Président du jury Melle.SEHTAL .S MCB

Examinateur Mr.TAMRABET .L MCB

Encadreur : Mr. SEKIOU .F MCA

….

Année universitaire : 2016 / 2017

Je dédie ce modeste travail en signe de respect et de reconnaissance à :

Mes parents pour ces sacrifices afin d’atteindre mon but.

Mes frères et mes sœurs.

Toute ma famille.

Tous mes amis : Abd el Ali, Amer, Houssam, Brahim, Bilal, Fathi,…etc.

Tout d’abord nous remercions Dieu tout puissant pour la patience, le courage, la santé, avec lesquelles nous avons pu finir

ce modeste travail.

Nous tenons à remercier vivement et profondément notre encadreur

Mr. SEKIOU Fateh pour son aide, ces conseils précieux. Nous avons beaucoup apprécié ses encouragements incessants durant la

réalisation du mémoire.

Nous remercions également les membres de jury Mme.SAHTEL sabah et

Mr.TAMRABET Lahbib pour leur participation à l’évaluation de ce travail

Sans oublier tous les responsables et les enseignants du département de

Hydraulique qui ont contribué à notre formation.

Nos remerciements également tous le personnel de la Station d’épuration de

D’Ain Beida en particulier :

ME.ELLIHOME rafik, Mr.BOUGAFA hamza Mr.AGUEB fouzi, Mr.MERAZKA Tarek

Enfin, nous remercions également toutes les amies pour leurs

soutiens et leurs encouragements

SOMMAIRE

INTRODUCTION GENERALE ........................................................................................ 1

CHAPITRE I

GENERALITE SUR LES EAUX USEES ET LES PROCEDES D’EPURATION

I.1 Introduction ...................................................................................................................... 2

I.2. Définition des eaux usées : .............................................................................................. 2

I.3. Les principaux rejets polluants : ...................................................................................... 2

I.3.1. Eaux usées domestiques ......................................................................................... 2

I.3.2. Eaux usées industrielles ........................................................................................... 2

I.3.3. Les eaux usées pluviales : ......................................................................................... 3

I.3.4. Les eaux usées agricole ............................................................................................ 3

I.4. La pollution des eaux usées ............................................................................................. 3

I.4.1. Pollution minérale.................................................................................................... 3

I.4.2 la pollution microbiologiques .................................................................................... 3

I.4.3. Pollution chimique .................................................................................................... 3

I.4.4. La pollution physique ............................................................................................... 4

I.4.5. Pollution par le phosphore ........................................................................................ 4

I.4.6. Pollution par l'azote .................................................................................................. 4

I.5. Le paramètre de pollution ............................................................................................... 4

I.5.1. Paramètres organoleptiques ...................................................................................... 4

I.5.2. Les paramètres physiques ......................................................................................... 4

1.5.3. Paramètres chimiques .............................................................................................. 5

I.6. Normes Algériennes ........................................................................................................ 8

I.7. Définition de l'épuration .................................................................................................. 9

I.8. Rôle des stations d’épuration .......................................................................................... 9

I.9. Procédés d'épuration des eaux usées .............................................................................. 9

I.9.1. Prétraitement ............................................................................................................. 9

I.9.2. Le traitement primaire (décantation primaire) ........................................................ 11

I.9.3. Le traitement biologique ......................................................................................... 12

I.9.3.1. Les boues activées: .............................................................................................. 12

I.9.3.1.1. Généralités sur les boues activées ................................................................. 12

I.9.3.1.2. Paramètres de fonctionnement des stations à boues activées ....................... 13

I.9.4. Décantation secondaire .......................................................................................... 14

1.9.5. Le traitement tertiaire ............................................................................................. 14

I.9.6. Le traitement des boues ....................................................................................... 16

I.10. Conclusion ............................................................................................................ 17

CHAPITRE II

LES BOUES DE STATION D’EPURATION

II.1. Introduction .......................................................................................................... 18

II.2 .Les différents types de boue: ................................................................................ 18

II.3. Facteurs caractéristiques des boues : .................................................................... 19

II.3. 1 .Caractéristiques chimiques des boues :......................................................... 19

II.3.2. Caractéristiques physiques des boues : ............................................................ 20

II.4. Analyse physico chimique des boues : ................................................................. 20

II.5.. Les différentes filières de traitement des boues : ................................................. 22

II.5.1. La stabilisation : ............................................................................................. 23

II.5.2. La déshydratation : ......................................................................................... 23

II.6. Les phases de Traitement : .................................................................................. 23

II.6.1. L’épaississement: ............................................................................................ 23

II.6.1.1 Epaississement gravitaire : ............................................................................ 24

II.6.1.2. Epaississement dynamique ........................................................................... 25

II.7. Déshydratation et conditionnement ....................................................................... 26

II.7.1. Les filtres-presses ............................................................................................ 27

II.7.2. La centrifugeuse .............................................................................................. 28

II.8. La stabilisation ...................................................................................................... 29

II.8.1 La stabilisation aérobie thermique: .................................................................. 30

II.9. Séchage.................................................................................................................. 31

II.9.1. Lit de séchage.................................................................................................. 32

II.9.2. Séchage solaire ................................................................................................. 32

II.9.3. Lit de sable ...................................................................................................... 33

II. 9.4. Séchage thermique ........................................................................................ 34

II.10. Evacuations des boues traitées:………………………………...........................35

CHAPITRE III

PRESENTATIO DE STATION D'EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEID

III.1.Introduction ................................................................................................................. 36

III.2.Caractéristiques de la ville :......................................................................................... 36

III.2.1.Géologie : .............................................................................................................. 36

III.2.2.Climatologique : ................................................................................................... 36

III.3. Les données des agglomérations: .............................................................................. 37

III.3.1.Population : ........................................................................................................... 37

III.4. réseau d’assainissement : ............................................................................................ 37

III.5. Présentation de la STEP : ........................................................................................... 38

III.5.1 Situation géographique ......................................................................................... 39

III.5.2 L’impact de la STEP : ........................................................................................... 39

III.6. Données techniques de la STEP : .............................................................................. 40

III.7.Description des différents ouvrages de la STEP d’Ain Beida : ................................... 42

III.7.1.Traitement des eaux usées : .................................................................................. 42

III.7.1.2.Traitement secondaire (traitement biologique) : ............................................ 46

III.7.1.3.Traitement des boues :.................................................................................... 51

III.7.2 Salle de commande : ............................................................................................. 55

III.7.3.Technique de prélèvement : .................................................................................. 55

III.8. Conclusion………………………………………………………………………….. 57

CHAPITRE IV

ETUDE EXPERIMENTALE

IV.1.Introduction ................................................................................................................. 58

IV.2.Protocoles expérimentaux ........................................................................................... 58

IV.2.1. Effet de l’eau de javel .......................................................................................... 58

IV.2.2. Effet de la chaux .................................................................................................. 59

IV.2.3. Effet de traitement thermique .............................................................................. 60

IV.2.2.4 : Effet de la température sur la viscosité ............................................................ 60

IV.3. Evolution de la viscosité : .......................................................................................... 61

IV.3.1. Eaux usées brutes ................................................................................................ 61

IV.3.1.1Effet de l’addition de la chaux sur l’élimination de la matière organique ...... 61

IV.3.1.2. Effet de l’addition de l’eau de javel sur l’élimination de la matière

organique ...................................................................................................................... 61

IV.3.1.3Effet de l’addition de la chaux sur la viscosité ............................................... 62

IV.3.1.4.Effet de l’ajout de l’eau de javel sur la viscosité .......................................... 63

IV.3.1.5.Effet de la température sur la viscosité .......................................................... 63

IV.3.1.6.L’influence du traitement thermique sur le pH .............................................. 64

IV.3.2. La liqueur mixte (à la sortie du bassin d’aération ) ............................................. 65

IV.3.2.1.Effet de l’injection de la chaux sur la viscosité ............................................. 65




IV.3.3.Boues secondaires ................................................................................................. 67

IV.3.3.1.Effet de l’addition de la chaux sur la variation de la viscosité ....................... 67


IV.3.3.3 Influence du traitement thermique sur le pH .................................................. 69


IV.3.4.Boues épaissies (à la sortie de l’épaississeur primaire) ........................................ 70

IV.3.4.1..Effet de l’injection de la chaux sur la viscosité ............................................ 70




IV.3.5. Boues de Digesteur .............................................................................................. 73

IV.3.5.1.Effet de l’injection de la chaux sur la viscosité .............................................. 73




IV.3.6.Boues épaissies 2 (issues de l’épaississeur secondaire ) ...................................... 77

IV.4.6.1. Effet de l’injection de la chaux sur la viscosité ............................................ 76

IV.3.6.2.Effet de l’ajout de l’eau de javel sur la viscosité ........................................... 77


IV.3.6.4.Effet de la température sur la viscosité…………………………………………. 78

VI. Comparaison de résultats des différents échantillons étudiés ....................................... 80

VI.4.1.Effet de l’injection de la chaux sur la viscosité .................................................... 80

VI.4.2.Effet de l’ajout de l’eau de javel sur la viscosité .................................................. 81

VI.4.3.L’influence du traitement thermique sur le pH..................................................... 81

VI.4.4.Effet de la température sur la viscosité ................................................................. 82

VI.5.Conclusion…………………………………………………………………………... 83

LISTE DES FIGURES

CHAPITRE I


Figure I.1: Schéma d’un dessabler ........................................................................................... 10

Figure I.2: Schéma d’un déshuileur-dégraisseur ...................................................................... 11

Figure I.3: Décanteur circulaire ................................................................................................ 12

Figure I.4: Boues activées à faible charge ................................................................................ 14

CHAPITRE II


Figure II.1: Schéma d'un épaississeur circulaire………………………………………...........24

Figure II. 2: Exemple de table d’égouttage .............................................................................. 26

Figure II.3: Exemple de filtre – presse ................................................................................. 27

Figure II.4 : Schéma de fonctionnement de la chanteuse centrifugeuse ................................... 29

Figure II.5: Lits de séchage ...................................................................................................... 32

Figure II.6: Schéma du fonctionnement d’une serre à séchage solaire ................................ 33

Figure II.7: Schéma de la composition principale du lit de sable……………………..…..34

CHAPITRE III


Figure III.1 : Schéma représentant le fonctionnement de la STEP de l’Ain Beida .................. 38

Figure III.2 : Vue de la STEP (Google Earth ,2016) ................................................................ 39

Figure III.3 : Bay-pass ............................................................................................................. 42

Figure III.4 : Panier grossier ..................................................................................................... 43

Figure III.5 : Dégrillage grossier .............................................................................................. 44

Figure III. 6 : dessabler - déshuileur. ........................................................................................ 45

Figure III.7 : Classificateur de sable ......................................................................................... 46

Figure III.8: Bassin biologique ................................................................................................. 47

Figure III 9: La fosse de dégazage ........................................................................................... 48

Figure III .10: Décanteur .......................................................................................................... 49

Figure III.11 : La goulotte d'évacuation de l'eau épurée .......................................................... 49

Figure IIII.12 : Bassin de chloration et évacuation des eaux épurées vers le milieu récepteur 50

Figure III.13: Epaississeur primaire ......................................................................................... 52

Figure III.14 : Digesteur aéré ................................................................................................... 53

Figure III.15: Épaississeur secondaire ................................................................................... 54

Figure III.16: Lits de séchages ................................................................................................. 54

Figure III.17: Salle de commande ............................................................................................ 55

Figure III.18 : Prélévement manuelle ....................................................................................... 56

Figure III.19: Prélèvement automatique ................................................................................... 56

CHAPITRE IV

ETUDE EXPERIMENTALE

Figure IV.1 : Effet de l’eau de javel ......................................................................................... 59

Figure IV.2 : Effet de la chaux ................................................................................................. 59

Figure IV.3 : Effet de traitement thermique ............................................................................. 60

Figure IV.4 : Mesure de la viscosité ........................................................................................ 61

Figure IV.5. Evolution de taux de matière organique en fonction de la dose de chaux ajoutée ..

……………………………………………………………………………………………...…62

Figure IV.6:Evolution du taux de MO en fonction de la dose d’eau de javel injecté .............. 63

Figure.IV.7:Evolution de la viscosité en fonction de la dose de chaux ajoutée ...................... 63

Figure IV.8:Evolution de la viscosité en fonction de la dose d’eau de javel injecté ................ 64

Figure IV.9:Evolution de la viscosité en fonction de la température. ...................................... 65

Figure IV.10:Evolution de pH en fonction du et de température ............................................. 66

Figure IV.11:Evolution de la viscosité en fonction de la masse de chaux ajout ..................... 66

Figure IV.12:Evolution de la viscosité en fonction de la dose d’eau de javel. ....................... 67

Figure IV.13:Evolution du pH en fonction de la température .................................................. 68

Figure IV.14:Evolution de la viscosité en fonction de la température. .................................... 68

Figure .IV.15: Evolution de la viscosité en fonction de la dose de chaux ............................... 69

Figure.IV.16:Evolution de la viscosité en fonction de la dose d’eau de javel. ....................... 70

Figure.IV.17:Evolution de la PH en fonctionle temps ............................................................. 70

Figure.IV.18:Evolution de la viscosité en fonction de la température ..................................... 71

Figure.IV.19: Evolution de la viscosité en fonction de la dose de chaux ................................ 72

Figure IV.20:Evolution de la viscosité en fonction de la dose d’eau de javel. ........................ 72

Figure IV.21:Evolution de pH en fonction de temps ............................................................... 73


Figure IV.23:Evolution de la viscosité en fonction de la dose de chaux. ................................ 75


Figure IV.25:Evolution de pH en fonction de et de température ............................................. 76


Figure IV.27:Evolution de la viscosité en fonction de la masse de chaux additionnée .......... 78


Figure IV.29:Evolution de la pH en fonction le temps et de température ................................ 79


Figure IV.31:Evolution de la viscosité en fonction de la dose de chaux ................................. 80

Figure IV.32:Evolution de la viscosité en fonction de la dose de javel. .................................. 82

Figure IV.33: Evolution de pH en fonction du temps(46°C) ................................................. 82



Figure IV.34:Evolution de la viscosité en fonction de la température ..................................... 83

LISTE DES TABLEAU

CHAPITRE I


Tableau I.1 : Mode de traitement en fonction du rapport (DCO/DBO)…………………....6

Tableau I.2: Normes de rejet des Eaux usées appliquées en Algérie……………………….8

CHAPITRE II


Tableau II.1 : valeurs seuil de l'indice de boue ……………………………………………..22

CHAPITRE III


Tableau III.1 : Evaluation de la population de la ville d'Ain Beida ……………………………….…37

Tableau .III.2: Données technique de la STEP ..................................................................................... 40

Tableau .III. 3: Gestion /Exploitation .................................................................................................... 40

Tableau III. 4: Description de traitement ............................................................................................... 40

Tableau III.5 : Qualité et quantité des eaux usées ................................................................................. 41

Tableau III.6 : Caractéristiques d’eaux avant et après le traitement . ................................................... 41

Tableau III.7: Le rendement minimum d'élimination . .......................................................................... 42

Tableau III.8 : Caractéristiques de grille grossier. ................................................................................. 44

Tableau III.9 : Caractéristiques de dessabler déshuileur. ...................................................................... 45

Tableau III.10 : Caractéristiques de bassin biologique.......................................................................... 48

Tableau III.11: Caractéristiques de décanteur. ...................................................................................... 50

Tableau II.12 : Caractéristiques de bassin de chloration. ..................................................................... 51

Tableau III.13 : Caractéristiques depaississeur primaire. ...................................................................... 52

Tableau III.14 : Caractéristiques de dégisteur aérobie . ........................................................................ 53

Tableau III.15: Caractéristiques de l'épaississeur secondaire ................................................................ 54

Tableau III.16 : Caractéristiques des lits de séchage ............................................................................ 55

LISTE DES ABREVIATIONS

pH Potentiel d’hydrogène MES

Matières en suspension

Ec (ms/cm) Conductivité électrique MVS Matières volatiles en suspension

T°C Température MS Matières sèche

t Temps IM Indice de Molmane

DBO 5 La demande biologique en

oxygène. IB Indice de boue

DCO La demande chimique en

oxygène. S(%) siccité

NO2- Nitrite H(%) humidité

NO3-

Nitrates Qp tpl Débit de pointe à temps de

pluie

O2 Oxygène dissous. Qp ts Débit de pointe à temps sec.

Pt Phosphore totale Q moy ts Débit moyen à temps sec

Nt

Azote totale REUT Réutilisation des eaux

Usées traitée

NTK

L’azote total de KJEDAHL

STEP Station d’épuration des

Eaux usées

NH4

L’azote Ammoniacal OMS Organisation mondiale

de la santé.

INTRODUCTION GENERALE

1

INTRODUCTION GENERALE

L’eau a toujours hanté l’esprit des hommes, élément de la vie quotidienne et pivot

des civilisations depuis l’antiquité, comme celles de l’Egypte, de la Chine ou du Pérou.

Cet élément de la vie facilement utilisé et difficilement obtenu, présente aujourd’hui

une rareté majeure à l’échelle du globe et, beaucoup plus gravement dans les zones arides

de la planète. Le manque d’eau prend de jour en jour de l’ampleur devant des sources

limitées et une explosion démographique accentuée par la demande croissante de deux

secteurs stratégiques l’agriculture et l’industrie.

En Algérie l’épuration des eaux usées est limitée, en 2004 on comptait 67 stations dont 11

étaient fonctionnelles (DHW, 2004).Actuellement, l’Algérie dispose de 134 stations

d’épuration (STEP et lagunes) en fonctionnement avec une capacité installée estimée à 12

millions EQH (équivalent habitant) soit 800 hm3/an.

L'objectif de notre travail est l'étude de comportement physico-chimique et

rhéologique des boues de la station d’épuration de la ville de Ain El Beida

Pour cela, nous avons structuré ce travail en quatre chapitres

Dans le chapitre I, nous introduisons brièvement un aperçu général sur les différentes eaux

usées et les différents modes d’épuration des eaux usées

Le chapitre II consiste à donner une un aperçu sur la boue de la station d’épuration des

eaux usées domestiques

Le chapitre III, est consacré à la description de la station d’épuration de la ville de Ain

Beida

Le chapitre IV, est voué à l’étude du comportement des différents types de boues de la station

d’épuration d’Ain Beida vis-à-vis de l’ajout de la chaux, l’injection de l’eau de javel, et le

traitement thermique.

Et enfin notre travail est clôturé par une conclusion générale résumant les principales

conclusions de mémoire

CHAPITRE I

GENERALITES SUR LES

EAUX USEES ET LES

PROCEDES

D’EPURATION

Chapitre I Généralité sur les eaux usées et les procèdes d’épuration

2

I.1 Introduction :

L’assainissement et l’épuration des eaux usées constituent des techniques qui se sont

perfectionnées depuis des décennies dans les pays développés. Par contre, dans les pays

en voie de développement le déficit d’infrastructures en matière d’assainissement a

contribué à la banalisation des rejets des eaux usées dans les milieux naturels en les exposant

aux risques de la pollution et de la contamination des ressources en eau, ce qui aggrave

considérablement la crise de l’eau et diminue le potentiel en ressources exploitables

Notre pays s’est engagé stratégiquement vers une politique environnementale fondée sur

le concept de développement durable et entend ainsi faire de la protection de

l’environnement un facteur clé du développement socioéconomique et éthique.

L’objectif principal du présent chapitre est de détailler les moyens techniques à la

disposition des collectivités pour l'épuration de leurs eaux usées [1]

I.2. Définition des eaux usées :

Une eau est dite usée ou polluée une fois qu’elle perd ses caractéristiques physiques,

chimiques et organoleptiques ( Audic JM , Esser D, 2006). Toutes les activités humaines,

qu'elles soient domestiques, industrielles, artisanales, agricoles. Produisent des eaux usées.

On distingue quatre grandes catégories d'eaux usées : les eaux domestiques, les eaux

agricoles, les eaux industrielles, les eaux pluviales et de ruissellement.[2]

I.3. Les principaux rejets polluants :

Les rejets sont de diverses origines classées en :

I.3.1. Eaux usées domestiques :

Sont issues de nos habitations. Elles comprennent :

Les eaux «ménagères» d’évacuation des cuisines et salle de bains. Elles sont polluées

par des détergents, les lessives et les graisses, les eaux de vaisselle

Les eaux « vannes » d’évacuation des toilettes

I.3.2. Eaux usées industrielles :

dont les caractéristiques dépendent toujours de l'usage de l'eau dans les procédés

industriels de fabrication [3]


3

I.3.3. Les eaux usées pluviales :

qui sont rejetées après la pluie par les systèmes d'évacuation prévus pour les surfaces

imperméables.

Les eaux épurées qui ne sont que très rarement des eaux pures mais plutôt des eaux

usées traitées jusqu’à un niveau de pollution toléré par la législation pour leur émission dans

la nature [4]

I.3.4. Les eaux usées agricole :

L’agriculture est une source de pollution des eaux non négligeable car elle apporte les

engrais et les pesticides, elle est la cause essentielle des pollutions diffuses. Les eaux

agricoles issues de terres cultivées chargés d’engrais nitratés et phosphatés sous une forme

ionique ou en quantité telle qu’ils ne seraient pas finalement retenus par le sol et assimilés

par les plantes, conduisent par ruissellement à un enrichissement en matières azotées ou

phosphatées des nappes les plus superficielles et des eaux des cours d’eau ou des

retenues.[5]

I.4. la pollution des eaux usées :

La pollution ou la contamination de l'eau peut être définie comme la dégradation de celle-

ci en modifiant ses propriétés physiques, chimiques et biologiques; par des

déversements, rejets, dépôts directs ou indirects de corps étrangers ou de matières

indésirables telles que les microorganismes, les produits toxiques, les déchets industriels.

Selon leurs natures, on distingue divers types de pollution [6]

I.4.1. Pollution minérale :

Elle est constituée essentiellement des métaux lourds en provenance des industries

métallurgiques et de traitement de minerais, ex (plomb, du cuivre, du fer, du zinc et du

mercure...etc) [7].

I.4.2 la pollution microbiologiques :

Les eaux usées contiennent tous les microorganismes excrétés avec les matières

fécales. Cette flore entérique normale est accompagnée d'organismes pathogènes.

L'ensemble de ces organismes peut être classé en quatre grands groupes, par ordre croissant

de taille : les virus, les bactéries, les protozoaires et les helminthes [8].

I.4.3. Pollution chimique :

Elle résulte des rejets chimiques, essentiellement d'origine industrielle. La pollution

chimique des eaux est regroupée en deux catégories :

Organiques (hydrocarbures, pesticides, détergents, phénols..) ;


4

Minérales (métaux lourds, cyanure, azote, phosphore…) [9].

I.4.4. La pollution physique :

Résultat de la présence dans l’eau de particules ou de déchets capables de colmater le lit

d’un cours d’eau (cas des eaux provenant par exemple des mines, d’usines de défibrage de

bois, de tanneries). [10]

I.4.5. Pollution par le phosphore :

Le phosphore a pour origine les industries du traitement de surfaces des métaux, les

laveries industrielles des fabrications, d'engrais agroalimentaire [11] .Comme l'azote,

Le phosphore est un élément nutritif, il est à l'origine du phénomène d'eutrophisation

c'est-à-dire la prolifération excessive d'algues et de plancton dans les milieux aquatiques.

I.4.6. Pollution par l'azote :

Les activités industrielles, peuvent être à l'origine des rejets plus ou moins riche en azote

(élément nutritif) issu des fabrications d'engrais, des cokeries, et des industries

chimiques et agroalimentaires [12]. L'azote existe sous deux formes: la forme réduite qui

regroupe l'azote ammoniacal (NH3 ou NH 4+) et l'azote organique (protéine, créatine,

acide urique). Plus une forme oxydée en ions nitrites (NO2-) et nitrates (NO3

-).

I.5. les paramètres de pollution :

I.5.1. Paramètres organoleptiques :

a. Couleur :

La couleur des eaux résiduaires industrielles est en général grise, signe de présence de

matières organiques dissoutes, de MES, du fer ferrique précipité à l'état d'hydroxyde, du fer

ferreux lié à des complexes organiques et de divers colloïdes

b. Odeur :

Les eaux résiduaires industrielles se caractérisent par une odeur. Toute odeur est pollution

qui est due à la présence de matières organiques en décomposition. [13]

I.5.2. Les paramètres physiques :

a. Température :

Il est primordial de connaître la température d’une eau. En effet, elle joue un rôle très

important dans la solubilité des sels et surtout des gaz, et la détermination du pH.

Elle agit aussi comme un facteur physiologique agissant sur le métabolisme de croissance

des micro-organismes vivant dans l’eau.[14]


5

b. La turbidité :

Une eau turbide est une eau trouble. Cette caractéristique vient de la teneur de l’eau en

particules en suspension, associées au transport de l’eau. Au cours de ce parcours, l’eau se

charge de quantités énormes de particules, qui troublent l’eau. Les matières, mêlées à

l’eau, sont de natures très diverses : matières d’origine minérale (argile, limon, sable...),

micro particules, micro-organismes.[15]

c. Les matières en suspension (MES) :

Elles présentent les matières qui ne sont ni à l’état soluble ni à l’état colloïdale, donc retenue

par un filtre. Les MES, qui comportent des matières organiques et minérales, constituent un

paramètre important qui marque bien le degré de pollution d’un effluent urbaine ou même

industriel.[16]

d. Les matières volatiles en suspension (MVS) :

Elles représentent la fraction organique des MES et sont obtenues par calcination de ces

MES à 5250

C pendant 2 heures. La différence de poids entre MES à 1050

C et MES

à 5250

C donne la perte au feu et correspond à la teneur en MVS (en mg/l) d’une eau [17]

e. Les matières décantables :

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

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

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

végétales ou animales.[18]

Les matières décantables sont les matières de grandes tailles, entre 40 micromètres

et 5 millimètre et qui se déposent sans traitement physique et chimique.

1.5.3. Paramètres chimiques

a. Potentiel d'hydrogène (PH) :

Le pH joue un rôle capital dans le traitement biologique .il exprime le degré d'acidité ou

d'alcalinité des eaux usées. Ce paramètre joue un rôle primordial :

- dans les propriétés physico-chimiques (acidité, agressivité) ;

- dans les processus biologiques, dont certains exigent des limites de pH très

étroites se situant entre 6,5 et 8,5.


6

b. Demande chimique en oxygène (DCO) :

Elle représente la quantité d'oxygène qu'il faut fournir par des réactifs chimiques puissants

pour oxyder totalement les matières contenues dans l’effluent

c. La demande biochimique en oxygène (DBO5) :

C'est la quantité d'oxygène consommée en 5 jours par les micro-organismes. La valeur

obtenue, représente environ 80% de la pollution biodégradable total. [19]

d. La biodégradabilité :

Le rapport DCO/DBO5 a une importance pour la définition de la chaîne d’épuration d’un

effluent. En effet, une valeur faible du rapport DCO/DBO5 implique la présence d’une

grande proportion de matières biodégradables et permet d’envisager un traitement

biologique

Inversement, une valeur importante de ce rapport indique qu’une grande partie de

la matière organique n’est pas biodégradable et, dans ce cas, il est préférable

d’envisager un traitement physico-chimique.

Le tableau suivant présent le mode de traitement en fonction de rapport DCO/DBO5. [15]

Tableau I.1 : Mode de traitement en fonction du rapport (DCO/DBO)[15]

Rapport DCO/DBO Le mode de traitement

1 < DCO/DBO < 2 Traitement biologique.

2 < DCO / DBO< 3 Traitement biologique avec adaptation de la couche microbienne.

DCO / DBO > 3 Traitement physico-chimique.

e. La conductivité électrique (CE) :

La conductivité d’une eau fournit une indication précise sur sa teneur en sels dissous

(salinité de l’eau). Elle s’exprime en μSm/cm et elle est l’inverse de la résistivité

qui s’exprime en ohm/cm. La mesure de la conductivité permet d’évaluer la

minéralisation globale de l’eau [20]


7

f.L’azote :

Dans les eaux usées domestiques, l’azote est sous forme organique et ammoniacale,

Les formes de l'azote dans les eaux usées sont :

L’azote total de Kjeldahl (NTK);

Les nitrates (NO3-);

Et les nitrites (NO2-).

En plus de la toxicité de la forme ammoniacale et nitrique, l'azote intervient dans

le phénomène de l'eutrophisation.

Donc, sa caractérisation et sa quantification sont primordiales pour les rejets liquides dans

le milieu naturel [21]

L’azote kjeldahl

L’azote kjeldahl= Azote ammoniacal+ azote organique [22]

L’azote organique

L'azote contenu dans les déjections animales, et plus généralement dans les matières

organiques mortes, est progressivement libéré par l'activité de la microflore aérobie et

anaérobie du sol, les acides uriques, les protéines [21]

L’azote ammoniacal

L'azote ammoniacal est présent sous deux formes, l’ammoniac NH3 et l’ammoniumNH4+.

En milieu oxydant, l’ammonium se transforme en nitrite puis en nitrate

g.Le phosphore total :

Le phosphore se trouve dans les eaux résiduaires sous formes:

d'ortho-phosphate, soluble

de poly-phosphate qui a tendance à s'hydrolyser en ortho-phosphate;

de phosphore non dissous [23]


8

I.6. Normes Algériennes :

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

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

charge polluante. Avant qu'elles ne soient rejetées dans le milieu naturel et ne le dégradent,

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

récepteurs contre la pollution. Pour cela, elles sont acheminées vers une station

d'épuration où elles subissent plusieurs phases de traitement

Tableau 2: Normes de rejet des Eaux usées appliquées en Algérie.[21]

Paramètre normes unités

T° 30 (C°)

pH 6,5-8,5

O2 5 mg/l

DBO5 30 mg/l

DCO 90 mg/l

MES 30 mg/l

I.7. Définition de l'épuration :

En assainissement, l'épuration constitue le processus visant à rendre aux eaux résiduaires

rejetées la qualité répondant aux exigences du milieu récepteur il s’agit donc d’éviter une

pollution l’Environnement et non de produire de l'eau potable [24].

Les eaux usées peuvent subir quatre traitements avant d’être rejetées dans le milieu

récepteur :

-Traitement préliminaire (prétraitement)

-Traitement primaire.

-Traitement secondaire.

-Traitement tertiair


9

I.8. Rôle des stations d’épuration :

Ce rôle peut être résumé dans les points suivants :

Traiter les eaux.

Protéger 1’environnement.

Protéger la santé publique.

Valoriser éventuellement les eaux épurées et les boues issues du traitement [25].

I.9. procédés d'épuration des eaux usées :

I.9.1. Prétraitement :

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

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

solides ou les particulaires les plus grossiers [26]. Il comporte 4 parties principales :

a. Dégrillage :

Le dégrillage consiste à séparer les matières les plus volumineuses charriées par l’eau

brute, on faisant passer l’effluent d’entrée à travers des barreaux dont l’écartement est

bien calculé. L’efficacité du dégrillage est en fonction de l’écartement entre les barreaux

de la grille ; on distingue .

Pré dégrillage pour écartement 30 à 100mm;

Dégrillage moyen pour écartement 10 à 25 mm;

Dégrillage fin pour écartement 3 à 10 mm;

b. Le dessablage :

Le dessablage consiste à retirer de l’effluent les sables et les particules minérales plus ou

moins fines, afin de protéger les conduites et pompes contre la corrosion et éviter même

le colmatage des canalisations par les dépôts au cours du traitement. La technique

classique du dessableur consiste à faire circuler l’eau dans une chambre de

tranquillisation avec une vitesse d’environ de 0.3m/s qui permet le dépôt d’une grande

partie des sables [27].


10

Figure I.3: Schéma d’un dessableur

c. Déshuilage-Dégraissage :

C’est un procédé destiné à éliminer les graisses et les huiles dans les eaux résiduaires

Les huiles et les graisses présentent plusieurs inconvénients pour le traitement tel que

Envahissement des décanteurs;

Mauvaise diffusion de l’oxygène dans les décanteurs;

Mauvaise sédimentation dans les décanteurs;

Risque de bouchage des canalisations et des pompes;

Diminution du rendement du traitement qui arrive après [27].


11

Figure I.4: Schéma d’un déshuileur-dégraisseur

I.9.2. Le traitement primaire (décantation primaire) :

Le traitement primaire consiste en une simple décantation. Elle permet d’alléger

Les traitements biologiques et physico-chimiques ultérieurs, en éliminant une partie des

solides en suspension. L’efficacité du traitement dépend du temps de séjour et de la

vitesse ascensionnelle (qui s’oppose à la décantation) [28].

La décantation physique (naturelle) :

La décantation est utilisée dans pratiquement toutes les usines d'épuration et de traitement

des eaux, c’est un procédé de séparation des matières en suspension et des colloïdes

rassemblés en floc dont la densité est supérieure à celle de l'eau ; elle s’effectue selon un

processus dynamique, en assurant la séparation des deux phases solide-liquide de façon

continue. Les particules décantées s'accumulent au fond du bassin, d'où on les extrait

périodiquement. L'eau récoltée en surface est dite clarifiée. Elle est dirigée vers un autre

stade d’épuration [29].

La décantation physico-chimique :

Si les particules sont très fines (colloïdales), ils peuvent rester en suspension dans

l’eau très longtemps, ces dernières n’ont pas tendance à s’accrocher les unes aux autres.

Pour les éliminer, on a recours aux procédés de coagulation et de floculation qui ont pour

but de déstabiliser les particules en suspension et faciliter leur agglomération. Par

l’injection des réactifs tels que: (le sulfate d’alumine, le sulfate ferrique) pour coagulation

et pour la floculation en trouve: les floculant minéraux, les floculant organiques [30].


12

Figure I.5: Décanteur circulaire

I.9.3. Le traitement biologique :

Le traitement biologique des eaux usées est le procédé qui permet la dégradation des

polluants grâce à l'action de micro-organismes. Ce processus existe spontanément dans

les milieux naturels tels que les eaux superficielles suffisamment aérées. Une multitude

d'organismes est associée à cette dégradation selon différents cycles de transformation.

Parmi ces organismes, on trouve généralement des bactéries, des algues, des champignons

et des protozoaires. Les microorganismes responsables de l’épuration s'agglomèrent sous

forme de flocs et se développent en utilisant la pollution comme substrat nécessaire à la

production d'énergie vitale et à la synthèse de nouvelles cellules vivantes [31].

I.9.3.1. les boues activées:

I.9.3.1.1. Généralités sur les boues activées :

Le procédé à boues activées a été découvert en 1914 à Manchester et repose sur la

constatation suivante: une eau d'égout aérée permet le développement rapide d'une

flore bactérienne capable de dégrader des matières organiques polluantes. Dans les

conditions idéales d'aération, les micro-organismes d'une eau usée se développent et

s’agglomèrent en flocs. Au repos, ces derniers se séparent très bien de la phase liquide

par décantation. Le principe du procédé à boues activées consiste donc à provoquer le

développement d'un floc bactérien dans un bassin alimenté en eau usée à traiter (bassin

d’aération). Afin d’éviter la décantation des flocs dans ce bassin, un brassage vigoureux

est nécessaire. La prolifération des micro-organismes nécessite aussi une oxygénation

suffisante [32].


13

I.9.3.1.2. Paramètres de fonctionnement des stations à boues activées :

Le procédé à boues activées est définit par les paramètres suivants :

a. La charge massique (Cm) :

C’est la quantité de DBO5 (en kg/j) rapportée à la masse de matières en suspension

totales contenues dans l’ouvrage de volume V. Elle s’exprime en kg DBO5/ (kg MEST.j)

est parfois rapportée à la masse de micro-organismes ou de matières volatiles sèches (MVS)

contenues dans l’ouvrage. Elle s’exprime alors en kg DBO/ (j. kg MVS)[33].

b. La charge volumique :

Elle correspond à la quantité journalière de DBO5 (en kg/j) à dégrader dans le volume

V (m3) de l’ouvrage. Elle s’exprime en kg DBO5/ (j .m3)[33].

c. Age des boues :

L’âge des boues est la durée d’aération subie par la boue avant son élimination. L’âge

des boues est défini comme étant le rapport entre la masse des boues présentes dans le

réacteur.

d. Indice des boues :

L’indice de MOHLMAN se définit comme le volume occupé après décantation de 30

minutes d’un échantillon de boues correspondant à 1mg de matières sèche [34].

e. Besoins en oxygène :

A fin de garantir aux micro-organismes des conditions satisfaisantes de croissance tout

en assurant un fonctionnement normal; il faudrait maintenir la concentration en

oxygène dansle bassin d’aération supérieur à 0.5 et 2 mg/l en tout temps et quelque soit

la charge [35]


14

Figure I.6: Boues activées [36]

I.9.4. Décantation secondaire :

Le clarificateur est un bassin circulaire, équipé d’un point racleur. La liqueur mixte,

venant des bassins biologiques via la deuxième chambre de répartition est séparée en eau

épurée et boues biologiques par décantation. Les boues décantées sont siphonnées par

une pompe à vide, une partie sera acheminée vers la première chambre du répartiteur

assurant la recirculation des boues contenant la culture bactérienne épuratrice. Afin

de maintenir la concentration en biomasse nécessaire dans ce bassin, l’autre partie sera

transmise au flotateur [37].

1.9.5. Le traitement tertiaire :

Certains rejets d’eaux traitées sont soumis à des réglementations spécifiques

concernant l’élimination d’azote, de phosphore ou des germes pathogènes, qui

nécessitent la mise en œuvre de traitements tertiaires [38]. Il regroupe toutes les

opérations physiques et chimiques qui complètent les traitements primaires et

secondaires.

a. L'élimination de l'azote :

Les stations d'épuration n'éliminent qu'environ 20 % de l'azote présent dans les eaux

usées, par les traitements de nitrification – dénitrification. Pour satisfaire aux

normes

de rejet en zones sensibles, des procédés physiques et physico-chimiques complémentaires


15

permettent l'élimination de l'azote par : électrodialyse, résines échangeuses d'ions,

"strippage" de l'ammoniaque, mais ces traitement ne sont pas utilisés dans le traitement des

eaux résiduaires urbaines, pour des raisons de rendement et de coût [38].

L'élimination de l'azote se fait généralement selon un processus biologique en deux étapes

importantes

La nitrification : La nitrification est un processus se déroulant sous l'action de

certains micro-organismes spécifiques et qui conduit à la transformation de

l'ammoniac (ou de l'ammonium) en nitrate en 2 étapes : - Nitrosation : sous l'action de

bactéries nitreuses aérobies (Nitrosomonas) . - Nitration : par les bactéries nitrifiantes

aérobies (Nitrobacter). La nitrification est une des étapes du traitement d'une eau usée qui

vise la transformation de l'ammonium (NH4) en nitrate (NO3). Cette transformation

est réalisée par des bactéries, en milieu aérobie

La dénitrification : est un processus anaérobie par lequel les nitrates sont réduits en

azote et en oxydes d'azote. Les micro-organismes utilisent les nitrates comme source

d'oxydante à la place de l'oxygène et en présence d'une source d'un carbone organique

qui doit être apportée dans le milieu [39].

B .L'élimination du phosphore :

L'élimination du phosphore, ou "déphosphatation", peut être réalisée par des voies

physico-chimiques ou biologiques. En ce qui concerne les traitements physico-

chimiques, l'adjonction de réactifs, comme des sels de fer ou d'aluminium, permet

d'obtenir une précipitation de phosphates insolubles et leur élimination par décantation.

Ces techniques, les plus utilisées actuellement, éliminent entre 80 % et 90 % du

phosphore, mais engendrent une importante production de boues [40].

C .Elimination et traitement de odeurs :

Les eaux usées, chargées en matières organiques particulaires et dissoutes, peuvent

induire directement ou indirectement, par l’intermédiaire de leurs sous-produits

d’épuration (graisses, boues), la formation d’odeurs désagréables suivant un processus de

fermentation.

Les odeurs provenant des STEP sont dues aux gaz, aérosols ou vapeurs émises par

certains produits contenus dans les eaux usées ou dans les composés se formant

au cours des différentes phases de traitement

.


16

Les sources les plus importantes d’odeurs sont :

Les prétraitements

Les boues et leur traitement

d. La désinfection :

Un abaissement de la teneur des germes, parfois exigé pour les rejets dans des

zones spécifiques (zones de baignade, zones de conchylicoles) ou

dans le cadre d’une réutilisation, il sera réalisé par des traitements de désinfection

chimiqueg par:

Le chlore : est un oxydant puissant qui réagit à la fois avec des molécules

réduites et organiques, et avec le micro-organisme. Les composés utilisés dans

le traitement des eaux usées sont: le chlore gazeux (Cl2),l’hypochlorite de sodium

(NaClO) appelé communément" eau de Javel ,L’ hypochlorite de calcium

(Ca(ClO)2 , le chlore de chaux (CaCl,OCl) et le chlorite de sodium (NaClO2).

L’ozone (O3) : est un oxydant puissant, la désinfection par l’O3 est utilisée

aux États-Unis, en Afrique du Sud et au Moyen Orient essentiellement. Il permet

l’élimination des bactéries, des virus et des protozoaires. C’est le seul

procédé vraiment efficace contre les virus. Les tests de toxicité effectués sur des

poissons, des crustacés et des algues n’ont pas permis de mettre en évidence une

quelconque toxicité

Il existe aussi des traitements physique tel que :

Les rayons ultraviolets : qui consistent à utiliser des lampes à mercure disposées

parallèlement ou perpendiculairement au flux d’eau. Leur rayonnement s’attaque

directement aux microorganismes. Ce traitement est très simple à mettre en

œuvre, car il n’y a ni stockage, ni manipulation de substances

chimiques et les caractéristiques chimiques de l’effluent ne sont pas modifiées.

La filtration : est un procédé physique qui permet de retenir les

microorganismes par rétention à l'aide d'un filtre. Qu'elle soit réalisée sur

sable ou sur membrane,

cette technique exige une épuration secondaire préalable garantissant

une élimination assez poussée des matières en suspension. L’élimination des

virus, des bactéries et des protozoaires est fonction du milieu poreux, de la

vitesse de percolation, de l’épaisseur du massif filtrant et du niveau d’oxydation

de l’eau filtrée [41].


17

I.9.6. Le traitement des boues :

Les boues constituant le résidu principal des stations d’épuration. Le traitement des

boues représente 30% de l'investissement dans la construction d'une station d'épuration.

Le traitement des boues a pour objectifs de :

réduire la fraction organique afin de diminuer leur pouvoir fermentescible et

les risques de contamination (stabilisation) ;

diminuer leur volume total afin de réduire leur coût d’évacuation

(déshydratation)[42]

I.10. Conclusion :

Dans ce chapitre on a présenté une petite généralité sur les eaux usées, quelle est l’origine

des eaux usées et la composition de ces eaux, et on a cité les différentes étapes de

traitement des eaux usées dans une station d’épuration et on a précisé aussi quelque types

de traitement des eaux par exemple : boues activé, lit bactérienne, biodisque et

lagunage naturelle.

CHAPITRE II

LES BOUES DE STATION

D’EPURATION

Chapter II Les boues de station d’épuration

18

II.1. Introduction:

L’épuration des eaux résiduaires repose sur le principe de la séparation des éléments,

susceptibles de polluer le milieu naturel de l’eau véhiculant les polluants.

Les eaux résiduaires contiennent des déchets grossiers séparables sous l’action des forces

de gravité lorsqu’on les laisse séjourner dans un bassin calme. Ces phénomènes de

décantation donnent naissance à des résidus dont certains sont évacués séparément (sables,

graisses) et dont la majorité sont des composantes inertes des boues.

Les polluants plus dispersés dans l’eau ne peuvent suivre ce schéma simple. Les techniques

d’épuration permettent de transformer ces matières en un nouveau produit séparable de

l’eau, là 2encore par voies de décantation. Plus précisément, la charge polluante à traiter

est transformée en bactéries agglomérées par les produits d’excrétion de leur métabolisme.

L’activité épuratrice augmente naturellement la concentration des boues dans les ouvrages

de traitement. Les divers systèmes biologiques nécessitent de maintenir artificiellement ou

naturellement la masses de boues dans le système en deçà d’une valeur de consigne. Il doit

donc être procédé au soutirage des boues en excès. [43]

II.2 .Les différents types de boue:

Les boues primaires :

Elles proviennent du décanteur primaire et correspondent en grande partie au piégeage

de la pollution particulaire d’entrée. Dans le cas où la pollution colloïdale doit être

piégée, l’ajout de réactifs chimiques (coagulants et floculants) est nécessaire.

Les boues secondaires:

Les boues secondaires, ou biologiques, proviennent du traitement biologique qui est

possible

grâce aux micro-organismes épurateurs du milieu, essentiellement des bactéries. Sous

l’effet des paramètres de fonctionnement retenus sur le réacteur biologique, les bactéries

libres épuratrices du départ vont adopter une structure en flocs. Ceux-ci sont de taille

différente selon la charge massique retenue dans le système et de qualité différente (taux

de MVS) selon la part d’auto oxydation de la biomasse, dépendante aussi de la charge

massique et de la typologie des eaux d’entrée (fraction des MVS sur les MES). La


19

formation de flocs va faciliter la rétention par décantation de la biomasse au sein du

clarificateur.

Les boues tertiaires:

Les boues tertiaires sont le plus souvent issues d’un traitement physico-chimique après

un traitement biologique (d’où la notion de traitement tertiaire). Ce traitement tertiaire a

pour principal objectif un rôle d’affinage du traitement. Il s’avère obligatoire derrière une

boue activée lorsque les niveaux de rejets demandés sont très contraignants comme une

teneur en MES inférieur à 20 mg MES/l , une teneur en phosphore inférieure à 1 mg Pt/l

et une concentration en DCO inférieure à 60 mg/l. Elles sont le plus souvent obtenues par

l’ajout de réactifs chimiques et elles sont aussi le plus souvent plus difficiles à déshydrater.

Les boues mixtes :

Les boues mixtes correspondent au mélange des boues primaires et secondaires voir

tertiaires.

Leur aptitude à la concentration par rapport aux boues biologiques est améliorée lors

d’ajout de boues primaires

Les boues d'aération prolongée :

obtenues sans décantation primaire avec des matières polluantes intensivement aérées. Les

boues sont peu concentrées, moins organiques et donc moins susceptibles de produire des

nuisances.

II.3. Facteurs caractéristiques des boues :

II.3. 1 .Caractéristiques chimiques des boues :

Il s’agit des caractéristiques générales de la partie solide et de la partie liquide d’une boue.

La phase solide :

La concentration en matières sèches (MS) en g .l-1

.

La teneur en matières volatiles (MV) en % des MS.

La teneur en matières minérales (MM) en % des MS .

Toutefois, d’autres composants doivent être quantifiés pour choisir la destination finale des

boues.

https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Boues_d%27a%C3%A9ration&action=edit&redlink=1


20

C’est notamment le cas de l’azote et du phosphore, tous deux valorisable en agriculture,

mais aussi des métaux tels que cadmium, cuivre, nickel, plomb, zinc, mercure, du fait de

leur toxicité.

La phase liquide : il est intéressant de mesurer :

Le PH, l’alcalinité.

La DCO et la DBO5 pour apprécier la pollution organique. [44]

II.3.2. Caractéristiques physiques des boues :

Il s’agit des propriétés mécaniques des boues et, plus précisément, de leur consistance.

Pour décrier l’état physique d’une boue que l’on traite, on doit en apprécier :

La consistance.

La plasticité.

La friabilité.

Le comportement sous agitation.

La détermination de ces caractéristiques nécessite un appareillage spécifique qui s’éloigne

fortement de l’analyse de l’eau traitée. Aussi, nous n’aborderons que la détermination de la

consistance d’une boue par mesure de la siccité. [44]

II.4. Analyse physico chimique des boues :

Une boue est aussi représentée par plusieurs données numériques qui permettent de la

caractériser.

Le taux de matières volatiles sèches (MVS) : la matière sèche est constituée de

matières minérales et de matières organiques qui sont appelées matières volatiles

sèches. La concentration en MVS est un taux par rapport à la matière sèche totale.

Le suivi de ce taux permet de connaître la stabilité d’une boue sur une échelle.

Taux de MVS en % = (MVS/MES)*100


21

La siccité : les boues sont constituées d’eau et de matières sèches. La siccité est le

pourcentage massique de matière sèche. Ainsi une boue avec une siccité de 10 %

présente une humidité de 90 %.

C’est une donnée obligatoire à connaître pour toute manipulation des boues.

La consistance est un état physique dépendant de la siccité.

Boues liquides / siccité de 0 à 10 %

Boues pâteuses / siccité de 10 à 25 %

Boues solides / siccité de 25 à 85 %

Boues sèche / siccité supérieure à 85 %

Selon les traitements d’épuration appliqués les boues ont des caractéristiques différentes :

Lit bactérien : siccité 2 à 5 % ; MVS 60 à 70 %

Lagunage naturel : siccité 5 à 10 % ; MVS 30 à 60 %

Décanteur-digesteur : siccité 4 à 7 % ; MVS 40 à 60 %

Boues du bassin d’aération en station à boue activée : siccité 0,4 à 0,6 % ;

Boues du clarificateur en station à boue activée : siccité 1 % [45]

Indice de MOHLMAN(IM) :

L’indice de MOHLMAN est le volume, en ml, occupé par un litre de boues non diluées

après 30minutes de décantation, divisé par la concentration en matières en suspension

(MES) des boues. Il est donc exprimé en ml/g, il représente le volume occupé par 1 g de

boue activée non diluée.

IM (ml/g) = V30 (ml/l)/ [MES] (g/l)

Lorsque :

*IM ≈ 100, pour une marche normale de l’installation

Boue =eau + matières sèches

100% = humidité % Siccité%

https://fr.wikipedia.org/wiki/Siccit%C3%A9_des_boues

https://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8re_s%C3%A8che

https://fr.wikipedia.org/wiki/Lit_bact%C3%A9rien

https://fr.wikipedia.org/wiki/Lagunage

https://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9canteur

https://fr.wikipedia.org/wiki/Digesteur

https://fr.wikipedia.org/wiki/Boue_activ%C3%A9e

https://fr.wikipedia.org/wiki/Boue_activ%C3%A9e


22

* IM < 100, la boue décante trop rapidement et risque de former des dépôts dans les

ouvrages et les canalisations

* IM > 100, c’est le signe d’un gonflement de la boue et d’une décantation difficile[44]

Indice de BOUES (IB):

L’indice de BOUE est le volume, en ml, occupé par un litre de boues diluées après 30

minutes de décantation, divisé par la concentration en matières en suspension (MES) des

boues.

Tableau II.1 : valeurs seuil de l'indice de boue [44]

IB ≈ 100 ml/g de MES

Condition idéale : les boues

sédimentent facilement et sont

le plus souvent bien minéralisées

(MVS < 60 %)

100 < IB < 150 ml/gde MES

Condition acceptable pour

des installations fonctionnant dans le domaine du faible charge – aération prolongée

IB > 150 ml/g de MES

Difficultés possibles de décantation

liées au développement

de bactéries filamenteuses

II.5.. Les différentes filières de traitement des boues :

Les boues résiduaires se présentent sous une forme liquide et avec une forte charge en

matière organique hautement fermentescible. Ces deux caractéristiques sont gênantes et

posent beaucoup de problèmes techniques pour leur évacuation « quelle que soit la

destination », parmi lesquels leur transport et leur stockage qui conduisent souvent à des

problèmes de manipulation et des nuisances olfactives. Ceci impose le choix d'une filière

de traitement dès l'installation de la STEP.


23

Généralement, le traitement des boues a deux objectifs

II.5.1. La stabilisation :

Pour empêcher ou réduire les problèmes de fermentation et d'éviter ainsi les nuisances

olfactives. La stabilisation peut être biologique par voie aérobie ou anaérobie

(méthanisation) ou chimique. La stabilisation biologique présente l'avantage de limiter

l'évolution ultérieure de la composition des boues.

II.5.2. La déshydratation :

La concentration des boues qui a pour objectif de réduire leur volume (plus de 97 % d'eau)

par épaississement et/ou par déshydratation pour faciliter par la suite leur transport et leur

stockage. Un conditionnement est souvent utilisé en amont pour favoriser la séparation

liquide-solide à l'aide de floculats organiques de synthèse ou minéraux, et autoclavage.

Selon la puissance du procédé de séchage utilisé, épaississement, déshydratation ou

séchage thermique, on obtient des boues à différents pourcentages de siccité : Boues

liquides (4 à 10 %), Boues pâteuses (10 à 25), Boues solides (25 à 50 %), Boues granulées

ou en poudre pour une siccité supérieure à 85 %.[46]

II.6. Les phases de Traitement :

II.6.1. L’épaississement:

Nous allons expliquer le fonctionnement des procédés d’épaississement les plus

couramment utilisés dans les STEP des petites collectivités.

Les procédés d’épaississement permettent de réduire le volume des boues grace à

l’extraction de leur eau. Ils sont très simples, ils peuvent être utilisés pour les

stations des petites collectivités car ils n’entrainent pas de dépense d’énergie de

fonctionnement, et entrainent une reduction importante du volume des boues.

L’épaississement vise donc à augmenter la siccité des boues, soit leur teneur en

matière sèche, sans modifier le caractère liquide des boues.

Ensuite, les boues récoltées peuvent subir ou non différents traitements (stabilisation ou

Stockage).en vue d’une potentielle valorisation, à des fins d’épandage par exemple.

On distingue deux grandes familles de procédés d’épaississement gravitaire et

dynamique.


24

II.6.1.1 Epaississement gravitaire :

Ci-dessus, le schéma simplifié d’un épaississeur gravitaire. C’est le procédé

d’épaississement le moins

coûteux, donc souvent utilisé dans les petites stations

(inférieures à 2000 EH).

L’eau surnageant est récupérée et réacheminée en tête de station. Les boues

obtenues sont épaissies avec un facteur de concentration de 2 à 8 fois,

correspondant généralement à une siccité maximale de 3 à 3.5%.

Les conditions préconisées pour le bon fonctionnement d’un

épaississeur sont :

- boues d’alimentation peu concentrées (<15g/L)

- temps de séjour relativement court, idéal 24h, maximum 48h.

- une alimentation proche du continu, en moyenne 0.5m/h []

Figure .II.1: Schema d'un épaississeur circulaire


25

II.6.1.2. Epaississement dynamique:

Les procédés d’épaississement dynamique ou mécanique sont composés

de diverses techniques:

- flottation et centrifugation généralement utilisées pour les installations de

moyenne à grosse importante ;

- égouttage, utilisé pour des petites STEP, souvent avec des boues biologiques

d’aération prolongée.

L’égouttage permet une réduction du volume de boues de l’ordre de 6 à 7, soit

une siccité de l’ordre de 5-8%. Cette technique utilise environ 5kg de polymère /

Tonne Matière Sèche et une consommation électrique d’environ 30 à 60 kWh/ T

Matière Sèche. [47]

a. Egouttage

Il s’agit d’égoutter les boues en les mettant sur un support filtrant, cela provoque

un épaississement rapide de la boue. Ce système table d’égouttage permet

d’augmenter la charge massique ou la concentration de 10 g à 100 g/l et la siccité

finale de l’ordre de 8 %.

Les boues doivent être préalablement floculées. On ajoute souvent un polymère

afin de constituer

les flocs. Ce produit permet d'agglomérer les boues entre elles et de

les séparer de l'eau. [47]

La simplicité de ce procédé d’épaississement assure aussi sa durabilité pour une

maintenance requite

Après la table d'égouttage, les boues épaissies sont stockées puis envoyées

vers d’autres filières.

Il peut y avoir une désodorisation de la salle afin d’éviter les nuisances.


26

Figure II.2: Exemple de table d’égouttage

II.7. Déshydratation et conditionnement:

La déshydratation constitue la seconde étape de réduction du volume des

boues sur les boues épaissies, stabilisées ou non, afin d’obtenir une siccité des

boues plus poussée (en moyenne comprise entre 20 et 30 % selon la nature des

boues).

La déshydratation présente plusieurs avantages : elle facilite le stockage et

réduit donc le coût du transport, elle améliore la stabilisation (temps de

séjour augmenté) et facilite une utilisation en agriculture. [48]

Il existe plusieurs techniques de déshydratation mécanique :

Filtres presses

- Filtre à plateaux

- Filtre à plateaux membranes

- Filtre à bande

- Presse à vis

Centrifugeuse

Autres procédés

- Panier rotatif

- Pressoir Fournier

- Sacs filtrants


27

II.7.1. Les filtres-presses:

Le filtre-presse (Figure II.3) est une technique de déshydratation qui consiste à

exercer mécaniquement une forte pression sur la boue. Cette dernière libère

l’eau interstitielle au travers d’un filtre. Il se forme alors, avec les solides

retenus, un « gâteau » plus ou moins sec.

Figure II .3 . : Exemple de filtre – presse

Des réactifs de coagulation / floculation sont utilisés, leur

fonction principale étant d’augmenter l’agglomération des particules. Cela

permet de faciliter la filtration de ces particules. Le chlorure ferrique et la

chaux sont les conditionnements les plus souvent choisis, mais il est

aussi possible d’utiliser des électrolytes polymères. L’emploi de

polymères et de toiles spécifiques facilite la dépose du gâteau, étape cruciale de

la déshydratation.

Il faut ensuite effectuer un lavage des toiles : plus la boue est « biologique »,

plus le lavage doit être puissant. Ce lavage génère d’ailleurs d’importantes

quantités d’eaux chargées en MES, qui sont réintroduites en amont de

traitement. La dilution des boues qui en résulte doit être prise en compte afin

de déterminer la capacité de l’installation.

Ce système fonctionne en général de manière discontinue selon des cycles

(remplissage, filtration, dépose, lavage) qui peuvent durer plus ou moins

longtemps en fonction de la nature des suspensions de boues,. La qualité de

la déshydratation se juge à la facilité de décollage du gâteau.


28

Cette technique est très intéressante car elle s’adapte au type de boues traitées

(nombre de cycles par jour, choix des polymères, taille de la maille, point

d’injection, méthode de mélange. De plus, les filtres presses, ayant

diminué de volume, ont pu s’intégrer à des petites stations. Par ailleurs, les

coûts d’investissement d’exploitation sont globalement raisonnables et le filtre-

presse fait preuve d’une relative facilité de conduite. [48]

II.7.2. La centrifugeuse:

La centrifugeuse est le matériel qui a le plus évolué ces dernières années, ce

qui lui a permis de se rapprocher et parfois d’égaler les performances des filtres

presses.

Il s’agit d’une séparation des phases liquide et solide, du fait de leur densité, par

accélération centrifuge dans un bol dans lequel tourne une vis. Cette vis racle

et évacue la phase solide. En général, la conception de la vis est adaptée à un

type de boue précis. La compacité de cette technologie permet de développer

des unités mobiles de déshydratation, ce qui assure une certaine flexibilité du

procédé.

Elle présente de nombreux avantages par rapport au filtre-presse

elle est adaptable aux boues difficiles à traiter : pour les boues

urbaines huileuses, la séparation des insolubles est quasi totale,

la déshydratation peut fonctionner en continu,

l’automatisation du procédé est totale,

le procédé est fermé, plus compact qu’un filtre-presse.

Le principal atout des centrifugeuses résidait dans leur adaptation aux petites

stations d’épuration, secteur que commencent à investir les promoteurs de filtres

presses.

Il faut faire attention à ce que les boues ne contiennent pas de sable, sinon, la

centrifugeuse risque de se détériorer rapidement. Un contrôle permanent de la nature

des boues est donc nécessaire. De plus, les coûts d’investissement et d’exploitation

(consommation importante en poly-électrolytes et en énergie) restent assez élevés.

Bien que ses performances aient beaucoup progressé, la centrifugation ne permet


29

d’atteindre qu’une siccité limitée comprise entre 20 et 25 %.

Les centrifugeuses, devenant plus économes en énergie, plus compactes,

plus performantes, sont les techniques de déshydratation les plus courantes[48]

Figure II.4: Schéma de fonctionnement de la chanteuse centrifugeuse

II.8. La stabilisation :

La stabilisation des boues est la réduction des matières organiques, On distingue les

stabilisations biologique, chimique et thermique. La stabilisation biologique peut

être atteinte par méthanisation (digestion anaérobie mésophile), et stabilisation aérobie

thermophile.

Le traitement chimique peut s’effectuer par un chaulage ou une stabilisation aux

nitrites. Le séchage (siccité supérieure à 90%) quant à lui constitue une forme de

stabilisation thermique. Elle peut se faire :

En présence d’air : c’est la digestion aérobie.

En absence d’air : c’est la digestion anaérobie.

Par adjonction de chaux : c’est la stabilisation chimique [49].


30

II.8.1 La stabilisation aérobie thermique:

C’est une transformation de la matière organique par oxydation en milieu aérobie avec

dégagement de chaleur et production de CO2. Pour être optimale, la réaction

doit se dérouler à une température comprise entre 50 et 55 °C. [50]

a. La stabilisation aérobie:

Respiration des micro-organismes dans un bassin de stabilisation.

Oxygénation par aération de surface ou insufflation d’air.

Maintien d’une concentration en oxygène dissous d’au moins 2 mg/l.

Concentration des boues de l’ordre de 15 à 20 g/l.

b. La stabilisation anaérobie ou digestion anaérobie:

Elle permet l’obtention d’une fermentation bactérienne complète de manière

Contrôlée dans un ouvrage appelé Digesteur

La fermentation s’effectue en deux phases principales

Acidification ou fermentation acide.

Méthanisation ou fermentation méthanique.

Ce procédé permet une réduction du taux de la matière organique jusqu’à

45% et, aussi une réduction de la masse totale de boue de 15 à 30%.

Minéralisation de l’azote organique

Boue plus homogène et plus diluée [50].

c. La stabilisation chimique:

La stabilisation vise à réduire le taux de matières organiques fermentescibles contenues

dans les boues en excès. Lorsqu’elle est chimique, la stabilisation est réalisée à partir

de chaux vive, ou de chaux éteinte, Ca(OH) 2. Les doses de chaux sont calculées


31

en fonction des siccités initiale et finale des boues. Ce procédé permet d’obtenir des

boues hygiénisées plus facilement manipulables, ce qui est très appréciable dans le cas

d’une valorisation agricole ultérieure, celle-ci pouvant en effet réclamer beaucoup de

manutention. Par contre, la manipulation de la chaux nécessite de prendre des

précautions en terme d’hygiène et de sécurité. En outre, la consommation en réactifs

chimiques de ce procédé peut le rendre rédhibitoire [51].

II.9. Séchage:

Le séchage est une opération unitaire du traitement des boues consistant à

évaporer de l'eau libre et liée. Plusieurs techniques de séchage sont

envisageables :

Lit de séchage

- Séchage solaire

- Lit de sable

- Lagune de séchage

- Lit planté des macrophytes

Séchage thermique

- Séchage direct

- Séchage indirect

Le séchage thermique vient obligatoirement après une étape de

déshydratation mécanique.[48]

II.9.1. Lit de séchage:

Le principe du lit de séchage est d’épandre des boues liquides sur une grande

surface avec un lit constitué de graviers et de sable. Il se pratique soit à l’air

libre soit en bâtiment fermé avec une ventilation mécanique.

Cette technique présente l’inconvénient d’être tributaire du climat, les temps de

séchage sont relativement longs et les coûts de main d’œuvre élevés. Elle

ne peut s’adapter qu’aux grandes stations en raison des surfaces nécessaires.

[48]


32

Figure II.5: Lits de séchage

II.9.2. Séchage solaire :

La profondeur de boue lors du remplissage peut varier de 10cm à 50cm selon la

nature des boues. Ce lit de séchage se trouve sous serre (Figure 4), ce qui

permet de garder la chaleur, d’avoir une température de l’air et des boues

plus élevée, mais également d’accélérer le séchage par les rayons du soleil.

Afin de diminuer le temps de séjour des boues et d’augmenter la siccité,

des ventilateurs sont souvent installés dans les serres. De plus, le

dimensionnement du lit doit prendre en compte le climat, le bilan hydrique et

la siccité des boues en entrée.[48]


33

Figure II. 6: Schéma du fonctionnement d’une serre à séchage solaire[48]

Cette technique est très avantageuse car elle utilise une source d’énergie

renouvelable, le soleil. Les boues séchées par cette technique, ayant une

siccité élevée entre 60 et 80%, peuvent être acceptées par diverses filières de

valorisation énergétique ou d’élimination. De plus, les boues sont hygiénisées

par la chaleur.

Cependant, cette technique a également des limites : sa performance dépend

beaucoup du

climat, la production d’odeur n’est pas négligeable et elle demande

une surface d’implantation importante. [48]

II.9.3. Lit de sable:

Ce procédé est basé sur la simple propriété filtrante des sables. Pour

éviter toute contamination des sols, le lieu et les modalités d’épandage des

boues sur ces lits font l’objet d’une surveillance rigoureuse.

Le procédé consiste à épandre les boues (d’environ 30cm d’épaisseur) sur

un lit de sable (étalé sur des couches de granulométrie plus importante

comportant un réseau de drainage) (Figure I V 7 ) pour permettre l’absorption

de l’eau interstitielle par le sable. Ensuite intervient une évaporation qui

augmente la siccité des boues, jusqu’à 60% dans les conditions les plus

favorables.


34

Figure II.7: Schéma de la composition principale du lit de sable[48]

II. 9.4. Séchage thermique:

Ce type de séchage repose sur deux méthodes:

le séchage direct, c’est à dire que les boues sont au contact de la source

chaude et que l’air est injecté directement pour permettre leur combustion. Il

nécessite ensuite un traitement spécifique de cet air, chargé en polluants

de toutes sortes. Les sécheurs directs ne peuvent généralement pas

produire des boues de siccité supérieure à 70 % à cause de risques

d'inflammation ou d'explosion

le séchage indirect, qui est un séchage total. Les boues sont chauffées

par un fluide caloporteur circulant dans des tuyaux parfaitement isolés. Les

sécheurs indirects peuvent former, sans aucun danger, des boues de siccité

supérieure à 90 % et parfois même à 95 %.[48]

Tous les types de sécheurs nécessitent, néanmoins, une surveillance attentive

continue par un personnel qualifié, du fait du risque d’endommagement des

installations, causé par le durcissement des boues de siccité supérieure à 60%.


35

II.10. Evacuations des boues traitées:

a. Valorisation agricole:

La valorisation agricole consiste à un épandage des boues sur des terres agricoles après

vérification de l’innocuité des boues et de leur intérêt agronomique. Les principales

contraintes sont les périodes d’épandage et l’équilibre entre les besoins des cultures et

les apports de nutriments.

b. Valorisation énergétique:

Après une déshydratation, les boues sont incinérées dons des fours spécifiques ou

peuvent être mélangées avec d’autres déchets tels que des déchets ménagers et traitées

dans des installations de traitement thermique de déchets non dangereux.

II.11. Conclusion:

Cet rapport nous a permis de mettre en évidence le fait que la réglementation est

un aspect très important pour la gestion des boues d’épurations. En effet, il existe

de nombreuses normes de qualité qui autorisent ou non la valorisation des

boues. Ces normes s’appliquent également aux petites collectivités d’où

l’importance de bien les connaître.

Afin de choisir une technique d'épuration appropriée, il est désormais nécessaire

de conduire une démarche rigoureuse en étudiant l'ensemble des

contraintes qui caractérisent cet investissement. Cette analyse préalable se

base sur le principe objectif que chaque technique présente des avantages et

des limites et que toutes les filières, techniquement reconnues et/ou validées, ont

leur place dans le domaine de la gestion des boues des petites collectivités.

L’avis et l’expérience de professionnels sur ce thème sont essentiels, et

constituent une valeur ajoutée très importante. Dans l’optique d’avoir un point de

vue plus concret.

CHAPITRE III

PRESENTATION DE

STATION D'EPURATION

DE LA VILLE D’AIN

BEIDA

Chapitre III Présentation de station d'épuration de la ville d’Ain Beida

36

III.1.Introduction :

La ville de Ain Beida et située au Nord-Est de l'Algérie entre les altitudes (35.48°

nord7.8° Sud); à 110 km au sud-est de Constantine sur les hauts plateaux des Sebkas

(1000 m d'altitudes). Elle est limitée par

*Au Nord-Ouest par la commune de Berriche.

*Au Sud par la commune de F’kirina.

*A l'Est par la commune de Zorg.

*A l'Ouest par la ville d’Oum El Bouaghi.

III.2.Caractéristiques de la ville :

III.2.1.Géologie :

La ville d’Ain Beida est localisée sur une dépression qui s'allonge vers l'Est, Les sols se

composent essentiellement par une terre végétale recouvrant un substrat

III.2.2.Climatologique :

L’étude climatologique de la région d’Ain Beida, sera menée sur la base des données

relevées aux stations Ain el Beida. L’étude statistique des précipitations moyennes

mensuelles et annuelles et les précipitations journalières, maximales annuelles seront

considérées d’après la station d’Ain Beida, élaborée dans un document dit « analyse

fréquentielle de l’agence nationale des ressourcer hydrauliques [52]

a. Humidité relative :

D’après les relevés de la station d’Ain el Beida durant la période 1982-1995, il apparait que

le taux d’humidité le plus élevé est enregistré en hiver soit 78 % en mois de décembre [52]

b. Température :

Aussi d’après la station d’Oum Bouaghi, pour la même période d’observation que ci-

dessus, la température moyenne relevée en mois de janvier est de 6 °C et celle du mois le

plus chaud est observé au mois de juillet avec une moyenne de 28°C. La température

moyenne annuelle est de 15° avec une amplitude moyenne de 20° C [52]


37

c. Précipitation:

Ayant la référence à la station d’Ain Beida pour l’étude des précipitations, les relevés mis

Dispositions présentent deux périodes distinctes [52]

- Une longue période d’observations s’étale de 1909 à 1975 avec de grandes lacunes

- Une deuxième période de 14 années d’observations est donnée sans lacunes

(19751988)

-Cette dernière période est utilisée pour caractériser le climat de la dernière décennie,

la précipitation moyenne annuelle donc est de 390.6 mm. Selon la carte établie par

l’ANRH en 1993, la précipitation moyenne annuelle est de 382 mm, ceci explique la

sécheresse vécue aux cours de ces dernières années.

III.3. Les données des agglomérations:

III.3.1.Population :

Tableau III.1: Evaluation de la population de la ville d'Ain Beida

( (Subdivision d'hydraulique Ain Beida, 2014).

Année

2009

2011

2016

Population (habitant)

104694

120189

137977

III.4. réseau d’assainissement :

D'après les informations recueillies auprès de la subdivision d'hydraulique, la ville dispose

d'un réseau d'assainissement très récent du type unitaire, et dont la structure est apte à

répondre aux besoins de la population même à long terme

On dénombre actuellement sept rejets située comme suit:

- rejets n°1: rejet nord ;

- rejets n°2: qui va être relie au rejet n°3.

- rejets n°3: collecteur principale.

- rejets n°4: rejet galerie.

- rejets n°5: rejet galerie.


38

- rejets n°6: rejet industriel principal.

- rejets n°7: rejet industriel secondaire.

III.5. Présentation de la STEP :

La station d’épuration des eaux usées résiduaires de la ville d’Ain Beida rassemble une

succession de dispositifs, empruntés tour à tour par les eaux usées. Chaque dispositif est

conçu pour extraire au fur et à mesure les différents polluants contenus dans les eaux.

Figure III.1 : Schéma représentant le fonctionnement de la STEP de l’Ain Beida


39

III.5.1 Situation géographique :

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

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

l’oued- l’Azzabi

Figure III.2 : Vue de la STEP (Google Earth ,2016)

III.5.2 L’impact de la STEP :

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

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

de pollution du milieu récepteur (Oued El Azzabi) :

Protection de la nappe phréatique,

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

Réutiliser les eaux épurées en irrigation.

Réutiliser les boues issues de l’épuration à des fins agricole


40

III.6. Données techniques de la STEP :

Tableau III. 2: Données technique de la STEP [53]

Donnes techniques de la STEP d’Ain Beida

Wilaya Oum El Bouaghi

Commune Ain Beida

Etat de fonctionnement En marche

Localités raccordées à la STEP Eaux Résiduaires ville Ain Beida

Lieu de rejet Oued – El Azzabi

Entreprises de réalisation Keppel Seghers / Hydro Technique

Superficie de l’assiette 10 Hectares

Date de mise en service 01/01/2015

Tableau III.3: Gestion /Exploitation [53]

Gestion/Exploitation

Organisme gestionnaire Office National de l’Assainissement

Date de transfert à l'ONA 01/07/2015

Tableau III. 4: Description de traitement [53]

Description de traitement

Filière eaux Filière boues

Entrée des eaux brutes et prétraitement

L’Epaississeur Primaire

Traitement biologique

Le Digesteur Aérobie

Décanteurs secondaires

L’Epaississeur Secondaire

Chloration Les Lits de Séchages


41

Tableau III.5 : Qualité et quantité des eaux usées [53]

Quantité

Paramètres

Unité

Horizon 2015 Horizon

2033

Capacite de la station E.H 140.000 210.000

Débit moyen de temps sec m3/j 16.840 25.260

Débit journalier maximum m3

/h 701 1.052

Débit de pointe par temps de

pluie(2.5fois le débit journalier

max de temps sec)

m3

/h

2.945

4.340

Rapport DCO/DBO5 _ 1,9 1.9

Teneur en phosphore total

mg/l

15

15

Charge polluantes

Charge journalière en DCO Kg/j 14.263 21.378

Charge journalière en DBO5 Kg/j 7.560 11.340

Charge journalière en MES Kg/j 9.800 14.700

Charge journalière en MES réduite Kg/j 8.428 12.642

6.1 Caractéristiques d’eaux avant et après le traitement :

Caractéristiques d’eaux avant et après le traitement et la qualité de rejet :

Tableau III.6 : Caractéristiques d’eaux avant et après le traitement [53].

Paramètres

Concentration d’eaux

usées (mg/l)

Concentration d’eaux

traitées (mg/l)

DBO5 449

30

DCO 847 80

MES 582 30

N total 81 40

P total 15 2


42

Tableau III.7: Le rendement minimum d'élimination [53]

Paramètres

unité

Rendement minimum

d’élimination en %

DBO5 mg/l 93

DCO mg/l 90

MES mg/l 94

NTK mg/l 51

P total mg/l 87

III.7.Description des différents ouvrages de la STEP d’Ain Beida :

III.7.1.Traitement des eaux usées :

III.7.1.1. Entrée des eaux brutes et prétraitement :

a. By-pass :

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

Pour les cas d’urgence ou de maintenance de la STEP

Figure III. 3 : By-pass


43

b. Paniers grossiers :

Les eaux à traiter passent d’abord par un panier grossier manuel (distance entre les barres

d’environ 100 mm), pour but d’éliminer les matières plus volumineuses

Figure III.4 : Panier grossier

c. Poste de relevage :

le débit a traiter par la STEP est le débit de sortie des grilles grossier plus le débit des

surnageant

Equipements dans le poste de relevage :

- Conduite des eaux de retours (épaississeurs et lits de séchages).

- Conduites des eaux de classificateur à sable.

- Conduit des eaux d’entrée

- Armoire de dosage Fecl3 (chlore ferrique).

- Les deux grilles grossies.

- Capteur de niveaux

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


44

d. Un dégrillage grossier :

Il y deux dégrilleurs automatiques inclinés à chaines, la distance entre les barres 40mm

Figure III.5 : Dégrillage grossier

Tableau III. 8 : Caractéristiques de grille grossier [53].

Désignation Caractéristiques

Nombre de grille 2

Largeur du canal 1 600 mm

Distance entre les barreaux 40 mm

Angle d’inclinaison 60 °

e. Grilles fines : Âpre relevage, les eaux brutes passent au travers de grilles fines, que permettent de retenir

les déchets solides plus petit, il y a deux dégrilleurs automatique inclines de la distance entre

les barres 8mm.

f. Dessaleur et déshuileur :

Le dessaleur et le déshuileur est du type rectangulaire aère.

Deux dessaleurs déshuileur seront installés âpres le grilles fines ,leur fonction est de

protéger les équipements pour de traitement en déamination le sable et les graisses dans

les eaux brute .


45

Figure III. 6 : dessabler - déshuileur.

Tableau 9 : Caractéristiques de dessabler déshuileur [53]


Nombre de canal 2.

Longueur 30 m.

Largeur 3,5 m.

Hauteur d’eau active 3,5 m.

Volume dessablage 166 m3.

g. Classificateur à sable :

Il sert à la séparation de sable de l’eau résiduelle.


46

Figure III.7 : Classificateur de sable

III.1.2.Traitement secondaire (traitement biologique) :

a. Bassin biologique-(boues activées) : La station d’épuration d’Ain Beida st du type de système à boues activées. Chaque vois est

constituée de trois compartiments pour l’élimination de la pollution d’eaux usées

- Zone de contact :

Peut être placée à l'amont immédiat du bassin d'aération. Son principe est de réaliser

un mélange des boues recyclées et de l'effluent a traiter dans une zone de

faible volume. Cette zone, dont le but reste l'amélioration de la décantation

de la boue, exerce une pression sélective sur la compétition entre bactéries filamenteux

et non filamenteux, à l'avantage de ces derniers, par bio sorption d'une certaine

quantité de matières organique à la surface

du floc [54]

- Le bassin biologique est composé de trois zones:

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

éliminé à 30% (déphosphoration)

La zone anoxie (pauvre en O2) : L e s nitrates réduits en azote gazeux qui est restitué à

l'atmosphère par les micro-organismes (dénitrification)

La zone aérobie (Avec aération) : Elimination de la pollution carbonée


47

Figure III. 8: Bassin biologique

- Le système de l’aération de bassin biologique avec des disques membrane a fines bulles

La fosse de dégazage :

Elle permet la désaération de l'eau en sortie du bassin d'aération

avant son introduction dans le décanteur.la désaération permet une bonne

décantation dans le décanteur, on crée un brassage pour éliminer le gaz présent dans l'eau

Elle assure également la récupération des écumes du clarificateur et la recirculation

des boues de décanteur vers le bassin biologique

. Figure III.9: La fosse de dégazage


48

Tableau III.10: Caractéristiques de bassin biologique [53]


La forme de bassin rectangulaire.

Nombre de vois 3 en service et 1 secours.

Longueur 96 (m)

Largeur 60 (m)

Profondeur 7 (m)

Volume aéré 29625 (m3)

Volume anaérobie 2250 (m³) Volume anoxie 4200 (m³)

L’âge des boues [12 -20 jours]

Temps de séjours 49 h


49

b. Décanteur :

Trois décanter a pour but de séparer les boues de l’eau traitée.

Le décanter est sous forme circulaire avec un racleur de fond qui récupère les boues biologie

FigureIII.10: Décanteur

Figure III.11 : La goulotte d'évacuation de l'eau épurée


50

Tableau III. 11: Caractéristiques de décanteur [53]


Nombre de bassin 3 et 1 secoure.

Type de bassin Circulaire

Type de racleur racleur d’aspiration (demi-diamètre avec fond

plat).

Hauteur d’eau 4 (m).

Diamètre 36 (m).

Surface 1018(m2).

Volume 4521(m3).

c. Bassin de chloration :

L’ouvrage de la chloration est installé à l’sortie de la STEP en aval des décanteurs

Pour la désinfection

Figure III. 12 : Bassin de chloration et évacuation des eaux épurées vers le milieu récepteur


51

Tableau III.12 : Caractéristiques de bassin de chloration [53]


Nombre de bassin de chloration 1

Hauteur d’eau 4 (m).

Longueur 30 (m).

Largeur 28 (m).

III.7.1.3.Traitement des boues :

Le traitement des boues a pour objectif de les conditionner en fonction de ce que l'on a

l'intention d'en faire. Ce conditionnement a en général pour effet :

Une réduction de volume obtenue par épaississement.

Une diminution du pouvoir de fermentation de ces matières (stabilisation

biologique, chimique, thermique….).

a. Epaississeur primaire :

L'épaississeur est un bassin circulaire à fond conique à faible pente et équipé d'un racleur

permet de favoriser l'épaississement des boues qui sont dirigées en fond de bassin

L'eau surnageant est récupérée par une lame déversant située autour du périmètre de

l'épaississeur. L'eau ainsi récupérée passe dans une goulotte de récupération vers le poste

de relevage à l'entrée de la station. Les boues épaissies sont pompées vers le digesteur

aérobie.


52

Tableau III.13 : Caractéristiques de l’épaississeur primaire [53]


Type de bassin circulaire

Nombre de bassin 2

Hauteur 3 (m)

Surface par ouvrage 214(m²)

Concentration des boues 25 (g/l)

Figure III.13: Epaississeur primaire

d. Digesteur aérobie :

Dans le digesteur aérobie il y a Stabilisation des boues :

La stabilisation des boues vise à limiter leur fermentation ultérieure, susceptible de

produire des odeurs et d’altérer leur composition. Cette stabilisation sera réalisée en

réduisant la quantité de matière organique dans la boue par dégradation bactérienne en

présence d’air (stabilisation aérobie) ; La stabilisation aérobie est réalisée par la

respiration des micro-organismes dans un bassin de stabilisation. [55]


53

Figure III.14 : Digesteur aéré

Tableau III.14 : Caractéristiques de dépisteur aérobie [53].


Nombre de bassin 2 vois

Hauteur 5 (m)

Volume 11909 (m³)

Concentration des boues 16 g/l

c. Épaississeur secondaire :

L’épaississeur secondaire est à épaissir les boues digérées Les boues épaissies sont pompées

vers les lits de séchage.

Figure III.15: Épaississeur secondaire


54

Tableau III.15: Caractéristiques de l'épaississeur secondaire [53]


Type de bassin Circulaire

Nombre de bassin 1

Hauteur 3 (m)

Surface par ouvrage 214 (m²)

Concentration des boues 45 g/l

d. Lit de séchage des boues :

Les lits de séchage sont utilisées pour l’asséchement des boues épaissies.

Figure III.16: Lits de séchages


55

Tableau III. 16 : Caractéristiques des lits de séchage [53]


Nombre de lit 10

Superficie totale 21600 m2

Profondeur de volume des boues sèches 10-30 cm

III.7.2 Salle de commande :

C’est une salle chargé avec des micros pour contrôler et assuré le bon fonctionnement de

la STEP

Elle a pour rôle contrôle du fonctionnement de la STEP

Figure III.17: Salle de commande

III.7.3.Technique de prélèvement :

Pour évaluer la qualité de l'eau épurée dans la station d'épuration, il y a deux techniques

de prélèvement :

a) Manuelle :

On utilise des récipients ou flacons, à partir de bassin d’aération ou dans les clarificateurs.


56

Figure III.18 : Prélèvement manuelle

b) Automatique :

A l'aide d'une armoire d'échantillonnage, le prélèvement se fait facilement . Cet appareil

prélève 100 ml chaque 60 min puis elle les mit automatiquement dans des bouteilles

de 1 litre [56].

Figure III.19: Prélèvement automatique

Il y a deux postes de prélèvement, le premier est localisé après le dessabler /déshuileur et le

deuxième avant le poste de rejet

III.7.4.Présentation de laboratoire :

Le laboratoire de la STEP est équipé de divers instruments des mesures physico-chimiques

nécessaires pour les différents analyses de l'eau et la boue, et le suivie de performance

d’épuration.


57

III.8 Conclusion:

Dans ce chapitre, j’ai présenté la discription générale de la ville d’Ain Beida , a partire

de la présention la situation, description générale de la station de épuration , et les

caractéristiques de chaque ouvrage, donc l’etat de fonctionnement de la station.[56]

CHAPITRE IV

ETUDE

EXPERIMENTALE

Chapitre IV Etude expérimentale

58

IV.1.Introduction :

Ce chapitre consiste à l’étude du comportement physico-chimique et rhéologique de :

Eaux usées brutes, liqueur mixte, boues primaires, boues secondaires, boues épaissies et

boues digérées, cela vis-à-vis de l’addition de la chaux, de l’injection de l’eau de javel et

du traitement thermique. Cette étude expérimentale est organisée comme suit :

1. Effet de l’addition de la chaux sur l’élimination de la matière organique

2. Effet de l’injection de l’eau de javel sur l’élimination de la matière

organique

3. Effet de l’addition de la chaux sur la viscosité

4. Effet de l’injection de l’eau de javel sur la viscosité

5. L’influence de la température sur la viscosité

6. L’influence du traitement thermique sur le pH

Remarque :

Les expériences sont réalisées le jour même du prélèvement afin d’éviter toutes

évolutions des caractéristiques

La mesure de la matière organique est réalisée seulement pour le premier

échantillon (le four à moufle est tombé en panne)

IV.2.Protocoles expérimentaux :

IV.2.1.Effet de l’eau de javel :

On met dans une série de 6 béchers contenant chacun d’eux 300 ml d’échantillon des

doses croissantes d’eau de javel (concentration 12°) de 5ml à 150ml, puis les échantillons

sont mis sous agitation pendant 20min à l’obscurité pour assurer leurs mélanges. On

effectue après la mesure de la viscosité et de la matière organique.


59

Figure IV.1 : Effet de l’eau de javel

IV.2.2. Effet de la chaux :

On met dans une série de 6 béchers contenant chacun d’eux 300 ml d’échantillon des

doses croissantes de chaux (disponible au laboratoire) de 5g a 30g, puis les échantillons

sont mis sous agitation pendant 20min pour assurer leurs mélanges. On effectue après la

mesure de la viscosité et de la matière organique.

Figure IV.2 : Effet de la chaux

IV.2.3. Effet de traitement thermique :

Trois échantillons de 300 ml de volume sont placés sur des plaques chauffantes pour

réaliser le traitement thermique. Nous avons choisi trois températures de traitement: 46°C,


60

76°C et 94°C, le temps de traitement est de 60 minutes à la température désignée, (les

échantillons sont mis sous traitement thermique et sous agitation une fois la température

désignée est atteinte). Les échantillons sont refroidis ensuite à la température de

laboratoire. On détermine après toutes les dix minutes le pH final de l’échantillon

Remarque : Par manque de moyens on n’a pas pu mesurer la matière organique

Figure IV.3 : Effet de traitement thermique

IV.2.2.4 : Effet de la température sur la viscosité :

Les mesures de viscosité sont réalisées pour des températures d’échantillons allant de 0°C

à 40°C, pour cela les échantillons sont refroidis ou chauffés pour balayer l’intervalle de

d’étude.


61

Figure IV.4 : Mesure de la viscosité

Remarque

Les différents appareils et instrument utilisés : Viscosimètre, jar test, plaques chauffantes,

étuve, balance, verreries.PH mètre

IV.3. Evolution de la viscosité :

IV.3.1. Eaux usées brutes

IV.3.1.1.Effet de l’addition de la chaux sur l’élimination de la matière organique

D’après la figure IV.12 Nous constatons que la matière diminue lorsque le taux de chaux

ajouté s’élève. Cette élimination reste faible par rapport au taux de chaux consommé. La

chaux contribue à l’élimination jusqu’à 50% de DBO5, la DCO.


62

Figure IV.5. Evolution de taux de matière organique en fonction de la dose de chaux ajoutée

IV.3.1.2. Effet de l’addition de l’eau de javel sur l’élimination de la matière

organique :

La figure . IV.13 montre que l’ajout de doses croissantes de l’eau de javel jusqu’à 4,6 g ne

montre aucune variation sensible du taux de matière organique. Cela peut être dû aux

faibles valeurs d’eau de javel testées, ou la sensibilité de la mesure de M O à 550°C alors

il plus être plus judicieux de suivre l’évolution de la DBO5 et la DCO, ou d’augmenter les

doses d’eau de javel testées.

FigureIV.6:Evolution du taux de MO en fonction de la dose d’eau de javel injecté

0,2

0,202

0,204

0,206

0,208

0,21

0,212

0,214

0 5 10 15 20 25 30

MO

%

Masse de chaux ajoutée (g)

0,05

0,07

0,09

0,11

0,13

0,15

0,17

0,19

0,21

0,23

0 1 2 3 4 5

MO

%

Masse chlore (g)


63

IV.3.1.3Effet de l’addition de la chaux sur la viscosité :

D’après la figure IV.7. Nous constatons que l’ajout de 5 à 50 g de chaux à l’eau usée brute

fait augmenter la viscosité, cette augmentation reste faible par rapport aux quantités de

chaux ajoutées. Les particules de la chaux flottent restées en suspension augmente les

interactions entre les particules et par conséquent la viscosité finale augmente.[57]

Figure.IV.7:Evolution de la viscosité en fonction de la dose de chaux ajoutée

IV.3.1.4.Effet de l’ajout de l’eau de javel sur la viscosité :

D’après la figure IV.8, l’ajout de l’eau de javel de 1 jusqu’à 16 g n’influe pas sur la

viscosité de l’eau usée ce qui peut être du à la faible dégradation et décomposition de la

matière organique et par conséquent la faible variation de caractéristiques rhéologique de

l’échantillon et ce qui est confirmé par la non variation de la M O suite à l’augmentation

des doses de l’eau de javel (voir Figure.IV.6). [58]

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 10 20 30 40 50 60

visc

osi

té (

mp

as/s

)

Masse de chaux ajoutée (g)


64

Figure.IV.8:Evolution de la viscosité en fonction de la dose d’eau de javel injecté

IV.3.1.5.Effet de la température sur la viscosité :

Nous remarquons d’après le graphique de la figure IV.9 que la viscosité diminue chaque

fois que la température augmente, cette viscosité varie de 4 à 1,6 mpa.s. la viscosité des

boues diminue suivant une loi de puissance avec l’augmentation de la température. Cette

diminution de la viscosité apparente des boues peut être liée à la solubilisation des boues.

L’augmentation de la température augmente les mouvements browniens et par la suite

diminue la viscosité. En effet, la température en solubilisant la matière, permet de modifier

la structure en gel des boues non traitées. L’augmentation de la viscosité des eaux influe

sur la leur facilité de pompage.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Vis

cosi

té (

mp

a/s)

Masse de chlore (g)


65

FigureIV.9:Evolution de la viscosité en fonction de la température.

IV.3.1.6.L’influence du traitement thermique sur le pH :

Le pH initial des eaux usées, de l’ordre de 7.8 augmente au cours du temps pour tous les

traitements thermiques réalisés Figure.IV.10. L’augmentation du pH est d’autant plus

importante que la température de la l’échantillon est élevée et que le taux de solubilisation

augmente. Cette augmentation de pH pourrait en partie due à une volatilisation de composé

organique et de CO2 dissous et à la désorption de protéines qui présentent des groupes

carboxyles.

Figure.IV.10:Evolution de pH en fonction du et de température

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 10 20 30 40 50 60 70

Vis

cosi

té (

mp

a.s)

temperature °C

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

0 5 10 15 20 25 30 35

pH

temps46°C 76°C 95°C


66

IV.3.2. La liqueur mixte (à la sortie du bassin d’aération ) :

IV.3.2.1.Effet de l’injection de la chaux sur la viscosité :

Dans ce cas, la viscosité a été mesuré pour le surnageant, d’après la figure ci-dessous,

nous constatons que la viscosité diminue lorsque le taux de chaux ajoutée s’élève,

contrairement à ce que à été trouvé pour les eaux usées brutes, Cette diminution peut être

due à la floculation et la décantation des particules MES et colloïdales qui s’accélèrent au

fur et à mesure que la dose de chaux additionnée augmente. [57]

FigureIV.11:Evolution de la viscosité en fonction de la masse de chaux ajout


D’après la figure ci-dessous, l’ajout de l’eau de javel de 1 jusqu’à 23 n’influe pas sur la

viscosité de l’eau usée ce qui peut être dû à la faible dégradation et de décomposition de la

matière organique de l’échantillon et par conséquent la faible variation de caractéristiques

rhéologique de la liqueur mixte.[58]

2

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

2,6

2,7

2,8

2,9

3

0 10 20 30 40 50 60

Vis

cosi

té (

mp

a.s)

Masse de chaux (g)


67

Figure.IV.12:Evolution de la viscosité en fonction de la dose d’eau de javel.


Aussi pour liqueur mixte, il apparait que le pH s’élève lorsque la température de traitement

thermique augmente, le pH est aux alentours de 8,2 pour la température de 95°C. Cette

augmentation de pH pourrait en partie due à une volatilisation de composé organique et de

CO2 dissous et à la désorption de protéines qui présentent des groupes carboxyles.

Figure IV.13:Evolution du pH en fonction de la température

2

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

2,6

2,7

2,8

2,9

3

0 5 10 15 20 25

visc

osi

té (

mp

a.s)

Masse de chlore (g)

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

0 10 20 30 40 50

pH

Temps 46°C 76°C 95°C


68


De même pour la liqueur mixte l’augmentation de la température de 0°C à 60°C fait

augmenter sa viscosité, les valeurs de viscosité de la liqueur mixte sont très proches de

celles de l’eau usée brute, elles varient suivant une loi exponentielle entre de 3,8 0 1,8

mpa.s.

Cette diminution de la viscosité apparente des boues peut être liée à la solubilisation des

boues et l’augmentation du mouvement d’agitation brownien.

Figure.IV.14:Evolution de la viscosité en fonction de la température.

IV.3.3.Boues secondaires :

IV.3.3.1.Effet de l’addition de la chaux sur la variation de la viscosité :

La viscosité des boues secondaire diminue, mais très faiblement devant l’augmentation de

la masse de chaux ajoutée, elle varie entre 3,3 à 2,45 mpa.s. Cette faible diminution de la

viscosité par rapport à la liqueur mixte est due à ce que la boue secondaire à subit déjà une

décantation et par conséquent la concentration de MES influençant la viscosité est

diminuée.[57]

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 10 20 30 40 50 60 70

Vis

cosi

té (

mp

a.s)

temperature °C


69

Figure .IV.15: Evolution de la viscosité en fonction de la dose de chaux


De même pour les boues secondaires, l’ajout de concentrations croissantes de l’eau de javel

de 1 jusqu’à 23 g/l n’influe vraiment pas sur la viscosité, nous remarquons une très légère

diminution de la viscosité et qui peut être significativement due à la dégradation et de la

décomposition de la matière organique et par conséquent la variation des caractéristiques

rhéologique des boues secondaires. [58]

Figure.IV.16:Evolution de la viscosité en fonction de la dose d’eau de javel.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 10 20 30 40 50 60

Vis

cosi

té (

mp

a.s)

chaux (g)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 5 10 15 20 25

Vis

cosi

té (

mp

a/s)

Masse de chlore(g)


70

IV.3.3.3 Influence du traitement thermique sur le pH :

L’augmentation de la température de traitement thermique de 46°C à 95 °C montre une

augmentation claire du pH, les valeurs de pH sautent en moyenne de 6,8 pour les

températures à 46°C et 76°C à 8,2 °C pour la température de 95°C. Ceci est du

essentiellement une volatilisation de composé organique et de CO2 dissous et la désorption

de protéines qui présentent des groupes carboxyles.

Figure.IV.17:Evolution de pH en fonction du temps


L’allure de la courbe de variation de la viscosité est descendante, indiquant que plus la

température augmente la viscosité diminue, cette dernière varie de 3,2 mpa.s à 0°C à

2mpa.s à 50 °C, l’augmentation de température est due à l’hydrolyse et augmentation

d’agitation des molécules ce qui diminues les interactions entre particules et par

conséquent diminue la viscosité.

6

6,2

6,4

6,6

6,8

7

7,2

7,4

7,6

7,8

8

8,2

8,4

8,6

0 10 20 30 40 50 60

pH

temps (min)

"46°C

76°C

94°C


71

Figure.IV.18:Evolution de la viscosité en fonction de la température

IV.3.4.Boues épaissies 1 (à la sortie de l’épaississeur primaire) :

IV.3.4.1..Effet de l’injection de la chaux sur la viscosité :

Pour les boues sortant de l’épaisseur primaire, nous constatons que plus en ajoutant de la

chaux la viscosité diminue, cette diminution peut être expliqué comme suit, l’ajout de la

chaux, favorise la floculation et par conséquent la décantation ce qui diminue les MES et

par la suite les interactions entre particule.[57]

Figure.IV.19: Evolution de la viscosité en fonction de la dose de chaux

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 10 20 30 40 50

Vis

cosi

té (

mp

as.s

)

Température °c

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 10 20 30 40 50 60

Vis

cosi

té (

mp

as/s

)

Masse de chaux(g)


72


L’ajout de concentration croissante de l’eau de javel allant de 1 à 23 g/l influe sur la

variation de la viscosité, ce résultat est conforme aux résultats trouvés précédemment pour

le boue secondaire, la liqueur mixte ….etc[58]

Figure. IV.20:Evolution de la viscosité en fonction de la dose d’eau de javel.


Le traitement thermique des boues épaissies montre l’augmentation de pH suite à

l’augmentation de la température. Cette élévation de pH est du comme, c’est déjà annoncé,

précédemment à la volatilisation de composé organique et de CO2 dissous et la désorption

de protéines qui présentent des groupes carboxyles.

Nous remarquons aussi des valeurs légèrement ascendantes du pH en fonction de temps,

ceci revient à des réactions provoquant des changements de caractéristiques continuent

dans le temps.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 5 10 15 20 25

Vis

cosi

té (

mp

a.s)

Masse de chlore (g)


73

Figure. IV.21:Evolution de pH en fonction de temps


Similairement aux résultats trouvés auparavant l’augmentation de la viscosité fait

diminuer la viscosité, il apparait que pour 0°C, la viscosité est de 6,3 mpa.s , cette valeur

est la plus élevée de toutes les mesures réalisées

FigureIV.22:Evolution de la viscosité en fonction de la température.

7

7,2

7,4

7,6

7,8

8

8,2

8,4

8,6

0 10 20 30 40 50 60 70

PH

temps(min)

46°C

76°C

95°C

0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40 50 60 70

Vis

cosi

té(m

pa.

s)

Temperature °C


74

IV.3.5. Boues de Digesteur :

IV.3.5.1.Effet de l’injection de la chaux sur la viscosité :

L’augmentation de la masse de chaux ajoutée à la boue issue du digesteur et après temps

de mélange de 20 minutes montre que la viscosité du surnageant diminue, ce résultat est

interpréter comme suit : l’ajout de la chaux favorise la floculation et la décantation des

particules MES et colloïdales responsables de la viscosité du surnageant et par conséquent

la viscosité diminue. Cette diminution apparait un peu ralentie au delà de 10 g de chaux

additionnée.[57]

FigureIV.23:Evolution de la viscosité en fonction de la dose de chaux.


Contrairement aux résultats précédemment trouvés, pour le cas des boues issues du

digesteur l’injection de doses croissantes d’eau de javel fait diminuer la viscosité ceci

peut être du principalement au changement de composition et de caractéristiques de ces

boues suite à la dégradation de la matière organique. Cette décroissance de viscosité reste

quand même remarquable. [58]

0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40 50 60

Vis

cosi

té (

mp

as.s

)

Masse de chaux (g)


75

Figure IV.24:Evolution de la viscosité en fonction de la dose d’eau de javel.


La variation de pH semble suit toujours la même loi, l’augmentation de la température de

traitement des boues digérées fait augmenter le pH finale de la boue. Cela est dû à la

volatilisation de composé organique et de CO2 dissous et la désorption de protéines qui

présentent des groupes carboxyles. Nous remarquons aussi des allures légèrement

ascendantes du pH en fonction de temps, ceci revient à ce que des réactions induisant des

changements de caractéristiques continuent dans le temps.

Figure IV.25:Evolution de pH en fonction de et de température

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 5 10 15 20 25

Vis

cosi

té(m

pa/

s)

Masse chlore (g)

7

7,2

7,4

7,6

7,8

8

8,2

8,4

8,6

8,8

0 10 20 30 40 50 60 70

pH

Temps(min)

46°C

76°C

94°C


76


Les valeurs de viscosité des boues digérées sont un peut élevée par rapport aux autres

échantillons étudiées, elles varient de 5,3 mpa.s à 0°C à1,5 mpa.s à 60°C. Cette

augmentation de la viscisité est du à la solubilisation des boues.

Figure IV.26:Evolution de la viscosité en fonction de la température.

IV.3.6.Boues épaissies 2 (issues de l’épaississeur secondaire ) :

IV.3.6.1. Effet de l’injection de la chaux sur la viscosité :

L’injection de la chaux aux boues épaissies 2 fait diminuer d’une façon claire la viscosité

du surnageant la viscosité passe de 270 mpa.s à 100 mpa.s, Il est a noté que le surnageant

des boues épaissies 2 est très turbide, ce qui explique les hautes valeurs de viscosité.

L’injection de doses croissantes de la chaux engendre plus de floculation et permet une

meilleure décantation des particules MES et colloïdales et par conséquent diminue les

interactions et par la suite diminue la viscosité du milieu.[57]

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70

Vis

cosi

té (

mp

as.s

)

Temperature °C


77

Figure IV.27:Evolution de la viscosité en fonction de la masse de chaux additionnée


Les valeurs de viscosité des boues issues de l’épaississeur 2 sont très élevées, ces boues

destinées à être épandues dans les lits de séchage présentent des siccités très élevées. Une

nette diminution de la viscosité est marqué suite à l’injection de doses croissantes d’eau de

javel, cette décroissance suit une loi exponentielle et varie de 90 mpa.s à 20 mpa.s [58]

Figure IV.28:Evolution de la viscosité en fonction de la dose d’eau de javel.

0

50

100

150

200

250

300

0 10 20 30 40 50 60

Vis

cosi

té (

mp

as.s

)

Masse de chaux (g)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25

Vis

cosi

té (

mp

as.s

)

Masse de chlore (g)


78


Le comportement des boues issues de l’épaississeur secondaire est similaire aux

comportements des autres boues étudiées : le pH final est élevé pour la température de

96°C, et des allures légèrement montantes des courbes d’évolution de pH, cela revient

comme c’est déjà prononcé à :

La volatilisation de composé organique

La volatilisation de CO2 dissous

désorption de protéines qui présentent des groupes carboxyles.

Alors que l’allure ascendante des courbes de pH pour les différentes températures testées

est due aux réactions induisant des changements de caractéristiques qui continuent dans le

temps.

Figure IV.29:Evolution de la pH en fonction le temps et de température


Les résultats d’analyse de l’effet de la température sur la viscosité des boues épaissies 2

n’échappent aux résultats trouvées précédemment, Sauf que les valeurs de viscosité sont

élevées par rapport aux autres échantillons.

Cette diminution linéaire de la viscosité des boues peut être liée à la solubilisation des

boues. L’augmentation de la température augmente les mouvements browniens et par la

7

7,1

7,2

7,3

7,4

7,5

7,6

7,7

7,8

7,9

8

0 10 20 30 40 50 60 70

pH

Temps (min)

46°C76°C94°C


79

suite diminue la viscosité. En effet, la température en solubilisant la matière, permet de

modifier la structure en gel des boues non traitées. L’augmentation de la viscosité des eaux

influe sur la leur facilité de pompage.

Figure IV.30:Evolution de la viscosité en fonction de la température.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50 60 70

Vis

cosi

té u

(mp

a.s)

Temperature °C


80

VI.4. Comparaison de résultats des différents échantillons étudiés :

VI.4.1.Effet de l’injection de la chaux sur la viscosité :

Les allures descendantes des courbes d’évolution de la viscosité suite à l’augmentation de

la chaux sont similaires pour tous les échantillons à l’exception du cas des eaux usées

brutes ou l’allure apparait montante.

Figure IV.31:Evolution de la viscosité en fonction de la dose de chaux

VI.4.2.Effet de l’ajout de l’eau de javel sur la viscosité :

En comparaison entre les différents résultats trouvés, nous remarquons une stabilité de la

viscosité des échantillons d’eau usée, de la liqueur mixte (à l’entrée du décanteur primaire)

des boues secondaire, des boues épaissies vis-à-vis de l’augmentation du taux d’eau de

javel injecté et une tendance à la diminution pour les boues digérés et une nette diminution

de la viscosité des boues épaissies 2.

0

1

2

3

4

5

6

0 20 40 60

Vis

cosi

té (

mp

a.s)

Masse de chaux (g)

eaux usées

boues primaires

Boues de Décanteur

Boues d’épaississeur primaire

boues de Digesteur

0

50

100

150

200

250

300

0 20 40 60

Vis

cosi

té (

mp

a.s)

Masse de chaux (g)

Boues d'épaississeur 2


81

Figure IV.32:Evolution de la viscosité en fonction de la dose de javel.

VI.4.3.Effet de la température sur la viscosité :

Nous marquons clairement la diminution linéaire de la viscosité en fonction de la

température pour tous les échantillons, il apparait que les viscosités des boues épaissies 2

sont de viscosité élevées, ces boues caractérisées par la siccité la plus élevés vont être

épandues dans les lits de séchage.

Figure IV.33:Evolution de la viscosité en fonction de la température

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 10 20 30

Vis

cosi

té (

mp

a.s)

Masse de chlore (g)

eaux usées

boues primaires

Boues de Décanteur


boues de Digesteur

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30

Vis

cosi

té (

mp

a.s)

Masse de chlore (g)


0

1

2

3

4

5

6

7

0 20 40 60 80

Vis

cosi

té (

mp

a.s)

Température °C

eaux usées

boues primaires

Boues de Décanteur


0

5

10

15

20

25

30

35

0 20 40 60 80

Vis

cosi

té u

(mp

as.s

)

Temperature °C



82

VI.5.Conclusion :

Suite à recherche on a trouvé plusieurs résultats, ses derniers se résument comme suit :

Le comportement physico-chimique et rhéologique des boues de la station d’épuration de

la ville d’Ain El Beida vis-à-vis de l’augmentation de la température, de l’addition de la

chaux, de l’injection de l’eau de javel et du traitement thermique montre :

1. la diminution de la viscosité vis-à-vis de l’élévation de la température, ceci

influencera le relevage, le recyclage et le transport des boues d’un coté et sur

l’efficacité des pompes et la consommation d’énergie électrique dans la STEP d’ un

autre coté.

2. L’addition de la chaux modifie les caractéristiques physico-chimique (pH) et

rhéologiques (viscosité) des boues de la STEP suite aux différentes réactions et

phénomènes mises en jeu : décomposition et stabilisation de la matière organique,

renforcement de la floculation et de la décantation.

3. L’ajout de l’eau de javel modifie clairement les caractéristiques rhéologiques des

boues épaissies 2 mais sensiblement les autres types de boues.

4. Le traitement thermique des boues modifie les caractéristiques physico-chimiques

par volatilisation de composé organique et de CO2 dissous et par désorption de

protéines.

CONCLUSION

GENERALE

CONCLUSION GENERALE

Les eaux usées ont des origines différentes. On distingue en particulier les eaux usées

domestiques des eaux usées industrielles. Celles-ci contiennent différents polluants qu'il

faut éliminer avant le rejet de ces eaux en milieu naturel. Ces polluants sont éliminés par le

biais de stations d'épuration. Il existe différents types de station d'épuration qui traite les eaux

usées de différentes manières. Le traitement diffère surtout dans la chaîne biologique. Les

boues activées peuvent être utilisées et mises en parallèle après un traitement. Les eaux usées

sont traitées dans le but d'être rejetées en milieu naturel. Elles se doivent de respecter certaines

de dépollution.

Le but primordial de cette étude était l’analyse de comportement des différentes boues de la

STEP de Ain El Beida , il consistait principalement à l’étude de :

1. Effet de l’addition de la chaux sur l’élimination de la matière organique

2. Effet de l’addition de l’eau de javel sur l’élimination de la matière organique

3. Effet de l’injection de la chaux sur la viscosité

4. Effet de l’ajout de l’eau de javel sur la viscosité

5. L’influence de la température sur la viscosité

6. L’influence du traitement thermique sur le pH

Les principaux résultats montrent :

La diminution de la viscosité vis-à-vis de l’élévation de la température, ceci

influencera le relevage, le recyclage et le transport des boues d’un côté et sur

l’efficacité des pompes et la consommation d’énergie électrique dans la STEP d’ un

autre côté.

L’addition de la chaux modifie les caractéristiques physico-chimique (pH) et

rhéologiques (viscosité) des boues de la STEP, suite aux différentes réactions et

phénomènes mis en jeu : décomposition et stabilisation de la matière organique,

renforcement de la floculation et de la décantation

L’ajout de l’eau de javel modifie clairement les caractéristiques rhéologiques des

boues épaissies 2 mais sensiblement les autres types de boues.

Le traitement thermique des boues modifie les caractéristiques physico-chimiques

par volatilisation de composé organique et de CO2 dissous et par désorption de

protéines.

A la fin nous disons que les résultats trouvés sont très intéressants et que ce travail réalisé

mérite plus d’études et d’approfondissements.

REFERENCES

BIBLIOGRAPHIQUES

..................................................................................................................Références Bibliographiques

[1] Hartani, T, (2004), La réutilisation des eaux usées en irrigation : cas de la Mitidja en

Algérie, Projet INCO-WADEMED Actes du Séminaire Modernisation de l’Agriculture

Irriguée Rabat.

[2] Medkour M, (2003), Réutilisation des eaux usées épurées, Séminaire sur le secteur

de l’eau en Algérie. Ministère des Ressources en eau. 12 p.

[3] ONA (2015)-dz.org/l-ona-en-chiffres (consulté 23-05-)

[4] Dafri A, (2008), Biodégradation des crésols par le microbiote des eaux usées de la ville

de Constantine. Mémoire de Magister N°308 ; en microbiologie appliquée, Université

Mentouri Constantine, Faculté des science de la nature et de la vie, 60p.

[5] Mertahri Mohammed Saïd. (2012), Elimination simultanée de la pollution azotée et

phosphatée des eaux usées traitée, par des procédés mixtes, cas de la STEP est de la ville

de Tizi-Ouzou, Thèse de doctorat, Université Mouloud Mammeri, Tizi-Ouzou, Algérie.

[6] Tekfi K, (2006), « étude des performances épuratoires d’une station d’épuration

des boues activées », mémoire pour l’obtention de diplôme de DEUA. Option

traitement et épuration de l’eau, département hydraulique, université Tlemcen.

[7] Raissi O, (2005), « Réutilisation des eaux épurées et des boues résiduaires des stations

d’épuration »..

[8] Baumont S, Camard J P, Lefranc A, Franconi A, (2004), Réutilisation des eaux usées:

risques sanitaires et faisabilité en Île-de-France. Rapport ORS, pp 220.

[9] Traité de l'environnement, Technique de l'ingénieur, Volume G1210

[10] Vaillant J R, (1974) Perfectionnement et nouveautés pour l'épuration des eaux

résiduaires: eaux usées urbaines et eaux résiduaires industrielles, Edition, Eyrolles, Paris,.

[11] Rodier J,( 2005) L’analyse de l’eau naturelle, eaux résiduaires, eaux de mer,

8ème Edition DUNOD technique, Paris, pp 1008-1043

[12] : Aoulmi Sofiane, (2007), Conception de la station d’épuration dans la ville d’Eddine

(W. Ain Defla), thèse de l'école nationale supérieure de l'hydraulique.

[13] : ] Mizi A, (2006), Traitement des eaux de rejets d'une raffinerie des corps gras région

de BEJAIA et valorisation des déchets oléicoles. Thèse de doctorat. Université de

Badji Mokhtar. ANNABA.


[14] : H.Salghi : « Différents filières de traitement des eaux » ; 22 p.

[15] : Centre régionale pour l’eau potable et l’ars à faible coût. (2007) : « Guide, Contrôle

et suivi de la qualité des eaux usées protocole de détermination des paramètres physico-

chimiques et bactériologiques » ; 48 p.

[16] : Marc Elskens. (2010): «Analyse des eaux résiduaires-Mesure de la pollution » ; 29 p.

[17] Marc Satin et Bechir Selmi. (2006) : « Guide technique de l’assainissement 3eme

édition » ;726p. [18] : H.Salghi : « Différents filières de traitement des eaux » ; 22 p.

[19] : Haouati El Haouas. (2005) : « Etude de réhabilitation et d’extension de la station

d’épuration de la ville de Djelfa » ; Mémoire de fin d’étude (école nationale supérieure de

l’hydraulique ABDALLAH ARBAOUI) ; 83 p.

[20] Desjardins Raymands, (1997), « Traitement des eaux »,deuxième édition,

Montréal.

[21] Cherki F, Et Hessas H, « étude de l’abattement de la charge polluante azotée en

station d’épuration à boues activées », mémoire pour l’obtention de diplôme de DEUA.

Option traitement et épuration de l’eau, département hydraulique université Tlemcen.

[22] Gaid A, (1984), « Épuration biologique des eaux usées urbaines tome I », édition

OPU, Alger.

[23] Yahlatene S, Tahirim El Tladj, (2011), « Réflexion sur la caractérisation physico-

chimique, des effluents Liquides rejetés dans la grande sebkha d'Oran », mémoire

d’ingénieur, université des sciences et de la technologie d’Oran.

[24] Saggai M M, (2004), Contribution à l'étude d'un System d'épuration à plantes

macrophtes pour les eaux usées de la ville de Ouargla. Mem. Mgister. Univ. Ouargla.64p.

[25] Banzaoui N Et Elbouz F, (2009), Epuration des eaux usées par les procédés des boues

activées au niveau de la commune de Touggourt. Mem.Ing. chimie.Univ. de Annaba.

[26] Ladjel F, (2006), Exploitation d'une station d'épuration à boue activée niveau 02.

Centre de formation au métier de l'assainissement. CFMA-Boumerdes. 80p.

[27] Telli Sidi Mohamed, (2013), Etude sur la valorisation par séchage solaire

Des boues d’épuration des Eaux urbaines – cas de la station d’Office Nationale

d’Assainissement (ONA)- Tlemcen, mémoire master génie énergétique université

de tlemcen.


[28] Hadjou Belaid Z,(2013), « Contribution à l’étude des dysfonctionnements relevés

dans une station d’épuration, étude du cas : STEP d’Ain El Houtz », Mémoire de master

en hydraulique, Université Abou-Bakr Belkaid de Tlemcen.

[29] Faiza Mekhalif, (2009). Réutilisation des eaux résiduaires industrielles épurées

comme eau d’appoint dans un circuit de refroidissement

[30] Gaid A, (1984), « Épuration biologique des eaux usées urbaines tome I », édition

OPU, Alger.

[31] Boumediene Amine, (2013), (bilan de suivi des performances de fonctionnement

d'une station d'épuration a boues activées: cas de la STEP AIN EL HOUTZ). Mémoire

de licence en hydraulique, Université Abou-Bakr Belkaid de Tlemcen.

[32] Dhaouadi H, (2008), Traitement des eaux usées urbaines, les procédés

biologiques d’épuration. Thèse, Université Virtuelle de Tunis, 34 p.

[33] Belhani, Mahdi, Bourgois, Jacques Et Pons, Marie-Noëlle. (2008). Analyse du cycle

de Vie : Epuration des eaux usées urbaines. Revue technique de l’ingénieur

[34] Rodier J,( 2005) L’analyse de l’eau naturelle, eaux résiduaires, eaux de mer,

8ème Edition DUNOD technique, Paris, pp 1008-1043.

[35] Dégrémont. 1972. mémento technique de l’eau, Ed ; Lavoisier, Paris,

[36] Karima Allaoui, (2009),«Modélisation hydraulique d'une bassin d'aération des stations

d'épuration des eaux usées » Mémoire magister en hydraulique, université Badji Mokhtar

- annaba.

[37] Bakkal Fatima Zahra, Bennani Oumaima, (Optimisation du fonctionnement de la

station d’épuration des eaux usées de Marrakech), Mémoire, université MARRAKECH.

[38] Franck R, (2002), Analyse des eaux, Aspects réglementaires et techniques.

Edition

Scérén CRDP AQUITAINE. Bordeaux, pp165-

239.

[39] Dahou Abderahim, Brek Adem, (2013), lagunage aéré en zone aride performance

épuratoires cas de ( région d'ouaregla). mémoire master académique. université de

ouaregla.

[40] Attab Sarah, (2011), amélioration de la qualité microbiologique des eaux épurées par

boues activées la station d'épuration haoud berkaoui par l'utilisation d'un filtre à sable

local), Mémoire de magister en biologie, université ouaregla.


[41] Suschka J, Ferreira E. (1986), Activated sludge respirometric measurements,

Water research, 1986, pp.137-144.

[42] Hadjou Belaid Z,(2013), « Contribution à l’étude des dysfonctionnements relevés

dans une station d’épuration, étude du cas : STEP d’Ain El Houtz », Mémoire de master

en hydraulique, Université Abou-Bakr Belkaid de Tlemcen.

[43]( CERRA Iris ,DESAGNAT Mathieu ,DUBART Romain :Traitement des boues des

stations d’épuration des petites collectivités Mercredi 19 février 2014

[44] (Analyses des eaux/Aspect réglementaires et techniques/Aspect réglementaires et

techniques de l’analyse des eaux usées et des boues d’épuration », série Science et technique

de l’environnement, deuxième partie, 2002.)

[45](Caractéristiques et traitements des boues d'épuration ARTICLE DE

RÉFÉRENCE 10 avr. 2014 )

[46]( KACIMI Saoud,MEHENNAOUI Mustapha, MOUSSAOUI Mouloud : etude sur la

fermentation méthanique des boues activées de la station d’épuration de Boumerdés)

[47] CERRA .I.Traitement des boues des stations d’épuration des petites collectivités

[48] AMORC. (2012). Boues de Station d’Epuration Techniques de traitement,

Valorisation et Elimination

[49] Surh, P., (2002) , « Incinération combinée des boues d’épuration et des ordures

ménagères: une filière qui séduit » , L’eau, l’industrie et les nuisance ; pp 34-36.

[50] Antonini, G., (2000) , «Les procédés de valorisation thermique des boues », Actes

[51] Boudez, j-c., (2001), « Rhéologie et physico-chimie des boues résiduaires pâteuses

pour l’étude du stockage et de l'épandage ». Thèse de doctorat Ecole Nationale du Génie

Rural, des Eaux et des Forêts(ENGREF) de Paris.

[52] EPE., (2013), « Entreprise Nationale de Projets Hydrauliques de l’Est ».

[53] « Fiche technique activité reuse » ONA , (2015).

[54] CNFME. (2005), Centre National de Formation aux Metiers de l’Eau ,office

international de l’eau: Conception et dimensionnement : l’aération


[55] bouchourabe. m, bendaas a., (2016), «Analyse de la filière boue de la station

d’épuration d’Ain Beida (w. Oum El Bouaghi) » Thèse de master Département

hydraulique université Larbi Ben M’Hidi Oum El Bouagi 52p.

[56] Adjeroud K., (2016), «Etude physico-chimique et organique des eaux usées de la ville

d’Ain Beida, et leur impact sur l’irrigation» Thèse de master Département hydraulique

université Larbi Ben M’Hidi Oum El Bouagi 56p

[57]Ayche .R(2013). Valorisation de la chaux résiduaire, sous-produit de la fabrication

d’acétylène, dans le traitement des eaux, thèse de doctorat , département de Génie des

procédés, Univ. ANNABA

[58] hammadi1i.L, A. ponton. belhadri1.M Effet de traitement thermique sur le

comportement physico-chimique et rhéologique des boues activées de station d’épuration

Revue des Energies Renouvelables Vol. 11 N°3 (2008) 465 – 472

.

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