Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement
Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO
Tél. : (+226) 25. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 25. 49. 28. 01 - Mail : [email protected] - www.2ie-edu.org
ÉTUDE D’AVANT-PROJET DETAILLE DE CONSTRUCTION D’UNE STATION
D’EPURATION A BOUE ACTIVEE A LA CITE FONDS DE PREVOYANCE
MILITAIRE (FPM) COCODY - ABIDJAN- COTE D’IVOIRE
MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU DIPLOME D’INGENIEUR 2IE AVEC GRADE DE
MASTER
SPECIALITE: EAU ET ASSAINISSEMENT
------------------------------------------------------------------
Présenté et soutenu publiquement le 03 juillet 2019 par
Kouamé Sylvestre AMOIN (20160122)
Encadrant 2iE : Dr. Harinaivo Anderson ANDRIANISA
Maître de stage : M. Mamadou SYLLA Sous-Directeur des Etudes
Structure d’accueil du stage : Ministère de l’assainissement et de la salubrité
Jury d’évaluation du stage :
Président : Dr. Franck LALANNE
Membres et correcteurs : Pr. Yacouba KONATE
Dr. Harinaivo Anderson ANDRIANISA
Promotion [2018 /2019]
Ministère de l'Assainissement
et de la Salubrité
i
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Remerciements
Au terme de ce travail, je remercie le Seigneur Dieu tout-puissant pour toutes ses grâces. Mes
remerciements vont à l’endroit du personnel administratif et du corps professoral de la
Fondation 2iE (Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement) pour leur
savoir dispensé à notre égard.
Je remercie le Directeur de l’Assainissement Urbain et du Drainage (DAUD) Monsieur
Seydou COULIBALY Directeur de ce mémoire pour tout son apport à la rédaction de ce
mémoire, malgré son programme si chargé il a su me comprendre et me prodiguer de sages
conseils pendant les moments difficiles pour la réussite de ce mémoire.
Je remercie Monsieur Harinaivo Anderson ANDRIANISA, mon encadreur à 2iE, pour sa
disponibilité malgré ses nombreuses occupations, son soutien permanent, ses conseils avisés
et toutes les motivations que j’ai reçues de lui.
Je remercie la Direction de l’Assainissement Urbain et du Drainage (DAUD) de m’avoir
accordé le stage au sein de leur structure.
Je remercie le Sous-Directeur des Etudes et de la Réglementation de la Direction de
l’Assainissement Urbain et du Drainage (DAUD) Monsieur Mamadou SYLLA mon
encadreur (à la DUAD), qui a accepté de me suivre durant ce travail malgré son programme si
chargé.
Je remercie Monsieur Brahima COULIBALY et Monsieur Aka Francis BENIAMBE de
m’avoir aussi encadré durant ce moment au sein de la Direction de l’Assainissement Urbain et
du Drainage (DAUD).
J’adresse mes remerciements à tous les membres de la famille AMOIN, pour leurs soutiens
moral et financier.
Je remercie tous ceux ou toutes celles, qui de loin ou de près, d'une manière ou d'une autre
m'ont aidé et soutenu, pour la réalisation de ce travail.
ii
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Résumé
La ville d’Abidjan connait de nombreux problèmes en matière d’assainissement, en effet les
eaux usées sont rejetées dans le milieu naturel (la lagune Ebrié) sans être épurées. Ces
pratiques ont entrainées la pollution de la lagune Ebrié. Pour lutter contre cette pollution,
chaque construction immobilière doit prévoir un système de traitement de ses eaux usées.
C’est dans se contexte que se situe cette étude avec pour objectif général de réaliser une étude
d’avant-projet détaillée de construction d’une station d’épuration à boue activée à la Cité
Fonds de Prévoyance militaire. Au cours de cette étude la première phase a consisté à une
revue documentaire sur le système à boue activée, en suite une visite de terrain a été effectuée
le 22 Novembre 2018 et pour finir nous avons dimensionné les ouvrages de la station
d’épuration. Les différents ouvrages de la station sont, le poste de relevage de forme
cylindrique avec un diamètre de 2,2m et une hauteur de 2m, le degrilleur de hauteur 0,28m et
une largeur de 0,49m, deux dessableurs-déshuileurs de hauteur 2,58m et de diamètre 2,72m,
deux bassins d’aérations de largeur 9,5m et de longueur 14,56m, deux dégazeurs de diamètre
1,92m et de hauteur 2m et deux clarificateurs de diamètre 9,23m et de hauteur 2,77m. Pour la
filière boue nous aurons deux épaississeurs de diamètre 3,5m et de hauteur 4m, un système de
déshydratation et dix lits de séchage de longueur 11m et de largeur 5m. Le coût total de la
station d’épuration s’élève à 4 165 011 436,35 FCFA TTC.
Mots Clés :
1 - Eau usée
2 - Station à boue activée
3- Demande chimique en oxygène
4- Demande biologique en oxygène
5- Matière en suspension
iii
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ABSTRACT
The city of Abidjan has many problems in terms of sanitation, as wastewater is discharged
into the natural environment (the Ebrié lagoon) without being treated. These practices have
led to the pollution of the Ebrié lagoon. To combat this pollution, each building construction
must provide a wastewater treatment system. It is in this context that this study is situated with
the general objective of carrying out a detailed preliminary design study for the construction
of an activated sludge treatment plant at the Cité Fonds de Prévoyance militaire. During this
study, the first phase consisted of a documentary review on the activated sludge system,
followed by a field visit on 22 November 2018 and finally we dimensioned the structures of
the wastewater treatment plant. The various structures of the station are, the cylindrical lifting
station with a diameter of 2.2m and a height of 2m, the screen of height 0.28m and a width of
0.49m, two sand and oil separators of height 2.58m and diameter 2.72m, two aeration basins
of width 9.5m and length 14.56m, two degasers of diameter 1.92m and height 2m and two
clarifiers of diameter 9.23m and height 2.77m. For the sludge sector we will have two
thickeners with a diameter of 3.5m and a height of 4m, a dewatering system and ten drying
beds with a length of 11m and a width of 5m. The total cost of the wastewater treatment plant
is 4,165,011,436.35 CFA francs including VAT.
Key words:
1- wastewater
2 - Activated sludge plant
3 - Chemical demand for oxyene
4 - Biological oxygen demand
5 - Suspended matter
iv
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Liste des abréviations
DBO5 : Demande Biochimique En Oxygène
DCO : Demande Chimique en Oxygène
MES : Matière en Suspension
2iE : Institut International d'Ingénierie de l'Eau et l'Environnement
DAUD : Direction de l’Assainissement Urbain et du Drainage
FPM : Fonds de Prévoyance Militaire
RGPH : Recensement Général de la Population et de l’Habitat
ONAD : Office National de l’Assainissement et du Drainage
SODECI : Société de Distribution d’Eau de la Cote d’Ivoire
MUCH : Ministère de l’Urbanisation, de la Construction et de l’Habitat
APD : Avant-Projet Détaillé
MCAU : Ministère de la Construction, de l’Assainissement et de l’Urbanisme
DAD : Direction de l’Assainissement et du Drainage
PDAD : Plans Directeurs d’Assainissement et de Drainage
VRD : Voirie et Réseaux Divers
FNAD : Fonds National de l’Assainissement et du Drainage
ICPE : Installations Classées pour la Protection de l’Environnement
BENTD : Bureau d’étude National Technique et de Développement
PH : Potentiel d’Hydrogène
CIAPOL : Centre Ivoirien Antipollution
m: mètre
m2: mètre carré
m3: mètre cube
m3/h : mètre cube par heure
Etude d’avant-projet détaillé de construction d’une station d’épuration à boue activée à la
cité FPM Cocody latrille
AMOIN Kouamé Sylvestre Mémoire de Master 2 Eau et Assainissement « 2017 – 2018 » Page 1
Table des matières Remerciements ................................................................................................................................... i
Résumé ............................................................................................................................................... ii
ABSTRACT ...................................................................................................................................... iii
Liste des abréviations ...................................................................................................................... iv
LISTE DES TABLEAUX ................................................................................................................. 3
I. INTRODUCTION ............................................................................................................. 5
II. PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ET DE LA ZONE D’ETUDE ... 6
II.1- PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ...................................................... 6
II.1.1- Présentation du Ministère de l’assainissement et de la salubrité (MINASS) ...................................... 6
II.1.2- Présentation de la Direction de l’Assainissement et du Drainage (DAD) ........................................... 6
III. PRESENTATION DU PROJET ........................................................................................ 8
III. 1-PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE ....................................................................... 8
III.2- Contexte de l’étude ............................................................................................................... 10
III.3- Justification du choix de la filière boue activée ................................................................. 10
III.5- Cadre institutionnel de l’assainissement liquide en Côte d’Ivoire ................................... 11
III.5.1-Cadre réglementaire de l’assainissement en Côte d’Ivoire ............................................................... 12
III.5.2-Normes de rejet ................................................................................................................................ 13
IV- METHODOLOGIE DE CONCEPTION ......................................................................... 14
V- ETUDE DE FAISABILITE TECHNIQUE ...................................................................... 15
V.1- Présentation de la filière de traitement ................................................................................ 15
V.2- Dimensionnement des ouvrages de traitement .................................................................... 16
V.2.1- Poste de relevage .............................................................................................................................. 18
V.2.2- Dégrilleur (Prétraitement) ................................................................................................................ 22
V.2.3- Dessablage – déshuileur (Prétraitement) .......................................................................................... 23
V.2.4- Bassin d’aération (Traitement secondaire) ....................................................................................... 26
V.2.5- Dégazeur ........................................................................................................................................... 29
V.2.6- Clarificateur ou décanteur secondaire (Traitement secondaire) ....................................................... 31
V.2.7- Traitement des boues ........................................................................................................................ 34
AMOIN Kouamé Sylvestre Mémoire de Master 2 Eau et Assainissement « 2017 – 2018 » Page 2
V.2.8- Autosurveillance ............................................................................................................................... 39
V.3- Tableau récapitulatif des dimensions des ouvrages de traitement .................................... 41
V.4- PRESENTATION DU PLAN D’AMENAGEMENT DETAILLE DU SITE ............... 43
V.4.1-ETUDE GEOTECHNIQUE DU SITE .............................................................................................. 43
VI- ETUDE DE FAISABILITE FINANCIERE ................................................................... 45
VII- PLAN DE GESTION ENVIRONNEMENTALE ET SOCIALE .............................. 48
VII.1- Les avantages du projet ...................................................................................................... 48
VII.1.1- Protection de l’environnement ....................................................................................................... 48
VII.1.2- Diminution des maladies liées à l’assainissement .......................................................................... 48
VII.1.3- Création d’emplois ......................................................................................................................... 48
VII.2- Les inconvénients du projet ................................................................................................ 49
VII.3- Description des impacts liés au projet à différente phase ............................................... 49
VII.4 - Mesures d’atténuation des impacts ................................................................................... 50
VIII- CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS ..................................................... 51
REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE ................................................................................... 52
Annexe I : Notes de calcul ...................................................................................................... 54
Annexe 2 : Plans ...................................................................................................................... 77
AMOIN Kouamé Sylvestre Mémoire de Master 2 Eau et Assainissement « 2017 – 2018 » Page 3
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1: Valeurs limites de rejet dans le milieu récepteur .................................................... 13
Tableau 2: Ratios de consommation d’eau des infrastructures ................................................ 17
Tableau 3: Evaluation des débits et charges journalières ......................................................... 18
Tableau 4: Dimensions du poste de relevage ........................................................................... 20
Tableau 5: Calcul de la HMT de la pompe choisie .................................................................. 20
Tableau 6: Dimensions du Dégrilleur ..................................................................................... 23
Tableau 7: Dimension du déssableur-déshuileur ...................................................................... 25
Tableau 8: Production de boue dans le bassin d'aération ......................................................... 28
Tableau 9: Dimension du bassin d'aération .............................................................................. 28
Tableau 10: Dimension du dégazeur ........................................................................................ 30
Tableau 11:Dimension du clarificateur .................................................................................... 33
Tableau 12: Coefficients am et b en fonction de Cm ............................................................... 35
Tableau 13: Dimension de l'épaississeur .................................................................................. 36
Tableau 14: Dimension du canal de Venturi ............................................................................ 40
Tableau 15: Récapitulatif des dimensions des ouvrages .......................................................... 41
Tableau 16: Devis estimatif et quantitatif ................................................................................ 45
Tableau 17: Impacts liés au projet ............................................................................................ 49
Tableau 18 : Mesures d’atténuation des impacts ...................................................................... 50
AMOIN Kouamé Sylvestre Mémoire de Master 2 Eau et Assainissement « 2017 – 2018 » Page 4
LISTE DES FIGURES
Figure 1: Organigramme de la Direction de l’assainissement et du Drainage ........................... 7
Figure 2: Plan de la cité FPM ..................................................................................................... 9
Figure 3: La station de traitement proposée (MAGE 42.2006) ................................................ 15
Figure 4: Les étapes de relevage ............................................................................................... 19
Figure 5: Schéma du poste de relevage .................................................................................... 20
Figure 6: Courbe caractéristique du réseau .............................................................................. 21
Figure 7: Dégrilleur .................................................................................................................. 22
Figure 8: Schéma du déssableur-déshuileur ............................................................................. 24
Figure 9: Bassin d'aération ....................................................................................................... 27
Figure 10: Dégazeur cylindrique .............................................................................................. 30
Figure 11: Clarificateur cylindro-conique ................................................................................ 32
Figure 12: Epaississeur de boue hersé ...................................................................................... 35
Figure 13: Presseur de boue ..................................................................................................... 37
Figure 14: Lit de séchage.......................................................................................................... 39
Figure 15: Canal de Venturi (source : fiche technique canal de venturi) ............................... 40
Figure 16: Plan d'aménagement de la zone .............................................................................. 44
Etude d’avant-projet détaillé de construction d’une station d’épuration à boue activée à la
cité FPM Cocody latrille
AMOIN Kouamé Sylvestre Mémoire de Master 2 Eau et Assainissement « 2017 – 2018 » Page 5
I. INTRODUCTION
La côte d’Ivoire est un pays de l’Afrique de l’ouest, située entre 4°30, 10°30 latitude nord et
2°30, 8°30 longitude ouest. Elle a une superficie de 322 462 km2 et une population estimée à
23 millions d’habitants. Elle est limitée à l’Ouest par le Libéria et la Guinée, au Nord par le
Mali et le Burkina Faso, à l’Est par le Ghana et au Sud par l’Océan Atlantique. Ce pays a
connu depuis son indépendance (1960) une forte croissance démographique. Cette croissance
démographique est plus perçue au niveau de la capitale économique (Abidjan), dans la mesure
où elle rencontre de nombreux problèmes pour satisfaire sa population en matière de logement
vu le nombre élevé de cette population (5 millions d’habitants selon le Recensement Général
de la Population et de l’Habitat de 2014). Pour remédier à ce problème, le gouvernement
ivoirien a décidé de mettre en œuvre une nouvelle politique de l’habitat qui vise à favoriser la
construction des cités immobilières. C’est ainsi que le Fonds de Prévoyance Militaire (FPM)
prévoit la construction de 2600 logements pour satisfaire les populations en matière de
logement. Vu le problème d’assainissement que connait cette capitale, le Ministère de
l’Assainissement et de la Salubrité (MINASS) à travers la Direction de l’Assainissement
Urbain et de Drainage (DAUD) oblige les acteurs de ces types d’opérations immobilières à
mettre en place des systèmes pour le traitement de leurs eaux usées. Pour le respect de ces
exigences demandées, les acteurs de la cité Fonds de Prévoyance Militaire (FPM) à travers des
études antérieures ont eu le choix porté sur la réalisation d’une station d’épuration à Boue
activée pour le traitement des effluents.
C’est dans se contexte que se situe cette étude pour objectif général de contribuer à construire
une station d’épuration à boue activée pour traiter les eaux usées des habitants de la cité FPM
Cocody lattrille.
Pour atteindre cet objectif général nous aurons pour objectifs spécifiques :
- la réalisation d’une étude technique de construction de la station d’épuration ;
- la réalisation d’une étude financière du projet de construction de la station ;
- la réalisation d’une étude d’impact du projet sur sa zone.
Etude d’avant-projet détaillé de construction d’une station d’épuration à boue activée à la
cité FPM Cocody latrille
AMOIN Kouamé Sylvestre Mémoire de Master 2 Eau et Assainissement « 2017 – 2018 » Page 6
II. PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ET DE LA ZONE D’ETUDE
II.1- PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL
II.1.1- Présentation du Ministère de l’assainissement et de la salubrité (MINASS)
Le Ministère de l’Urbanisation, de la Construction et de l’Habitat (MUCH) régi par le décret
n°2007-472 du 15 mai 2007 devient Ministère de la Construction, de l’Assainissement et de
l’Urbanisme (MCAU) depuis Juin 2011 et enfin devenu Ministère de l’assainissement et de la
salubrité (MINASS) le 04 juillet 2018 est chargé de la conception et de l’exécution de la
politique du Gouvernement en matière d’urbanisation et de l’assainissement de la Côte
d’Ivoire. En liaison avec les différents départements ministériels intéressés, il assure
également la conception et la programmation des investissements, la gestion des
infrastructures, la définition et l’application des réglementations en matière d’assainissement
et de protection de l’environnement à travers son service d’assainissement.
II.1.2- Présentation de la Direction de l’Assainissement et du Drainage (DAD)
La Direction de l’Assainissement et du Drainage est l’une des directions du Ministère de
l’assainissement et de la salubrité, en plus de sa mission de programmer, d’élaborer et de
contrôler les études des plans directeurs d’assainissement en milieu urbain est chargée :
- d’étudier et contrôler les projets de voiries urbaines et de réseaux divers et en suivre
l’exécution en conformité avec les Plans Directeurs d’Assainissement et de Drainage
(PDAD);
- d’assurer le suivi et le contrôle des travaux relatifs aux réseaux primaires d’assainissement et
de drainage en conformité avec le plan d’urbanisme ;
- de suivre l’exploitation et la maintenance des réseaux d’assainissement et de drainage ;
- d’assister les collectivités décentralisées en matière d’assainissement, de drainage, de voirie
et de réseaux divers (VRD).
L’organisation de la Direction de l’Assainissement et du Drainage (DAUD) est représentée
par l’organigramme de la figure 1:
Etude d’avant-projet détaillé de construction d’une station d’épuration à boue activée à la
cité FPM Cocody latrille
AMOIN Kouamé Sylvestre Mémoire de Master 2 Eau et Assainissement « 2017 – 2018 » Page 7
Figure 1: Organigramme de la Direction de l’assainissement et du Drainage
Etude d’avant-projet détaillé de construction d’une station d’épuration à boue activée à la
cité FPM Cocody latrille
AMOIN Kouamé Sylvestre Mémoire de Master 2 Eau et Assainissement « 2017 – 2018 » Page 8
III. PRESENTATION DU PROJET
III. 1-PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
La Cité Fonds de Prévoyance Militaire est une cité située dans la commune de Cocody, plus
précisément à Angré non loin du château. Cette cité comptera 2600 logements. Pour la gestion
des eaux usées de la cité il est prévu un système séparatif, à savoir un système de drainage des
eaux pluviales à part entière et un système de drainage des eaux usées (objet de cette étude).
Pour les eaux usées domestique le système prévoit collecter et drainer ces eaux à travers un
réseau vers deux exutoire. Pour terminer l’eau sera refoulée vers la station de traitement
(figure 2).
Etude d’avant-projet détaillé de construction d’une station d’épuration à boue activée à la cité FPM Cocody latrille
AMOIN Kouamé Sylvestre Mémoire de Master 2 Eau et Assainissement « 2017 – 2018 » Page 9
Figure 2: Plan de la cité FPM
Etude d’avant-projet détaillé de construction d’une station d’épuration à boue activée à la cité
FPM Cocody latrille
AMOIN Kouamé Sylvestre Mémoire de Master 2 Eau et Assainissement « 2017 – 2018 » Page 10
III.2- Contexte de l’étude
La cité Fonds de Prévoyance Militaire est une cité qui abritera 13000 habitants (figure 2). Vu le
nombre de population qu’elle compte abriter, la mise en place d’un système de traitement de
ces eaux usées est nécessaire voire. Le choix d’un système de traitement des eaux s’est porté
sur le système à boue activée. C’est dans ce contexte que se situe cette étude d’avant-projet
détaillé visant à construire une station d’épuration à boue activée pour la cité FPM Cocody.
III.3- Justification du choix de la filière boue activée
Pour le traitement des eaux usées de la cité FPM, nous choisissons le système d’épuration à
boue activée. Nous choisissons ce système d’épuration car il a une petite occupation au sol et
présente aussi un bon rendement. En effet nous choisissons ce type de traitement car il est bon
pour toute taille de collectivité (sauf très petite), bon pour l’élimination des paramètres de
pollution carboné. Le système à boue activée nous offre aussi la possibilité d’ajouter un bassin
anoxique pour éliminer l’azote (N) et aussi une possibilité de mise en œuvre d’une
déphosphatation simultanée. Nous avons aussi la possibilité de traitement avec ou sans
décanteur primaire (Ourahmoun. 2015). Les autres systèmes comme le lit bactérien a un
fonctionnement simple, demande peu d’entretien et de contrôle mais présente une performance
généralement plus faible que les boues activées. Le lagunage par compte n’a pas besoin
d’énergie, il a un faible coût de maintenance et une faible production de boue mais demande
une emprise au sol importante, présente une variation saisonnière de la qualité de l’eau et des
risques de nuisances olfactives (Konate. 2017).
III.4- DONNEES DE BASE
Les données de base qui nous ont permis d’entamer ce travail sont :
- Nombre d’habitant par logement qui est estimé à 5 selon le rapport premiers résultats de
l’enquête emploi (2003).
- La consommation journalière par habitant est la quantité d’eau journalière est estimée à
70 l/hab/jour selon le rapport d’étude d’avant-projet sommaire de construction de la
station d’épuration de la cité ADDOHA (2018), mais des raisons de sécurité nous allons
l’estimée à 100 l/j/hbt pour ce projet. Le coefficient de rejet est la quantité d’eau usée
Etude d’avant-projet détaillé de construction d’une station d’épuration à boue activée à la cité
FPM Cocody latrille
AMOIN Kouamé Sylvestre Mémoire de Master 2 Eau et Assainissement « 2017 – 2018 » Page 11
rejetée sur les 100 litres consommées, il est estimé à 80 % selon les fiches techniques et
méthodologiques du memento de l’Assainissement.
- Le ratio en DBO5 est 45 g/hat/j selon selon le rapport du schéma directeur
d’assainissement et de drainage du district d’Abidjan (2017) mais pour ce projet nous
allons prendre 60 g/hat/j pour plus de sécurité et un ratio en MES de 90 g/hat/j selon la
directive européenne du 21 mai 1991.
- Le ratio en NTk est 9,2g/hat/j et Pt est 0,5 g/hat/j selon le rapport du schéma directeur
d’assainissement et de drainage du district d’Abidjan (2017).
III.5- Cadre institutionnel de l’assainissement liquide en Côte d’Ivoire
Le cadre institutionnel actuel de l'assainissement liquide en Côte d'ivoire se présente comme
suit :
- Le Ministère de la l'Assainissement Urbaine et de la Salubrité (MINASS) définit "la
politique de l'assainissement et du drainage" et initie la réalisation des schémas
directeurs ;
- La Direction de l’Assainissement Urbain et du Drainage (DAUD) a pour rôle de faire
appliquer la politique du Gouvernement en matière d’assainissement urbain. A cet
effet, elle assure pour le compte du MINASS les missions suivantes sur le
développement de l’Assainissement Urbain :
- Le Ministère de l'Economie et des Finances assure la gestion de la dette des secteurs de
l'eau et de l'assainissement et les dotations inscrites au Budget de l’Etat ;
- Le BNETD, assure, à la demande du MINASS, la maîtrise d'œuvre de certains projets
d'assainissement et de drainage et apporte son appui à la Direction de l'Assainissement
et du Drainage dans le cadre de ses attributions sur des projets ou travaux spécifiques ;
- L’Office National de l’Assainissement et du Drainage (ONAD) maitre d’ouvrage
délégué crée et gère les infrastructures et assure la mission appui-conseil aux
collectivités locales ;
- La Société de Distribution d’Eau de la Côte d’Ivoire (SODECI) assure l’exploitation et
l’entretien des réseaux et ouvrages d’assainissement et de drainage de la ville d’Abidjan
sur la base d’un contrat d’affermage.
- Et enfin, les communes assurent l’entretien des ouvrages de drainage.
Etude d’avant-projet détaillé de construction d’une station d’épuration à boue activée à la cité
FPM Cocody latrille
AMOIN Kouamé Sylvestre Mémoire de Master 2 Eau et Assainissement « 2017 – 2018 » Page 12
III.5.1-Cadre réglementaire de l’assainissement en Côte d’Ivoire
Des conventions et lois initiées pour le respect des normes environnementales et sociales sont:
Conventions de Rio sur les changements climatiques ; signée en juin 1992 ; Accord
de paris signée en 2015 ;
Loi n°96- 766 du 03 Octobre 1996 portant Code de l’Environnement. (Article 25,49,
77, 75, 76, 79, 96). ;
Loi n°98-755 du 23 décembre 1996 portant Code de l’eau (article 29, 31,48,49, 121) ;
Loi n°2014-390 du 20 juin 2014 portant orientation sur le développement durable
(article 3,8) ;
Décret n°96-894 du 08 novembre 1996 déterminant les règles et les procédures
applicables aux études relatives à l’impact environnemental des projets de
développement (Article 1, 2,3) ;
Décret n°98-43 du 28 janvier 1998 relatif aux installations classées pour la protection
de l’environnement (Article 1, 2, 3,4) ;
Décret n°97-678 du 03 décembre 1997 portant protection de l’environnement marin
et lagunaire contre la pollution (Article 17, 18,19) ;
Décret n°2005-03 du 06 janvier 2015 portant audit Environnemental ;
Décret n°2012-1047 du 24 octobre 2012 fixant les modalités d’application du principe
pollueur- payeur (Article 7) ;
Décret n°2013-41 du 30 janvier 2013 relatif à l’évaluation Environnementale
Stratégique des politiques, plans et programmes (article 1,3) ;
Arrêté n°0462/ MLCVE/SIIC du 13 Mai 1998 portant nomenclature des Installations
Classées pour la protection de l’environnement (ICPE) ;
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Décret n°2011-483 du 28 décembre 2011 portant création et organisation du Fonds
National de l’Assainissement et du Drainage (FNAD) ;
Décret n°2011-482 du 28 décembre 2011 portant création et organisation de l’Office
National de l’Assainissement et du Drainage (ONAD).
III.5.2-Normes de rejet
Conformément aux dispositions de l’arrêté N°01164/MINEF/CIAPOL/SDIIC du 04 Novembre
2008 Portant Réglementation des Rejets et Emissions des Installations Classées pour la
Protection de l’Environnement, les normes à respecter après traitement des effluents par la
station d’épuration avant rejet dans le milieu récepteur sont consignées dans le tableau1.
Tableau 1: Valeurs limites de rejet dans le milieu récepteur
Paramètres Valeurs limites avant rejet dans le milieu récepteur
T° en °c <40
pH 5,5 - 8,5
DBO5 en mg/l 30
DCO en mg/l 90
MES en mg/l 50
Azote Total en mg/l 50
Phosphore Total en mg/l 15
Ammonium en mg/l 10
Huiles et Graisses en mg/l 10
Phénols 0,3 mg/l si le rejet dépasse 3 g/j
Chrome Hexavalent 0,1 mg/l si le rejet dépasse 1 g/j
Cyanures 0,1 mg/l si le rejet dépasse 1 g/j
Plomb (en Pb) 0,5 mg/l si le rejet dépasse 5 g/j
Cuivre (en Cu) 0,5 mg/l si le rejet dépasse 5 g/j
Chrome (en Cr) 0,5 mg/l si le rejet dépasse 5 g/j
Nickel (en Ni) 0,5 mg/l si le rejet dépasse 5 g/j
Zinc ( en Zn ) 2 mg/l si le rejet dépasse 20 g/j
Manganèse (en Mn) 1 m g/l si le rejet dépasse 10 g/j
Etain (en Sn) 2 mg/l si le rejet dépasse 20 g/j
Fer, aluminium et composés (en Fe+Al) 5 mg/l si le rejet dépasse 20 g/j
Hydrocarbures totaux 10 mg/l si le rejet dépasse 100 g/j
Fluor et composés (en F) 15 mg/l si le rejet dépasse 150 g/j
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IV- METHODOLOGIE DE CONCEPTION
L’approche méthodologique qui a été adoptée pour mener à bien ce projet consiste d’abord à
faire une revue documentaire, une visite de terrain et le traitement des données
(dimensionnement des ouvrages).
Revue documentaire
Elle a constitué la première prise de contact avec le projet de mémoire. Cette recherche nous a
permis de faire la collecte des informations sur le système à boue activée pour mener à bien
cette étude. Au cours de cette phase, la recherche a été axée sur les documents existant sur le
pays dans le cadre du projet, la zone d’étude et les documents abordant des thèmes similaires ou
ayant certains points communs avec ce projet. Les documents ont été obtenus auprès la
Direction de l’Assainissement Urbain et du Drainage (DAUD) et sur des sites internet via le
moteur de recherche GOOGLE (www.google.fr).
Collecte des données
Pour recueillir les données afin de mener à bien ce travail, une visite de terrain a été effectuée
en date du 22 Novembre 2018 auprès des opérateurs immobiliers de la Cité Fonds de
Prévoyance Militaire ainsi que sur le site de construction. Les données recueillies étaient les
données topographiques.
Le traitement des données
Le traitement des données consiste à l’exploitation des données recueillies proprement dites.
Cette étape consiste à une étude détaillée à savoir le dimensionnement de la station d’épuration
et des ouvrages annexes. Après avoir évalué la population à l’horizon du projet et le débit d’eau
usée, nous avons procédé au dimensionnement des ouvrages de traitement. Ce
dimensionnement nous a permis de donner les caractéristiques des ouvrages tels que leur
diamètre, leur longueur, leur largeur et leur hauteur. Pour ce qui concerne les paramètres tels
que DBO5 et MES de l’eau usée, nous avons utilisé ceux fixés par le schéma directeur
d’Abidjan. Dans la réalisation de cette étape les logiciels EXCEL, AUTOCAD nous ont été
utiles.
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V- ETUDE DE FAISABILITE TECHNIQUE
Cette partie de l’étude consiste à dimensionner les ouvrages de la station d’épuration. Elle
décrira le fonctionnement de chaque ouvrage ainsi que les dimensions de l’ouvrage.
V.1- Présentation de la filière de traitement
Pour l’épuration des eaux usées de la cité FPM, le système adopté est le traitement à boue
activée. La zone de construction de la station présente un sol sable peu argileux, une pente
d’environ 3% située à 36m de la cité. La nappe phréatique présente a été rencontrée entre 1 m
et 4 m de profondeur. Le débit d’eau usée à traiter est 174m3/h avec une charge 1404 kg/j en
DBO5 et une charge 2106 kg/j en MES. L’objectif de ce traitement est de diminuer la charge
polluante de cette eau pour éviter de dégrader l’environnement. Cette station sera située à 364m
du poste de relevage situé à 31m de la cité FPM. En effet l’eau usée subira dans un premier
temps un prétraitement. Cette partie contient un certain nombre d’opérations, uniquement
physiques ou mécaniques (un dégrillage, dessablage suivi d’un déshuilage) en suite un
traitement secondaire (traitement biologique « le bassin d’aération » et la Clarification) (figure
3) et enfin l’eau traitée est rejetée dans la lagune Ebrié. Ce procédé de traitement des eaux usées
permet d’obtenir une bonne performance épuratoire, en ce qui concerne l’élimination des
pollutions carbonées.
Figure 3: La station de traitement proposée (MAGE 42.2006)
Dégrilleur
Lit de
séchage
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V.2- Dimensionnement des ouvrages de traitement
Pour le traitement des eaux usées de la cité de la cité FPM le système adopté contient en son
sein plusieurs ouvrages (poste de relevage, dégrilleur, désableur-déshuileur, réacteur
biologique, clarificateur ou décanteur secondaire) dans le but d’obtenir une performance
épuratoire très élevée et avoir une eau en fin de système respectant les conditions de rejet
imposée par l’arrêté du 4 novembre 2008.
Les débits d’eau et les charges polluantes journalières que rejette cette cité sont consignés dans
le tableau 2:
Nous avons adopté une consommation spécifique (Cs) de 100 L/hab/J pour la cité FPM avec un
taux de rejet des habitants estimé à 80 %.
Débit journalier (Qj)
Le débit journalier est la quantité d’eau usée totale rejetée par jour par les habitants. Ce débit
est déterminé par la formule suivante:
Qj = Cs * N * R (l/j)
Cs : consommation spécifique (L/hab/J)
N : Nombre d’habitant à l’horizon du projet
R : Coefficient de rejet (Avec R= 0,8)
Qj = 100 * 13000* 0,8*10-3 (m3/j)
Qj = 1040 m3/j
Débit moyen horaire (Qmh)
Le débit moyen horaire est le débit d’eau usée que reçoit la station par heure. Il est donné par la
relation : (l/s) Qmh = 1040*1000/86400 = 12,03 l/s
Débit de pointe (Qp)
Par définition le débit de pointe est défini par la relation: Qp = Qmh*Cp (m3/h)
Notion de coefficient de pointe: Avec 1,5 < Cp < 4 et Qmh (l/s)
Qp = 12,03*2,22 = 48,14 l/s
Qp = 96,22 m3/h soit 13000 habitants
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Débit journalier des infrastructures publiques et privés
Sachant que la cité comporte des infrastructures publiques telles qu’une brigade de
gendarmerie, un poste de police, un hôpital, 02 écoles, un centre commercial, un lycée, une
grande école et des lieux de culte nous devons évaluer le débit de ces infrastructures. Les ratios
de consommation d’eau des infrastructures publiques selon la smegreg ce présent comme suit
(tableau 2).
Tableau 2: Ratios de consommation d’eau des infrastructures
TYPE D’ETABLISSEMENT RATIO
Bureaux recevant peu de public 30 à 50 litres / jour et employé
4l/j/m2 de bureau
Scolaire 3 à 4 m3 / an et élève
Hôpitaux / clinique 150 m3/ an / lit
Centre de vacances 100 à 150 litres / jour et personne
Restauration collective 10 à 20 litres / repas préparé
Par manque d’information sur les infrastructures de la cité, le débit journalière de ces
infrastructures seront estimé à 50% du débit journalier des habitants de la cité pour les
infrastructures publiques sera et celui des infrastructures privés à 30% du débit journalier des
habitants de la cité.
Qip = 50% x 96,22 Qip = 48,11 m3/h soit 6500 habitants
Les cités de ce type en Côte d’Ivoire font l’objet de création des buvettes, bars, restaurations qui
sont aussi source de production des eaux usées (eau usée parasite). Ce débit est estimé à 30%
du débit des populations.
Qep = 30% x 96,22 Qep = 28,86m3/h soit 3900 habitants
Alors Qpt = Qp + Qip + Qep Qpt = 96,22 + 48,11 + 28,86
Qpt = 174 m3/h soit 23400 habitants
Le récapitulatif des résultats est consigné dans le tableau 3.
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Tableau 3: Evaluation des débits et charges journalières
Libellé Quantité Unités
Nombre d’habitant par logement 5 U
Consommation journalière par habitant 100 l/j/hbt
Coefficient de rejet 80 %
Nombre total d’habitant 23400 Habitants
Coefficient de pointe Cp 2,22
Débit de pointe rejeté Qp 174 m3/h
Ratio en DBO5 60 g/hat/j
Charge journalière en DBO5 1404 Kg/j
Ratio en MES 90 g/hat/j
Charge journalière en MES 2106 Kg/j
Ratio en NTK 9,2 g/hat/j
Charge journalière en NTK 215,28 Kg/j
Ratio en Pt 0,5 g/hat/j
Charge journalière en Pt 11,7 Kg/j
Equivalent habitant 23400 HE
V.2.1- Poste de relevage
Un poste de relevage est un dispositif utilisé pour relever le niveau des eaux. Dans nos cas il
nous permettra de relever le niveau de l’eau pour assurer ensuite un traitement gravitaire tout le
long du système grâce à 2 pompes. Chaque pompe est munie de sa propre tuyauterie de
refoulement. Ce poste refoulera les eaux usées grâce à une pompe sur une distance de 364 m
jusqu’à un regard brise-charge avec une cote aval de 93,7m et une cote amont de 98,7m. De ce
regard l’écoulement se fera de façon gravitaire dans la suite du système. Il faut noter que la
conduite de refoulement sera en matériau PVC de diamètre 300. Ce poste (figure 4) comporte
une vanne destinée à contrôler (stopper ou modifier) le débit.
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Figure 4: Les étapes de relevage
Le volume utile (Vu) calculé par la formule :
Avec : Qp : débit de pointe horaire
Z : Nombre maximal de démarrage par heure fixé de 6 à 10 en fonction de la puissance
de la pompe. On fixera Z à 6
f : nombre de pompe en fonctionnement simultané = 1
Vu = 7,25 m3
La bâche de ce poste de relevage sera de forme cylindrique (figure 5) avec les dimensions
consignées dans le tableau 4.
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Figure 5: Schéma du poste de relevage
Tableau 4: Dimensions du poste de relevage
Libellé Valeur Unités
Volume 7,26 m3
Surface 3,63 m2
Hauteur 2 m
Diamètre 2,2 m
La station envisagée refoulera sur 364 m les eaux usées jusqu’à un regard brise-charge grâce à 2
pompes de type Grundfos (NK 80-200) (Tableau 5) et (figure 6). De ce regard l’écoulement se
fera de façon gravitaire.
Tableau 5: Calcul de la HMT de la pompe choisie
Débit 0 30 60 80 100
Courbe caractéristique de la pompe 9 8,7 8 7,5 6,2
Courbe caractéristique du réseau 4 4,95 7,80 10,75 14,55
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Figure 6: Courbe caractéristique du réseau
La conduite de refoulement est en matériau PVC de diamètre 300 mm
Lors de la fluctuation du plan d’eau :
La côte Z= 95,7 correspond à la côte de déclenchement
Les marches et arrêts des groupes se font automatiquement grâce à des poires de niveau
électriques callées à ces côtes qui envoient des signaux de commande.
Equipement de l’ouvrage
Le poste de refoulement comprendra :
o 01 bâche en béton armé ;
o 01 regard en béton qui contiendra les accessoires hydrauliques des conduites de
refoulement (vanne et clapet anti-retour) construit à proximité de la bâche ;
o Une clôture de 3m de hauteur autour de la concession du poste de refoulement avec un
portail métallique avec serrure ;
o Un point de branchement d’eau potable afin de réaliser toutes les opérations de
nettoyage ;
o 02 groupes électropompes immergés ;
o 01 armoire de commande marche-arrêt des pompes ;
o 02 pompes ;
o 02 tuyauteries de diamètre 300mm sur 364m de distance.
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V.2.2- Dégrilleur (Prétraitement)
Le dégrilleur est un ouvrage dont le fonctionnement consiste à faire passer l’effluent entre les
barreaux d’une grille pour retirer de l’eau des objets de dimension supérieure à l’écartement des
barreaux qui pourraient nuire à l’efficacité du traitement ou compliquer l’exécution
(BELARBIA., 2015). Le nettoyage de notre dégrilleur sera manuel. Il sera composé de
barreaux de section rectangulaire inclinés de 60° sur l’horizontale en acier inoxydable mobiles
pour faciliter le nettoyage et éviter les débordements en cas d’obstruction. Le nettoyage
s’effectue manuellement à l’aide d’un râteau et de façon quotidienne pour le bon
fonctionnement de l’installation (figure 7).
Figure 7: Dégrilleur
-Critères de dimensionnement
Pour dimensionner le dégrilleur nous avons choisir un diamètre des barreaux (b) de 10 mm,
l’espacement entre les barres (e) de 25 mm, la grille étant manuelle l’angle d’inclinés des
barreaux de 60° par rapport à l’horizontale, et un rapport l/h = 2. Les refus seront éliminés à
l’aide d’un râteau. Vitesse à travers les grilles (V) généralement (entre 0,6 et 1m/s) pour ce
travaille nous prendrons 0,8 m/s. Pour les formules de calcul de dégrilleur.
Le coefficient de colmatage dû aux eaux usées utilisé est de (C) 0,7.
Coefficient de colmatage dû à l’encombrement des barres (
ϴ = 0,71
Les dimensions de notre dégrilleur sont consignées dans le tableau 6.
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Tableau 6: Dimensions du Dégrilleur
Libellé Valeur Unités
Surface mouillée (Sm) 0,121 m2
Tirant d'eau (h) 0,245 m
Largeur (l) 0,492 m
Surface inclinée (Sin) 0,14 m2
Nombre de barreaux (Nb) 14 U
Hauteur réelle du grillage (L0) 0,284 m
Equipement de l’ouvrage
Le dégrilleur comprendra :
o Une grille en Inox A2 en fonction des dimensions;
o Matériel de convoyage en en Inox A ;
o 01 râteau en Inox A ;
o Un ouvrage de protection en béton de dimension : L (1,5m), l (1m) et h(1) ;
o Une vanne.
V.2.3- Dessablage – déshuileur (Prétraitement)
Le dessablage a pour but d’extraire des eaux brutes les graviers, les sables et les particules
minérales plus ou moins fines. Il est en effet souhaitable de les récupérer en amont de la station
de façon à éviter les dépôts dans les conduites, protéger les pompes et autres appareils contre
l’abrasion. Pour le faire l’eau arrivera avec une vitesse inférieure à 0,3 m/s, pour faciliter le
dépôt au fond de l’ouvrage. Le dégraisseur a pour objet la rétention des graisses (la présence
des corps gras dans les eaux usées) par injection d’air pour ne pas gêner l’efficacité du
traitement biologique, car ces matières grasses sont susceptibles de nuire à la phase biologique
du traitement (mousses, ...). Le système d’insufflation d’air provoque des bulles qui vont
emprisonner les particules graisseuses et les faire remonter en surface où elles sont récoltées
pour être traitées ultérieurement grâce à une pompe.
Dans nos cas les fonctions de dessablage-dégraissage sont assurées simultanément (ouvrage
combiné). Le dessablage est réalisé dans la partie inférieure du bassin. Pour cela l’ouvrage sera
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de forme cylindro-conique avec une pente de 40° dans la partie pas inférieure. Les sables seront
récupérés après leurs dépôts dans le fond par une pompe. Un piquage sur la canalisation
d’extraction des sables pourra être prévu afin de pouvoir injecter de l’eau ou de l’air sous
pression pour faciliter le détassage. Cette station de traitement sera composée de deux ouvrages
de dessableur-dégraisseurs à fonctionnement simultané (figure 8).
Figure 8: Schéma du déssableur-déshuileur
L’eau usée à l’entrée du déssableur à une charge en MES de 2106 kg/J. En se basant sur les
hypothèses de traitement du déssableur suivantes :
- Le dessableur élimine 80% de la matière minérale existant dans les eaux usées. Sachant que la
matière minérale représente 20% de la charge en matière en suspension (MES), les 80%
restants, représentent les matières volatiles en suspension (MVS) (Salghi).
Le volume du dessableur – déshuileur
Vd = 0,044 x 8 x 60 Vd = 21,18 m3
Nous aurons deux dessableur – déshuileur donc
Vdu = 21,18/2 Vdu = 10,59
Les dimensions de nos Dessableur – déshuileur sont consignées dans le tableau 7.
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Tableau 7: Dimension du déssableur-déshuileur
Libellé Valeur Unité
Pour un déssableur-déshuileur
Vitesse ascensionnelle 15 m/h
Temps de séjour (Ts) 8 mn
Volume total 10,59 m3
Diamètre 2,72 m
Hauteur de la partie cône 1,14 m
Volume de la partie cône 2,2 m3
Volume de la partie cylindrique 8,39 m3
Surface du cylindre 5,8 m2
Hauteur de la partie cylindrique 1,44 m
Hauteur totale 2,58 m
Débit volumique d’air injecté (Qair) 0,03 m3/s
Pour les deux déssableurs- déshuileur
Matières minérales totales MMT 421,1 kg/j
Matières minérales éliminées MME 336,96 kg/j
Matières minérales restantes MMR 84,24 kg/j
MES sortant du déssableurs- déshuileur 1769 kg/j
Equipement de l’ouvrage
Le déssableur-déshuileur comprendra :
o 01 générateur d’air de marque R&O de type AEROFLOTT avec le débit et la puissance
se rapporté à la note de calcul;
o 01 prise d’air tube galvanisé ;
o Un appareillage électrique pour la télécommande du générateur d’air comporté de :
- 01 discontacteur télémécanique ;
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- 01 relais thermique aux ampérages ;
- 01 horloge à contact type Rex ;
- 01 voyant marche ;
- 01 voyant défaut.
o Un racleur automatique de surface préfabriqué pour l’évacuation des graisses et huiles
flottants constitué par :
- Un ensemble motoréducteur vertical monté sur châssis de marque SEW-
USOCOME ;
- Un bras tournant en tube acier calé sur l’arbre de sortie du motoréducteur ;
- Un panneau articulé sur le bras tournant muni de bavettes en caoutchouc (pour
relever les graisses) ;
- Une goulotte de prise des graisses munie d’un plan incliné en acier inoxydable
ou aluminium.
o Une pompe submersible pour l’évacuation du sable.
V.2.4- Bassin d’aération (Traitement secondaire)
Le bassin d'aération (réacteur biologique) constitue le cœur même du procédé, c’est à ce niveau
que s'effectue le métabolisme bactérien à l'origine de l’épuration. C’est dans ce bassin que la
majeure partie des réactions biochimiques de transformation de la pollution carbonée a lieu. En
effet cela se fait grâce à une suspension boueuse contenant la flore bactérienne épuratrice
appelée boues activées maintenues en mélange intime avec l'eau à traiter afin de pouvoir rester
constamment en contact avec les polluants organiques des eaux résiduaires pour l’absorber.
Pour favoriser la dégradation des matières organiques et encore pour maintenir les bactéries en
vie et aussi favoriser leur prolifération une aération est nécessaire. L’aération se fera au moyen
d’appareil appelé aérateur. L’aérateur sera muni de diffuseurs d’air disposés au fond du bassin
et sur la turbine de brassage, car les micro-organismes aérobies en suspensions dans l’eau
n’utilisent pas directement l’oxygène gazeux, ils n’utilisent que l’oxygène dissout dans l’eau.
Pour éviter tous phénomènes de décantation dans ce bassin, un agitateur assurera une vitesse
constante et suffisante de l'effluent.
Les paramètres qui peuvent influencer la boue activée sont la température et le pH. En effet la
température influence la cinétique de dégradation et la vitesse de croissance de bactéries, une
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basse température occasionne une augmentation de la viscosité donc une décantation plus lente.
Pour ce qui concerne le potentiel d’hydrogène les systèmes biologiques tolèrent une gamme de
pH allant de 5 à 9 avec une zone optimale de 6 à 8.
Pour ce projet on aura deux (2) bassins d’aérations de forme rectangulaire comme le montre la
figure 9.
Figure 9: Bassin d'aération
- Critère de dimensionnement
Une charge massique doit être comprise entre kg DBO5 / kg MVS J, nous
prenons 0,4 kg DBO5 / kg MVS J et sachant que la charge volumique doit être aussi comprise
entre : kg DBO5 / m3J, nous prenons 1,2 kg DBO5 / m
3J. Nous prenons ces
valeurs car nous somme à moyenne charge. Nous prenons aussi un rapport de
Longueur / largeur =1,5 (support de cours de l’école national des sciences appliquées
AGARDI) et sachant encours que la hauteur du bassin d’aération est comprise entre 3 et 5m,
pour ce projet nous prenons 4,25m. La concentration en DBO5 à la sortie doit être inférieure à
30mg /l (Arrêté N°01164/MINEF/CIAPOL/SDIIC du 04 Novembre 2008). La puissance pour le
brassage par m² du bassin doit être entre w /m2, nous prenons 75 w /m2 pour
ce projet. Les dimensions du bassin d’aération, le rendement, la quantité d’oxygène nécessaire
pour le traitement sont consignés dans le tableau 8.
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Tableau 8: Production de boue dans le bassin d'aération
Libellé Valeur Unité
Charge massique 0,4 kg DBO5/kg MVS/ j
Charge volumique 1,2 kg DBO5/m3/ j
Charge polluante DBO5 entrée 780 kg/j
Concentration DBO5 entrée 0,34 g/l
Charge polluante DBO5 sortie 69,28 kg/j
Concentration DBO5 éliminée 710,72 kg/j
Rendement d'élimination 91,12 %
Volume du bassin 1170 m3
Masse totale de boues 3510 kg
Concentration de boues 3,00 kg/m3
Ces charges nous permettent d’avoir les dimensions d’un bassin présenté dans le tableau 9.
Tableau 9: Dimension du bassin d'aération
Libellé Valeur Unité
volume 585 m3
Surface 137,64 m2
largeur 9,57 m
Longueur 14,36 m
Hauteur 4,25 m
Valeurs pour les deux bassins
Temps de séjour 6,72 h
Besoin en oxygène 1118,23 kg/j
Quantité horaire d'oxygène 46,59 kg O2/h
Puissance de brassage 20,65 kw
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Equipement de l’ouvrage
Le bassin d’aération comprendra :
o Un déflecteur en polyester armé, protégeant la reprise des eaux ;
o Une goulotte de reprise des eaux en aluminium ;
o Un ensemble de garde-corps en aluminium
o Deux surpresseurs d’air à pistons rotatifs sans frottement de type ROOT avec moteur
électrique étanche à la boue et aux poussières fines. Par surpresseur d’air installé il est
prévu le matériel suivant :
- Un châssis de fixation du surpresseur et de son moteur ;
- Un silencieux d’aspiration ;
- Une prise d’air extérieure avec filtre à poussière ;
- Une soupape de sécurité sur la pression d’air ;
- Un collecteur d’air en acier inoxydable pour l’alimentation en air surpressé ;
- Un clapet anti-retour sur le circuit d’air surpressé ;
- Une série de canne d’injection en inox avec vanne ;
- Un ensemble de diffuseurs de type IFU très fines bulles ;
- Boulons, vis, split, etc…
V.2.5- Dégazeur
En sortie du bassin d’aération, l’effluent est dirigé gravitairement vers le dégazeur afin
d’éliminer les bulles d’air qui pourraient faire remonter la boue à la surface du clarificateur et
perturber la décantation. Le dégazeur, placé en amont du clarificateur, est un ouvrage fortement
conseillé pour permettre une élimination des bulles contenues dans le mélange eau/boue. Ces
bulles proviennent essentiellement de la formation de gaz au cours de la réaction en aérobiose
avec la présence d’azote gazeux. L’air éliminé remonte à la surface sous forme d’écume et est
évacué vers le puits à flottant (Yohan, 2011). Le puits à flottants ou poste à écume est un
ouvrage qui se situe en aval du clarificateur. Son rôle est la récupération des mousses et écumes
qui règnent à la surface du plan d’eau du clarificateur et du dégazeur. Ces déchets sont alors
pompés vers le silo à boues. Le temps de séjour du dégazeur est compris entre 3 et 5 minutes
pour permettre une remontée suffisante des bulles de gaz présentes dans les boues.
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Nous avons choisi d'employer et de dimensionner un dégazeur de forme cylindrique classique
équipé d’une surverse qui a pour rôle la création d’une lame d’eau mince coulant à faible
vitesse permettant de dégazer le liquide avant de s’écouler vers le clarificateur (figure 10).
Figure 10: Dégazeur cylindrique
Nous prévoyons de deux (2) dégazeurs. Vitesse ascensionnelle Vas = 15 m/h
Volume du dégazeur Vd = Qp /Vas Vd = 174 / 15 Vd = 11,61 m3
Sachant que nous avons deux dégazeurs : Volume unitaire = Vd / 2
Volume unitaire = 11,61 / 2 Volume unitaire = 5,81 m3
Les dimensions du dégazeur sont consignées dans le tableau 10.
Tableau 10: Dimension du dégazeur
Libellé Valeur Unité
Volume du dégazeur 5,81 m3
Hauteur 2 m
Surface 2,91 m2
Diamètre 1,92 m
Le temps de séjour 4 min
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Equipement de l’ouvrage
Le dégazeur comprendra :
o 1 Cloison siphoïde ;
o 1 Racleur de surface ;
o 1 Surverse.
V.2.6- Clarificateur ou décanteur secondaire (Traitement secondaire)
Le clarificateur est un ouvrage, placé en sortie du bassin d'aération (juste après le dégazeur), il
présente trois fonctions : la première fonction consistant à la séparation de la boue et de l'eau
épurée (Cindy Bassompierre, 2007), la seconde consiste à l’épaississement en permettant par
la suite une recirculation de boues concentrées vers la zone anoxie et enfin un stockage
temporaire des boues. De façon générale, le système fonctionnera tel que le flux ascendant
d’eau clarifiée ne perturbe pas le flux descendant de boue. Pour son bon fonctionnement il est
important de bien choisir les paramètres qui le caractérisent. L’un des paramètres importants
pour le dimensionnement réside, en premier lieu, dans le choix du temps de séjour. Ce dernier
doit être suffisamment grand de façon à permettre une bonne efficacité de l’ouvrage mais
surtout pas trop important pour éviter notamment toute réaction de dénitrification. Un autre
paramètre primordial constitue le choix d’une vitesse ascensionnelle, ou encore appelée charge
hydraulique superficielle, qui représente la vitesse permettant de fixer une surface telle que la
décantation soit efficace. Cette vitesse doit, en théorie, être appliquée en fonction des propriétés
de la boue c'est-à-dire son indice et sa concentration. L’indice de boue permet ainsi de définir
les caractéristiques de décantation des boues étudiées.
Il existe des formes possibles pour le clarificateur, circulaire, rectangulaire et cylindro-conique.
Les rectangulaires présentent l’avantage d’une implantation au sol plus compacte mais
possèdent un coût de fonctionnement plus élevé que dans le cas des clarificateurs circulaires.
Ces derniers peuvent être cylindriques ou cylindro-coniques c'est-à-dire avec une pente de fond,
appelée radier, plus ou moins importante (10 à 15 % minimum). Dans ce projet nous utiliserons
deux (2) clarificateurs de forme cylindro-conique (figure 11).
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Figure 11: Clarificateur cylindro-conique
Le fond conique du clarificateur permet une reprise aisée des boues. Enfin les eaux clarifiées
s’écouleront par surverse sur un déversoir périphérique dans une goulotte de collecte rejoignant
un canal de comptage avant rejet au milieu récepteur.
-Critère de dimensionnement
Pour le dimensionnement nous avons utilisé une vitesse ascensionnelle de Vas = 1,3 m/h, un
temps de rétention (Tr) de à 1h 30 mn soit 90 mn = 1,5 heure.
Le volume unitaire du clarificateur Vcl = (Qp/2)*Tr
Vcl = (174/2) x 1,5 Vcl = 130,5 m3
Nous fixons une hauteur de 2,77 m
La surface unitaire du clarificateur
Surface unitaire du clarificateur = (Qp/2) / Vas
Surface unitaire du clarificateur = (174/2) / 1,3
Surface unitaire du clarificateur = 66,92 m2
Les dimensions du clarificateur sont présentées dans le tableau 11.
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Tableau 11:Dimension du clarificateur
Dimension d’un clarificateur
Libellé Valeur Unité
Volume du clarificateur 130,5 m3
Surface 66,92 m2
Diamètre 9,23 m
Hauteur de la partie cône 1,24 m
Volume de la partie cône 27,61 m3
Volume de la partie cylindrique 103 m3
Surface de la partie cylindrique 66,95 m2
Hauteur de la partie cylindrique 1,54 m
Hauteur totale 2,77 /3 m
Rendement épuratoire de la station 94,20 %
Quantité de boues en excès 781 kg/j
Concentration de boues en excès 10 kg/m3
Débit de bout en excès 78,19 m3/j
Débit spécifique 0,67 kg/m3/j
Taux de recyclage des boues 100 %
Débit des boues recyclées 4176 m3/j
Âge de boues 4,4 j
La ramenée des boues du clarificateur au bassin d’aération appelée « la recirculation des
boues » permet de maintenir une charge de boues constante dans le bassin d’aération. Elle est
indispensable pour une bonne épuration des eaux usées.
Equipement de l’ouvrage
Le clarificateur comprendra :
o Un pont racleur constitué par le matériel suivant :
- Un dispositif de raclage des boues constitué de tubes d’acier inoxydable équipé
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de raclettes avec lames en caoutchouc ;
- Un motoréducteur SEW-USOCOME se plaçant sur la périphérique du bassin par
l’intermédiaire d’une roue motrice ;
- Un pivot central constitué par une butée à rouleaux double effet supporte le pont
racleur au centre du bassin ;
- Un diffuseur central de forme cylindrique en tôle d’acier inoxydable armé de
fibre de verre ;
- Une commande de proximité pour mise en marche et arrêt du pont racleur ;
- Boulons, vis, split, etc… nécessaire au montage de l’ensemble.
o Deux pompes dont une en secours pour la recirculation des boues.
V.2.7- Traitement des boues
Les ouvrages de traitement des boues (épaississeur de boue, la déshydratation et le lit de
séchage) sont des ouvrages qui interviennent dans la bonne gestion d’une station de traitement
car ils permettent d’éviter une quelconque pollution secondaire qu’elle pourrait être la cause.
a- Silo à boue (Epaississeur de boue)
L’épaississement est la première étape du traitement des boues. C’est un procédé simple,
consommant peu d’énergie qui sert principalement à réduire le volume des boues brutes (90% à
95% d’eau) et constitue une étape préalable aux traitements suivants. Il existe différents types
de méthodes pour l’épaississement (table d’égouttage, l’épaississeur hersé …). Le type
d’épaississeur recommandé pour cette station est l’épaississeur hersé où il s’opérera un
brassage lent de la boue. Nous choisissons ce type d’épaississeur car il présente les avantages
tels que la simplicité d’exploitation, la possibilité de fonctionnement en continu, faible
consommation d’énergie et le faible coût d’investissement. Le temps de séjour des boues dans
les épaississeurs ne doit pas excéder 24 h pour éviter que celles-ci ne se fermentent. Ainsi les
eaux de drainage issues de l’épaississeur retournent en tête de station. Les dimensions de notre
épaississeur sont consignées dans le tableau 13. Pour diminuer les nuisances olfactives
l’épaississement se fera dans une salle munie d’un système de désodorisation. Nous prévoyons
deux épaississeurs (figure 12).
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Figure 12: Epaississeur de boue hersé
Quantité de boues en excès
Quantité de boues en excès = ⌂B= Bmin + Bdur +amLe-bXa
: Boues en excès exprimé en kg/j
b : besoin pour la respiration
: Matières minérales (MM) en suspension apportées par l’effluent exprimé en kg/j
: Matières organiques en suspension difficilement biodégradables apportées par l’effluent
exprimé en kg/j (évaluée à 17,5% des MES)
: Augmentation de la biomasse par élimination de la DBO5
: Charge de la DBO5 éliminée exprimé en kg/j
Diminution de la biomasse par respiration endogène
: Boues organiques dans le bassin exprimé en kg
Les Coefficients am et b dépendent de la charge massique de la station d’épuration (tableau
12).
Tableau 12: Coefficients am et b en fonction de Cm
Valeurs de Cm 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
am 0,66 0,59 0,56 0,53 0,5
b 0,065 0,07 0,07 0,07 0,07
⌂B = 84,2 + 255,59 + (0,53 x 1278,72)- (0,08x 3510,00)
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⌂B = 781,90kg/j
Concentration de boues en excès (Xm) = 10 mg/l
Volume de l’épaississeur VE = ⌂B/ Xm
Nous prévoyons deux épaississeurs
Volume unitaire de l’épaississeur VE = (781 / 10)/2 VE = 39,09 m3
Les dimensions de l’épaississeur sont présentées dans le tableau 13.
Tableau 13: Dimension de l'épaississeur
Dimensions d’un épaississeur de boue
Libellé Valeur Unité
Volume utile de l’épaississeur 39,09 m3/j
Hauteur 4 m
Surface 9,77 m2
Diamètre 3,5 m
Volume des boues épaissies 21,71 m3/j
Equipement de l’ouvrage
L’épaississeur de boue comprendra :
o Une canalisation d’alimentation de l’ouvrage avec coudes, brides, évent en acier
galvanisé ou PVC ;
o Un éjecteur hydrostatique des boues, en acier galvanisé avec vanne à passage direct ;
o Tuyauterie de purge avec vanne et une canalisation d’alimentation des lits de séchage
soit en PVC avec bride et coude ;
o Un dispositif de reprise des eaux claire en partie haute de l’ouvrage ;
o Une échelle d’accès en acier galvanisé, avec crinoline ;
o Une trappe de fermeture sur le regard de vannage en acier galvanisé ;
o Une prise des boues liquides avec raccord rapide type guillemin et vanne d’obturation.
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b- La déshydratation
La déshydratation constitue la seconde étape du traitement des boues. Elle consiste à réduire le
volume des boues épaissies afin d’obtenir une siccité des boues plus poussée. Elle facilite le
stockage des boues, le transport et améliore la stabilisation. Pour le faire il existe plusieurs
techniques telles que les filtres presses et la centrifugation. Pour la déshydratation des boues de
cette station nous utiliserons la méthode des filtres presses, elle consiste à exercer
mécaniquement une forte pression sur la boue afin de libérer l’eau interstitielle au travers d’un
filtre, il se forme alors un gâteau plus ou moins sec. Cette méthode nécessite des réactifs de
coagulation/ floculation (le chlore ferrique, la chaux ou les électrodes polymères) pour favoriser
l’agglomération des particules (figure 13). Les eaux de drainage issues de cette étape retournent
en tête de station. Pour diminuer les nuisances olfactives la déshydratation se fera dans une
salle munie d’un système de désodorisation.
Figure 13: Presseur de boue
c- Lit de séchage (solaire)
Les lits de séchage sont des ouvrages constitués de bacs en béton dont le plancher est rendu
étanche par une bâche ou un radier béton. Dans la partie inférieure, le massif filtrant, non
colmatant, est composé de couches superposées de gravier (15 à 25 cm) et de sable (10 à 20
cm) qui permet de réduire significativement la teneur en eau par utilisation
d'énergie solaire thermique. En effet après la déshydratation les boues sont transférées sur le lit.
Ensuite, les boues sèchent en fonction des conditions climatiques. Les boues sont ensuite
ratissées manuellement, reprises et stockées dans un endroit approprié (bennes étanches, aire de
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stockage couverte). Hors incinération, le produit peut être envoyé sur toutes les filières
d’élimination ou de valorisation. Pour favoriser ce fonctionnement la profondeur de boue lors
du remplissage doit varier entre 10 cm à 50 cm selon la nature des boues.
Le séchage solaire est une technique très avantageuse car elle utilise une source d’énergie
renouvelable qui est le soleil. Les boues séchées par cette technique ont une siccité élevée
(variant entre 60 et 80%) et peuvent être acceptées par diverses filières de valorisation
énergétique ou d’élimination. Non seulement ça, mais encore les boues sont hygiénisées par la
chaleur (ALKANEJ, 2017). La température de notre zone se caractérisée par des mois chauds
qui sont les mois de février, mars et avril, avec une température supérieure à 27 °C (Akossi,
2011).
-Critère de dimensionnement
Les boues étant préalablement épaissies, un temps de repos de dix (10) jours peut être
recommandé pour le séchage des boues.
Volume du lit (VLS) = 10 x volume des boues épaissies Volume du lit (VLS) = 10 x 21,71
Volume du lit (VLS) = 217,19 m3
La hauteur la des boues sur le lit est fixée à 0,4 m
Surface du lit = volume du lit / hauteur Surface du lit = 217,19 / 0.4
Surface du lit totale = 542,98 m2
Avec cette surface les lits de séchage seront au nombre de 10 de dimension unitaires 5 m x 11
m soit une surface unitaire de 54,29 m2 et une hauteur de 0,4 m (figure 14), nous prenons une
revanche de 0,3m.
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Figure 14: Lit de séchage
V.2.8- Autosurveillance
Dans le but de vérifier et maintenir l’efficacité de notre système d’épuration il sera mis en place
un système d’autosurveillance (autocontrôle). Il s’agira dans la pratique de la mise en place des
dispositifs de mesures de débit, de prélèvement d’échantillons représentatifs pour les analyses
au laboratoire et tous autres facteurs pouvant gêner le fonctionnement de la station et la
population ( nuisance olfactive…).
a- Canal débitmétrique (canal de Venturi)
Pour quantifier le volume de notre station d’épuration nous utiliserons un canal venturi
(ouvrage préfabriqué, pour la mesure des débits d’écoulements à surface libre). La mesure de
débit à travers cet ouvrage est basée sur la mesure de la hauteur d’eau dans le canal et calculée à
l'aide d'une relation mathématique propre à chaque taille de Venturi. Nous choisissons le Canal
Venturi car il présente de nombreux avantages dans la mesure où il peut être directement adapté
aux canaux en construction ou existants aussi de par sa construction et contrairement aux
déversoirs, aucun dépôt ou accumulation de particules n’est à craindre, les matériaux utilisés
pour sa construction possèdent une grande résistance aux agressions chimiques et enfin une
grande diversité de canaux disponibles permettant de répondre à la majorité des débits et
configurations de site (figure 15).
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Figure 15: Canal de Venturi (source : fiche technique canal de venturi)
Pour ce projet le canal venturi sera de type 94 FL.050 avec les dimensions suivantes tel
que le montre le tableau 14.
Tableau 14: Dimension du canal de Venturi
Canal venturi (référence 94 FL. 050 A)
Libellé Valeur Unité
Largeur 345 mm
Longueur 3837 mm
Hauteur 350 mm
Q min 9,79 m3/h
Q max 180 m3/h
Poids 40 kg
b- Système de désodorisation
Le système de désodorisation a pour but d’éviter les nuisances olfactives. Il sera composé d’une
bâche de forme cylindrique, muni d’un obstacle à l’intérieur sur lequel l’eau butera. Cette
opération permettra à l’eau d’être remuée. Au-dessus de la bâche il y aura deux ventouses qui
vont aspirer l’odeur rejetée sous de chaleur et la refouler à travers une conduite. Au bout de
cette conduite, nous aurons une bâche remplie de charbon actif qui va absorber le sulfure
d’hydrogène (H2S).
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c- Autres systèmes d’autosurveillance
Toujours dans le souci de surveillance automatique, la station sera munie des préleveurs
d’échantillon automatique afin de faire des prélèvements à des intervalles de temps bien définis
pour des analyses au laboratoire. Dans cette même optique la station disposera des sondes à
sulfure d’hydrogène (H2S) afin de signaler tous types de nuisance olfactive.
V.3- Tableau récapitulatif des dimensions des ouvrages de traitement
L’ensemble des dimensions de nos ouvrages de la station d’épuration sont données par le
tableau 15.
Tableau 15: Récapitulatif des dimensions des ouvrages
Ouvrage
Nombre Forme Caractéristiques d’un ouvrage Dimension
s unitaire
Le Dégrilleur
1
Rectangulaire
Surface mouillée (m2) 0,121
Tirant d'eau (m) 0,245
Largeur (m) 0,492
Surface inclinée (m2) 0,14
Nombre de barreaux (U) 14
Hauteur réelle du grillage (m) 0,284
Le Porte de relevage
1
Rectangulaire
Volume (m3) 7,25
Hauteur (m) 2
surface (m2) 3,63
Diamètre 2,2
Diamètre (m) 2,72
Hauteur de la partie cône (m) 1,14
Volume de la partie cône (m3) 2,2
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Le Déshuileur-
déssableur
2 Cylindrique Volume de la partie cylindrique
(m3)
8,39
Hauteur de la partie cylindrique (m) 1,44
Hauteur totale (m) 2,58
Le Bassin d’aération
2
Rectangulaire
Volume (m3) 585
Largeur (m) 9,5
Longueur (m) 14,36
Hauteur (m) 4.25
Surface (m2) 137,64
Le Dégazeur
2
Cylindrique
Volume (m3) 5,81
Hauteur (m) 2
Surface (m2) 2,91
Diamètre(m) 1,92
Le clarificateur
2
Cylindrique
Volume (m3) 130,5
Surface (m2) 66,92
Diamètre (m) 9,23
Hauteur de la partie cône (m) 1,24
Volume de la partie cône (m3) 27,61
Volume de la partie cylindrique
(m3)
103
Hauteur de la partie cylindrique (m) 1,54
Hauteur totale (m) 2,77
Epaississeur de boue
Hauteur (m) 4
surface de l’épaississeur (m2) 9,77
Diamètre de l’épaississeur (m) 3,5
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Volume des boues épaissies (m3/j) 21,71
Lit de séchage
5
Rectangulaire
largeur du lit (m) 5
Hauteur (m) 0.4
Longueur du lit (m) 11
Canal débitmétrique
1
Rectangulaire
Largeur (mm) 345
Longueur (mm) 3837
Hauteur (mm) 350
Q min (m3/h) 9,79
Q max (m3/h) 180
V.4- PRESENTATION DU PLAN D’AMENAGEMENT DETAILLE DU SITE V.4.1-ETUDE GEOTECHNIQUE DU SITE
Pour aménager le site du projet une étude géotechnique du site a été menée. Cette étude
géotechnique a permis de définir la nature et la résistance des sols en place. La reconnaissance
géotechnique des sols a été faite à partir des essais de pénétration dynamique, de sondage
pressiométrique Ménard et de sondages à la tarière à main ou à la soupape.
Le sol rencontré est le sable ou le sable peu argileux selon la profondeur. Ces sols sont soit peu
compacts, soit moyennement compacts. En effet suite aux essais au pénétromètre dynamique, il
a été révélé que les valeurs de résistance dynamique de pointe sont comprises entre 1 et 7 Mpa
de 0 à 14 m de profondeur. En ce qui concerne le sondage avec les essais pressiométriques
Ménard, les valeurs de pression limites sont comprises entre 0,14 et 1,98 Mpa. Les valeurs
du module pressiométrique sont comprises entre 1,3 et 17 Mpa de 0 à 19.8 m de profondeur.
L’aménagement des plateformes de construction nécessitera les opérations telle que le
débroussement général ; la purges des vases sur 2 m de profondeur. Ces travaux seront exécutés
dans la nappe, et enfin un terrassement en déblai / remblai. L’aménagement proposée pour la
station de traitement se présente comme suit (figure 16).
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Figure 16: Plan d'aménagement de la zone
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VI- ETUDE DE FAISABILITE FINANCIERE
Cette partie de l’étude nous présentera le devis estimatif et quantitatif (tableau 16) de la
construction de la station de traitement à boue activée de la cité FPM.
Tableau 16: Devis estimatif et quantitatif
Tâche Matériaux recommandé Unité Coût (FCFA)
Travaux préalable et
prestation divers
Installation des chantiers U 400 000 000,00
Sous total 400 000 000,00
Génie civil et équipement
des ouvrages
Pose de relevage 1 Bâche (Béton coulé sur
place) (m3) 5,2338 1
1 308 450,00
Ferraillage 1 000 000,00
poids de niveau 2 2 000 000,00
Vanne et clapet anti-retour 1 5 000 000,00
Pompe submersible
Corps et roues de pompes
en Fonte 2
1 500 000,00
Sonde ultrasons 1 2 000 000,00
Ensemble conduite +
robinetterie
Canalisation sous pression
enterrées PVC PN10 U
5 000 000,00
Boulonnerie Inox A2 U
Sous total 17 808 450,00
Dégrilleur 1
Béton coulé sur place (m3) 1,95 487 500,00
Dégrilleur Inox A2 1 1 500 000,00
Matériel de convoyage Inox A2 1 1 500 000,00
Point d’eau 1 3 000 000,00
Râteau Inox A2 1 500 000,00
Sous total 6 987 500,00
Déssableur-deshuileur 2
Béton coulé sur place (m3) 14,15073862 2 5 801 802,83
Pompe submersible
Corps et roues de pompes
en Fonte 4
2 500 000,00
Pompe à air Aquabiotope 4 1 500 000,00
Pompe submersible
Corps et roues de pompes
en Fonte 4
2 500 000,00
Racleurs de surface et
goulette Inox A2 4
3 000 000,00
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Tâche Matériaux recommandé Unité Coût (FCFA)
Système d'injection d'air Inox A2 4 3 500 000,00
Ensemble conduite et
ferraillage
Canalisation sous pression
enterrées PVC PN10 U
26 000 000,00
Boulonnerie Inox A2 U
Sous total 44 801 802,83
Bassin d'aération 2
Béton coulé sur place (m3) 212,8701 2 106 435 050,00
Agitateur Inox A2 4 26 000 000,00
Turbines Inox A3 4 15 070 000,00
Sondes oxygène 4 10 000 000,00
Aérateur Inox A5 4 9 452 000,00
Ensemble conduite et
ferraillage
Canalisation sous pression
enterrées PVC PN10 U
135 600 000,00
Boulonnerie Inox A2 U
Sous total 302 557 050,00
Post de dégazeur 2
Béton coulé sur place (m3) 8,98056 2 4 490 280,00
Pompe submersible
Corps et roues de pompes
en Fonte 4
5 000 000,00
Ensemble conduite et
ferraillage
Canalisation sous pression
enterrées PVC PN10 U
5 000 000,00
Boulonnerie Inox A2 U
Sous total 14 490 280,00
Clarificateur 2
Béton coulé sur place (m3) 48,3423096 2 19 820 346,94
Ponts racleurs 2 33 000 000,00
Ensemble conduite Canalisation sous pression
enterrées PVC PN10 U
10 000 000,00
Boulonnerie Inox A2 U
Sous total 62 820 346,94
Regard de recirculation et
équipement 2
Béton coulé sur place 42 542 000,00
Pompes 2 12 540 000,00
Poires de niveau 4 12 540 000,00
Débitmètres
électromagnétiques (pour la
recirculation et extraction) 4 11 254 100,00
Ensembles conduits +
robinetterie (pour la Canalisation sous pression
enterrées PVC PN10 2 86 523 500,00
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Tâche Matériaux recommandé Unité Coût (FCFA)
recirculation et extraction) Boulonnerie Inox A2 2
Sous total 165 399 600,00
Epaississeur 2
Autres équipements 2 75 432 500,00
Béton coulé sur place (m3) 15,684 2 7 842 000,00
Ensemble conduite Canalisation sous pression
enterrées PVC PN10 2
93 240 250,00
Boulonnerie Inox A2 2
Sous total 176 514 750,00
Déshydratation des boues 1
Pompes extraction 11 235 456,00
Vis de convoyage boues 1 15 420 000,00
Ensemble conduite Canalisation sous pression
enterrées PVC PN10 1
23 254 600,00
Boulonnerie Inox A2 1
Sous total 49 910 056,00
Lit de séchage 10
Béton coulé sur place (m3) 206,91 U 63 618 000,00
Gravier U 30 000 000,00
Sable U 20 000 000,00
Véhicule de transport des
boues 2
125 000 000,00
Sous total 238 618 000,00
Autres équipements Alimentation en électricité de
la STEP U
687 253 698,00
Voirie et réseaux divers
(VRD) U
454 000 000,00
Automatisme, télégestion,
téléphone et vidéo
surveillance U 388 509 175,00
Laboratoire et équipement U 520 000 000,00
Sous total 2 049 762 873,00
TOTAL HTVA 3 529 670 708,77
TVA (18%) 635 340 727,58 TOTAL TTC
4 165 011 436,35 Source de documentation : catalogue de la direction de l’Assainissement et du drainage
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VII- PLAN DE GESTION ENVIRONNEMENTALE ET SOCIALE
La construction de la station d’épuration à la cité FPM est une initiative de l’Etat Ivoirien à
travers la Direction de l’Assainissement et de la Salubrité visant à améliorer la qualité des eaux
avant leurs rejets dans l’environnement. Cette initiative s’inscrit dans le cadre du
développement durable et répond aux exigences environnementales et socio-sanitaires.
VII.1- Les avantages du projet
Les avantages de ce projet de construction de la station d’épuration à boue activée à la cité FPM
sont visibles à divers niveaux à savoir au niveau environnemental et socio-sanitaire.
VII.1.1- Protection de l’environnement
La station d’épuration de la cité FPM sera un ouvrage de protection de l’environnement dans la
mesure où les eaux usées de cette cité n’atteindront pas le milieu récepteur sans être épurées.
De ce fait elle joue un rôle très important qui est de protéger l’environnement, car cette station
d’épuration empêchera la dissémination dans l’environnement des microbes sources de
pollution des eaux de surface.
VII.1.2- Diminution des maladies liées à l’assainissement
Une eau usée non traitée est une véritable source de risques sanitaires. En effet les excréments
sont des réservoirs de polluants pouvant contaminer les habitants, véritable source de maladie
puisqu’ils ne sont pas stockés dans un endroit clos. La construction de cette station nous
permettra d’éviter ces désagréments dans la mesure où elle empêchera la dissémination de ces
contaminants d’où la réduction des maladies liées à l’assainissement.
VII.1.3- Création d’emplois
La réalisation des travaux dans les délais demande une main d’œuvre suffisamment importante,
d’où la nécessité de recruter des travailleurs ce qui est source de création d’emplois. Ensuite
une station de ce type (boue activée) nécessite un suivi régulier dans la vérification de la qualité
temporaire de l’effluent rejeté, dans la gestion des boues de vidange et l’entretien des ouvrages
à savoir le dégrilleur. Toutes ces activités sont créatrices d’emplois.
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VII.2- Les inconvénients du projet
Le projet de construction de la station de la cité FPM présente non seulement des avantages
mais aussi des inconvénients. Ces inconvénients pourraient se présenter au niveau suivant : le
coût de fonctionnement. Le coût de fonctionnement désigne les dépenses nécessaires au
fonctionnement de la station d’épuration. Ces frais sont les coûts salariaux (la rémunération)
des personnels, les dépenses d’entretien et les dépenses de fourniture. Ces frais doivent être
disponibles en tout temps ou période où la station sera opérationnelle pour éviter de freiner le
bon fonctionnement de la station d’épuration.
VII.3- Description des impacts liés au projet à différente phase
Dans chaque phase du projet, nous avons plusieurs activités susceptibles d’avoir des impacts
sur l’environnement (tableau 17).
Tableau 17: Impacts liés au projet
Phase du projet
Activités sources d’impact
Phase de construction Phase d’exploitation
Sol Air Faune flore Eau Sol Air Faune flore Eau
Travaux de terrassement N N N N 0 So So So So So
La fouille N N N N 0 So So So So So
Transport des matériaux 0 N 0 0 0 So N So So So
Devenir des boues 0 0 0 0 0 So N So So So
Rejet de l’eau épurée 0 0 0 0 0 So So N N N
0 = nul N = négligeable So = Sans objet PN = pas négligeable
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VII.4 - Mesures d’atténuation des impacts
Pour protéger notre environnement, nous prévoyons des mesures d’atténuations à différente
phase d’exécution de projet (tableau 18).
Tableau 18 : Mesures d’atténuation des impacts
Récepteur Activités Impacts Mesure d’atténuation
Sol, Air, Faune, Flore,
Eau
Travaux de terrassement Pollution atmosphérique,
perte du couvert végétal
Humidifier le sol avant le
début des travaux
La fouille Nuisance sonore, perte
du couvert végétal,
disparition de la faune
utiliser des engins
respectant les normes
pour produire moins de
bruits
Transport des matériaux Nuisance sonore,
émission de poussière et
du dioxyde de carbone
CO2
Utiliser des engins
respectant les normes
pour produire moins de
bruits ; réglage des
moteurs pour produire
moins de fumée.
Devenir des boues Nuisance olfactive,
pollution du milieu
récepteur
Gestion des boues et
mise en place d’un
système de
désodorisation
Rejet de l’eau épurée Néant Néant
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VIII- CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS
En définitive, il ressort de ce travail que la filière de traitement (boue activée) des eaux usées de
la cité FPM comportera un poste de relevage, un dégrilleur, deux dessableurs-déshuileurs, deux
bassins d’aérations, deux dégazeurs et deux clarificateurs. Le système de gestion des boues
comportera deux épaississeurs, un système de déshydratation et un lit de séchage. Pour le bon
suivi de cette station il est prévu un système d’autosurveillance. Le coût total de la station
d’épuration s’élève à 4 165 011 436,35 FCFA TTC. Cependant pour maintenir une bonne
qualité des eaux traitées respectant les normes à la sortie de cette station, nous proposons les
recommandations suivantes:
-Faire un contrôle régulier des ouvrages ;
-Employer des personnes qualifiées (Ingénieur) pour la gestion de la station ;
-Faire un contrôle régulier des paramètres d’exploitation ;
-Vérifier régulièrement la qualité et le niveau de l’huile des motoréducteurs et le bon
fonctionnement des dispositifs de sécurité ;
-Analyser l’eau après clarification (DBO, DCO, MES) ;
-Renouveler la couche superficielle (sable) du lit de séchage après deux à trois utilisations par
un sable propre ;
-Respecter les procédures de mise en marche et d’arrêt des installations fournies par les
constructeurs.
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
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Memento-assainissement., fiches techniques et méthodologiques 9, Calcul des volumes
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GPEE, Professeur à l’Ecole Nationale des Sciences Appliqués d’Agadir, 22p.
Smegreg., le tableau suivant donne les principaux ratios connus à ce jour, avec des remarques
permettant d’apprécier leur amplitude ou leur domaine d’emploi, 2 p.
Yacouba KONATE., cours procèdes biologiques d’épuration 2ie, Eau-Assainissement,
Master 1 d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement, 113p.
Yohan FALCON., (2011), Les ouvrages de génie civil des stations d’épuration des petites
collectivités : conception et dimensionnement rapide, 236p.
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Annexe I : Notes de calcul
Estimation de la population à l’horizon du projet
10 personnes par concession
Nombre total de concessions à l’horizon 2030 = 2600 concessions
N habitant projet = 5 * 2600
Le calcul des débits
Nous avons adopté une consommation spécifique (Cs) de 100 L/hab/J pour la cité FPM avec un
taux de rejeté des habitants estimé à 80 %.
Débit journalièr (Qj)
Le débit journalier est la quantité d’eau usée totale rejetée par jour par les habitants. Ce débit
est déterminé par la formule suivante:
Qj = Cs * N * R (l/j)
Cs : consommation spécifique (L/hab/J)
N : Nombre d’habitant à l’horizon du projet
R : Coefficient de rejet (Avec R=0,8)
Qj = 100 * 13000* 0,8*10-3 (m3/j)
Qj = 1040 m3/j
Débit moyen horaire (Qmh)
Le débit moyen horaire est le débit d’eau usée que reçoit la station par heure. Il est donné par la
relation : (m3/h) Qmh = 1040/24= 43,33m3/h = 12,03 l/s
Débit de pointe (Qp)
Par définition le débit de pointe est défini par la relation: Qp = Qmh*Cp (m3/h)
Notion de coefficient de pointe: Avec 1,5 < Cp < 4 et Qmh (l/s)
= 2,22
N habitant projet = nombre de personne par ménage * nombre de logement à l’horizon
N habitant projet = 13000 habitants
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Qp = 12,03*2,22 = 48,14 l/s
Qp = 96,22 m3/h
Débit journalier des infrastructures publiques et privés
Sachant que la cité comporte des infrastructures publiques telles qu’une brigade de
gendarmerie, un poste de police, un hôpital, 02 écoles, un centre commercial, un lycée, une
grande école et des lieux de culte nous devons évaluer le débit de ces infrastructures. Les ratios
de consommation d’eau des infrastructures publiques selon la smegreg ce présent comme suit.
TYPE D’ETABLISSEMENT RATIO
Bureaux recevant peu de public 30 à 50 litres / jour et employé
4l/j/m2 de bureau
Scolaire 3 à 4 m3 / an et élève
Hôpitaux / clinique 150 m3/ an / lit (moyenne girondine
Centre de vacances 100 à 150 litres / jour et personne
Restauration collective 10 à 20 litres / repas préparé
Par manque d’information sur les infrastructures de la cité, le débit journalière de ces
infrastructures seront estimé à 50% du débit journalier des habitants de la cité pour les
infrastructures publiques sera et celui des infrastructures privés à 30% du débit journalier des
habitants de la cité.
Qip = 50% x 96,22 Qip = 48,11 m3/h soit 6500 habitants
Les cités de ce type en Côte d’Ivoire font l’objet de création des buvettes, bars, restaurations
qui sont aussi source de production des eaux usées (eau usée parasite). Ce débit est estimé à
30% du débit des populations.
Qep = 30% x 96,22 Qep = 28,86m3/h soit 3900 habitants
Alors Qpt = Qp + Qip + Qep Qpt = 96,22 +48,11 + 48,11
Qpt = 174 m3/h
Les charges polluantes journalières
Le volume total = 174*1000*24 = 4176000l/j
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Nous utiliserons celles standard fixées par la directive européenne
DBO5= 60 g/hat/j
MES = 90 g/hat/j
NTK = 9,2g/hab/j
Pt = 0,5 g/hab/j
DBO5 (kg/j) = Nhabitant x [DBO5 g/habt] x 10-3
DBO5 (kg/j) = 23400x 60 x 10-3
DBO5 (kg/j) =1404 kg/j
MES (kg/j) = Nhabitant x [MES g/habt] x 10-3
MES (kg/j) = 23400 x 90 x 10-3
MES (kg/j) = 2106 kg/j
NTK (kg/j) = Nhabitant x [NTK g/habt] x 10-3
MES (kg/j) = 23400 x 9 ?2 x 10-3
MES (kg/j) = 215,28 kg/j
Pt (kg/j) = Nhabitant x [Pt g/habt] x 10-3
MES (kg/j) = 23400 x 0,5 x 10-3
MES (kg/j) = 11,7 kg/j
Poste de relevage
Le volume utile (Vu) calculé par la formule :
Avec : Qp : débit de pointe horaire
Z : Nombre maximal de démarrage par heure fixé de 6 à 10 en fonction de la puissance
de la pompe. On fixera Z à 6
f : nombre de pompe en fonctionnement simultané = 1
Vu = 7,25 m3
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Nous fixons une hauteur de 2 m
La surface S S = 7,25/ 2 S = 3,63m2
Calcul du diamètre D
D D = D = 2,2 m
Détermination du diamètre de la conduite de refoulement
La méthode de Bresse :(𝒎)=𝟏,𝟓×𝑸𝟎,𝟓(𝒎𝟑/𝒔)
La méthode de Bresse modifié :(𝒎)=𝟎,𝟖×𝑸𝟏/𝟑(𝒎𝟑/𝒔)
La formule simplifiée de Munier (1961) : (𝒎)=(𝟏+𝟎,𝟎𝟐×𝒏)×𝑸𝟎,𝟓(𝒎𝟑/𝒔), avec n=10 h/j
correspondant au temps de pompage par jour.
La condition GLS est vérifiée si : 4∗𝑄𝜋𝐷𝑖𝑛2 ≤ (𝐷(𝑚𝑚)/50)0,25
Formule Dth(mm) Dint/DN(mm) V(m/s) Condition de Flamant
V(m/s)
Bresse 329,9 350 0,5 vérifiée
Bresse
modifié 291,5 300 0,7 vérifiée
Munier 290,3 300 0,7 vérifiée
Nous choisissons la formule de Munier qui nous donne D = 290,3 m, nous admettons un
diamètre commercial de 300 mm.
Choix de pompes
Calcul de la HMT de la pompe
Où :
- Somme des pertes de charges au refoulement
- Somme des pertes de charges à l’aspiration
- Hauteur géométrique
- Somme des pertes de charges singulière à l’aspiration et au refoulement.
Hg = Zav - ZpBE = 93,7 – 98,7 = 5 m
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Les et seront calculés par la formule empirique de Manning-Strickler :
Avec et
Les calculs seront résumés dans le tableau suivant :
Tronçon Qa
(m3/s) La(m)
Da
(mm) PdcLa(m)
Qr
(m3/s)
Lr
(m)
Dr
(mm)
PdcLr
(m)
Pdcs
(m)
𝚺Pdc
(m)
Hg
(m)
HMT
(m)
Poste de relevage
- dégrilleur 0,048400 3 300 0,0037 0,048 364 300 0,45 0,04 0,49 5 5,49
Calcul du de la pompe
La pression à l’intérieur de la pompe devra rester supérieure à la tension de vapeur pour éviter
aussi le phénomène de cavitation. Inaccessible par les méthodes de calcul ordinaire, elle est
donnée par les constructeurs de pompes sous la forme de conditions appelée NPSHr.
Le est donné par l’expression suivante :
Avec :
- Pression atmosphérique : 1,013bar
- Pression de vapeur saturante : 0,021bar
- Masse volumique de l’eau : =1000 kg/m3
- Accélération de la pesanteur : g = 9,81m/s
NPSHd = 7,26 m
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Calcul de la puissance hydraulique
La puissance hydraulique est donnée par la formule suivante :
Calcul de la vitesse spécifique Ns
N= nombre de tour = 1500
Il s’agit d’une pompe centrifuge à double corps car 50 < Ns ≤ 100
Calcul du diamètre spécifique Ds
Ns ≥ 80 alors
Calcul du diamètre approximatif de la roue
On l’appelle encore turbine, impulseur, rotor, cellule, mobile ou rouet. Elle communique au
liquide à pomper une partie de l’énergie transmise par l’arbre dont elle est solidaire par le
moteur d’entraînement. Le diamètre de la roue s’obtient par la formule suivante :
En nous basant sur les résultats précédents, nous avons fait le choix suivant dans le catalogue
Grundfos : la pompe NK 80-200
2,61 K
91,95 m/s
1,24 m
0,178m
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Calcul de la HMT de la pompe choisie
Débit 0 30 60 80 100
Courbe caractéristique de la pompe 9 8,7 8 7,5 6,2
Courbe caractéristique du réseau 4 4,95 7,80 10,75 14,55
Courbe caractéristique de la pompe
Avec cette pompe nous avons un point de fonctionnement qui correspond à un débit de 64 m3/h
avec une hauteur manométrique (HMT) de 7,8 m.
Désignation NK 80-200
Diamètre nominal de la roue (mm) 170
NPSHr (m) 1,50
NPSHd calculée (m) 7,62
Type moteur 90L
HMT (m) Pour Q= 70 m3/h 7,8
HMT maxi (m) 9
Débit maxi (m3/h) 100
Rendement total de la pompe (%) 73,1
Rendement total de la pompe (%) 73,1
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Fonctionnement de la station
La station envisagée refoulera sur 364 m les eaux usées jusqu’à un regard brise-charge grâce à 2
pompes de ce même type. De ce regard l’écoulement se fera de façon gravitaire.
La conduite de refoulement est en matériau PVC de diamètre 300 mm
Lors de la fluctuation du plan d’eau :
La côte Z= 93,71 correspond à la côte de déclenchement
Les marches et arrêts des groupes se font automatiquement grâce à des poires de niveau
électriques callées à ces côtes qui envoient des signaux de commande.
Dégrillage
Diamètre des barreaux (b) 10 mm
Espacement entre les barres (e) 25 mm
La grille étant manuelle l’angle d’inclinés des barreaux doit se situer entre 60 et 80 par rapport
à l’horizontale. Les refus sont éliminés à l’aide d’un râteau.
Angle d’inclinaison = 60°
Le rapport l/h = 2
Vitesse à travers les grilles (V) généralement (entre 0,6 et 1m/s) pour ce travaille nous
prendrons 0,8 m/s
Pour les formules de calcules de dégrilleur (voir tableau1)
Coefficient de colmatage dû aux eaux usées (C) 0,7
Coefficient de colmatage dû à l’encombrement des barres (
La surface mouillée
La surface inclinée
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Le tirant de l’eau h
La hauteur du dégrilleur
Lo = h/sin Lo = 0,2459/sin Lo = 0,284 m
La largeur l= Sm/h l= 0,121/0,2459 l= 0,492 m
Nombre de barreaux
Pour le dégrilleur nous prendrons une revanche de 0,3 m
Dessablage – déshuileur cylindro-cônique
Sachant que le temps de séjour (Ts) de l’eau dans le dessableur est 8 minutes car le dégraisseur
sera aéré.
- La hauteur de dessableur est de 1 à 3 m, (pour ce travail ont prendra h = 3 m)
- La quantité d’air à injecter est estimée de 1 à 1,5 m3 par m3 d’eau usée (pour ce travail ont
prendra Qair = 1,5 m3/m3). Pour les différentes formules voir (tableau 2 ci-dessous.
Le volume du dessableur – déshuileur
Vd = 0,044 x 8 x 60
Vd = 21,18 m3
Nous aurons deux dessableur – déshuileur donc
Vdu = 21,18/2 Vdu = 10,59 m3
Surface du dessableur – déshuileur
Nous prendrons une vitesse ascensionnelle de 15m/h
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5,8
Diamètre du dessableur – déshuileur
Calculons les dimensions de la partie conique
Hauteur du cône (Hc) = D*tan(50)/2 Hc = 2,718*tan(50)/2
Hc = 1.13 m
Volume du cône Vc = Vc = Vc = 2,2
Calculons les dimensions de la partie cylindrique
40°
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Volume du cylindre Vcy = Vdu – Vc Vc = 10,59 – 2,2
Vc = 8,38
Surface du cylindre Scy = Scy = Scy = 5,79
Hauteur du cylindre Hcy = Hcy = Hcy = 1,44 m
Hauteur totale du dessableur – déshuileur Ht = Hcy + Hc
Ht = 1,13 + 1,44 Ht = 2,58 m nous prenons Ht = 3m
Débit volumique d’air injecté (Qair) = Vair*Qp
Qair = Vair*Qp
Volume d'air injecté = 1,25 m3/m3
Qair = 1,25 x (174/60 x 60)/2
Qair = 0,03 m3/s
Quantité de matières éliminées par le désableur
Le dessableur élimine 80% de la matière minérale existant dans les eaux usées. Pour ce qui
concerne la matière minérale elle représente 20% de la charge de matière en suspension (MES),
les 80% restants, représentent les matières volatiles en suspension (MVS).
- Les matières minérales totales MMT= 0,20 * Masse Totale MES
MMT= 0,20 * 2106
MMT= 421,2 kg/j
- Les matières minérales éliminées par le dessableur MME = 0,80 * MMT
MME = 0,80 * MMT
40°
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MME = 0,80 * 421,2
MME = 336,96 kg/j
- Les matières minérales restantes MMR = MMT-MME
MMR = 421,2 – 336,96
MMR = 84,24 kg/j
- MES sortant du déssableur = 0,80 * Masse Totale MES + MMR
MESs = 0,80 * 2106 + 84,24
MESs = 1769 kg/j
Bassin d’aération
Nous allons supposer que le traitement par les boues activées sera à moyenne charge.
- Une charge massique : kg DBO5 / kg MVS J
- Une charge volumique : kg DBO5 / m3J
- Longueur / largeur =1,5 et une hauteur du bassin d’aération comprise entre 3 et 5m.
La concentration en DBO5 à la sortie doit être inférieure à 30mg /l.
- La puissance pour le brassage par m² du bassin doit être entre w /m2
Concentration DBO5 entrée = charge polluante DBO5 entrée /Q(m3/j)
Concentration DBO5 entrée = 1404/4176
Concentration DBO5 entrée = 0,34 kg/m3
Charge polluante DBO5 sortie
La concentration en DBO5 à la sortie doit être inférieure à 30mg /l
Charge polluante DBO5 sortie =30mg /l x Q(m3/j)/1000
Charge polluante DBO5 sortie = 30x4176/1000
Charge polluante DBO5 sortie = 125,28 kg/j
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Charge DBO5 éliminée
Charge DBO5 éliminée = charge DBO5 entrée - charge polluante DBO5 sortie OMS
Charge DBO5 éliminée = 1404 – 125,28
Charge DBO5 éliminée = 1278,72 kg/j
Rendement d'élimination
Rendement d'élimination = (charge DBO5 éliminée/ charge polluante DBO5 entrée) x100
rendement d'élimination = (1278,72 / 1404) x 100
Rendement d'élimination = 91,07%
Volume total du bassin
charge volumique 0,6 ≤ Cv≤ 1,5
nous utiliserons Cv= 1,2 Kg DBO5 / m3 J
Volume du bassin = charge polluante DBO5 entrée / charge volumique
Volume du bassin = 1404/ 1,2
Volume total du bassin = 1170 m3
Nous prévoyons deux bassins d’aérations
Volume unitaire du bassin = Volume total du bassin /2
Volume unitaire du bassin = 1170 /2
Volume unitaire du bassin = 585 m3
Masse totale de boues
Masse totale de boues = charge polluante DBO5 entrée / charge massiques
charge massiques 0,2 ≤ Cm ≤ 0,5 nous choisirons Cm = 0,4 kg DBO5/ Kg MVS J
Masse totale de boues = 1404 /0,4
Masse totale de boues = 3510 kg
Concentration de boues
concentration de boues [Xa] = Masse totale de boues/ Volume du bassin
concentration de boues [Xa] = 3510 / 1170
Concentration de boues = 3 kg/m3
Surface horizontale totale
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Surface horizontale totale = Volume du bassin/ hauteur
Sachant que la hauteur du bassin d’aération est 3≤ H ≤ 5
nous choisirons une hauteur de 4,25 m
Surface horizontale totale = 1170/4,25
Surface horizontale totale =275,29 m2
Surface horizontale unitaire = Surface horizontale totale / 2
Surface horizontale unitaire = 275,29/2
Surface horizontale unitaire = 137,64 m2
rapport longueur/largeur = 1,5
largeur unitaire
largeur unitaire =
largeur unitaire = racine (137,64/1,5)
largeur unitaire = 9,57 m
Longueur unitaire
Longueur unitaire = largeur unitaire x 1,5
Longueur unitaire = 9,57 x 1,5
Longueur unitaire = 14,36 m
Temps de séjour
temps de séjour = volume du bassin unitaire/ (Q (m3/h)/2)
Temps de séjour = 585/ (174/2)
Temps de séjour = 6,72 h
Besoin en oxygène
bésoin en oxygène ( qo2) =(a' *Le)+(b' *Xa)
a’ : besoin pour la synthèse de la biomasse = 0,6
b’ : besoin pour la respiration = 0,1
Xa : masse totale de boues
Le : charge DBO5 éliminée
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Masse totale de boues = 3510 kg
qo2 = (0,6 *1278,72) + (0,1 *3510)
qo2 = 1118,23 kg/j
Quantité horaire d'oxygène
Quantité horaire d'oxygène = qo2/24
Quantité horaire d'oxygène = 1118,23/24
Quantité horaire d'oxygène = 46,59 kg O2/h
Puissance de brassage
Puissance de brassage = (Surface horizontale x puissance de brassage par m² du bassin)/1000
La puissance pour le brassage par m² du bassin doit être entre 70≤ Pa ≤ 80
Pour ce projet nous choisirons Pa = 75 w /m2
Puissance de brassage = (275,29 x 75)/1000
Puissance de brassage = 20,64 kw
Quantité de boues en excés
Quantité de boues en excés = ⌂B= Bmin + Bdur +amLe-bXa
: Boues en excès exprimé en kg/j
b : besoin pour la respiration
: Matières minérales (MM) en suspension apportées par l’effluent exprimé en kg/j
: Matières organiques en suspension difficilement biodégradables apportées par l’effluent
exprimé en kg/j (évaluée à 17,5% des MES)
: Augmentation de la biomasse par élimination de la DBO5
: Charge de la DBO5 éliminée exprimé en kg/j
Diminution de la biomasse par respiration endogène
: Boues organiques dans le bassin exprimé en kg
Les Coefficients am et b dépendent de la charge massique de la station d’épuration
Valeurs de Cm 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
am 0,66 0,59 0,56 0,53 0,5
b 0,065 0,07 0,07 0,07 0,07
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⌂B = 84,24 + 255,59 + (0,53 x 1278,72)- (0,08x 3510,00)
⌂B = 781,90kg/j
Concentration de boues en excès
Concentration de boues en excès (Xm) = 1,2 10^3 / Im
Si les boues se décantent bien, l’indice de Mohlman (Im) se situe entre 80 et 150. Pour ce
travail nous prendrons un indice de Mohlman égale 120
Xm = 1,2 10^3 / 120
Xm = 10 kg/m3
Débit de bout en excés
Débit de bout en excés (Q excés) = ⌂B/Xm
Q excés = 781,9/10 Q excés = 78,19 m3/j
Débit spécifique
débit spécifique ( Qsp) = ⌂B/Vb
Qsp = 781/1170
Qsp = 0,67 kg/m3/j
Taux de recyclage des boues
taux de recyclage des boues est fixé à R = 100 %
Débit des boues recyclées
débit des boues recyclées Qr = (R*QJ)/100
Qr = (100 *2309,23)/100
Qr = 4176 m3/j
Âge de boues Ab
âge de boues Ab = Xa/⌂B
Ab = 3510,00 / 781
Ab = 4,4 j
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Le dégazeur
Vitessa ascensionelle Vas = 15 m/h
Volume du dégazeur Vd = Qp /Vas
Vd = 174 / 15
Vd = 11,61 m3
Sachant que nous avons deux dégazeurs :
Volume unitaire = Vd / 2
Volume unitaire = 11,61 / 2
Volume unitaire = 5,81 m3
Surface du dégazeur
Surface du dégazeur = Volume unitaire/ hauteur
Nous choisirons une hauteur de 2m
Surface du dégazeur = 5,81 /2
Surface unitaire du dégazeur = 2,91 m2
Diamètre unitaire du dégazeur
Diamètre unitaire du dégazeur = 1,92 m
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Clarificateur ou Décanteur secondaire
La vitesse ascensionnelle Vas = 1,3 m/h
- Le temps de rétention (Tr) égale à 1h 30 mn soit 90 mn = 1,5 heure
Sachant que nous aurons deux clarificateurs
Le volume unitaire du clarificateur Vcl = (Qp/2)*Tr
Vcl = (174/2) x 1,5
Vcl = 130,5 m3
Nous fixons une hauteur de 2,77 m
La surface unitaire du clarificateur
Surface unitaire du clarificateur = (Qp/2) / Vas
Surface unitaire du clarificateur = (174/2) / 1,3
Surface unitaire du clarificateur = 66,92 m2
Diamètre unitaire
Diamètre unitaire =
Diamètre unitaire = Diamètre unitaire = 9,23 m
Calculons les dimensions de la partie conique
Hauteur du cône (Hc) = D*tan(15)/2 Hc = 9,23*tan(15)/2
Hc = 1,24 m
Volume du cône Vc = Vc = Vc = 27,61
Calculons les dimensions de la partie cylindrique
Volume du cylindre Vcy = Vdu – Vc Vc = 130,5 – 27,61
Vc = 103
Surface du cylindre Scy = Scy = Scy = 66,95
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Hauteur du cylindre Hcy = Hcy = Hcy = 1,54 m
Hauteur totale du dessableur – déshuileur Ht = Hcy + Hc
Ht = 1,24 + 1,54 Ht = 2,77 m nous prenons Ht = 3m
Sachant que le décanteur élimine 35% de la DBO5 et 95% de matière minérale la charge
polluante en sortie de station est :
DBO5 éliminée = DBO5 arrivée *35% DBO5 éliminée = 125,28 kg/j *35%
DBO5 éliminée = 43,84 kg/j
DBO5 restant = DBO5 arrivée - DBO5 éliminée DBO5 restant = 125,28 – 43,84
DBO5 restant = 81,43kg/j
Traitement des boues
Silo à boue (Epaississeur de boue)
Il est dimensionné sur la base de 25 kg MS/j/m² pour les boues biologiques secondaires et a un
facteur d’accroissement de concentration de l’ordre de 3,6.
Quantité de boue en excès ⌂B = 781,90 kg/j
Concentration de boues en excès (Xm) = 10 mg/l
Volume de l’épaississeur VE = ⌂B/ Xm
Nous prévoyons deux épaississeurs
Volume unitaire de l’épaississeur VE = (781,90 / 10)/2
VE = 39,09 m3
Nous adoptons une hauteur de trois 4m
Surface de l’épaississeur SE = VE/ H
SE = 39,09 /4 SE = 9,7 m2
Diamètre de l’épaississeur
D= racine ((4*9,7)/3,14) D= 3,5m
Le volume des boues épaissies (VBEP)
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VBEP = P boues en excès/3,6 x La concentration moyenne des boues
VBEP = 434,56/ (3,6 x 10)
VBEP = 21,71 m3/j
Lit de séchage (solaire)
Les boues étant préalablement épaissies, un temps de repos de dix (10) jours peut être
recommandé pour le séchage des boues.
Volume du lit (VLS) = 10 x volume des boues épaissies
Volume du lit (VLS) = 10 x 21,71
Volume du lit (VLS) = 217,19 m3
La hauteur des boues sur le lit est fixée à 0,4 m
Surface du lit = volume du lit / hauteur
Surface du lit = 217,19 / 0,4
Surface du lit = 542,98 m2
Nous fixons un nombre maximum de lit qui est de 10 lits
Surface unitaire = surface du lit /10
Surface unitaire = 299,40 / 5
Surface unitaire = 54,29 m2
Nous fixons la largeur du lit à 5 m
Longueur du lit = surface unitaire/ largeur Longueur du lit = 54,29 /5
Longueur du lit = 11m
TUYAUTERIE
Pour le dimensionnement de la tuyauterie au sein de la station nous utiliserons le débit moyen
qui est de 2000000 l/s soit 0.0240m3/s.
Formule Dth (mm) DN (mm) V (m/s) Condition de Flamant V
(m/s)
Bresse 232,7 250 0,5 vérifiée
Bresse modifié 231,0 250 0,5 vérifiée
Munier 204,8 225 0,6 vérifiée
Nous choisissons la formule de Bresse qui nous donne un diamètre de 250mm et une vitesse de
0,5m/s.
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CHOIE DES POMPES POUR L’EXTRACTION DU SABLE
Le choix de ces pompes se faire en tenant compte du débit et de la colonne d’eau. En effet à un
mètre de profondeur nous avons 1.1bar, sachant que 1bar = 10mCE. Nous choisissons des
pompes de type RW3060-2T (moteur 2 pôles – 2910 tr/min) pour l’extraction et la recirculation
des sables.
CALCUL DU VOLUME DE BETON
Nous faisons remarquer que le prix du mètre cube de béton est estimé à 250 000 F Cfa en
prenant en compte les prestations divers comme manœuvres, transport..etc.
POSTE DE RELEVAGE
Volume du béton = 3,14*diamètre* épaisseur *Hauteur
Volume du béton = 3,14*0,3*2*2,2
Volume du béton = 4,1 m3
Volume du radié = surface * épaisseur
Volume de radié = 0,3*3,36 volume de fonds =1,089 m3
Volume total de béton = volume de radié + Volume du béton
Volume total de béton = 1,089 + 4,1 volume total de béton = 5,23 m3
DEGRILLEUR
Volume paroi 1= (longueur * épaisseur *hauteur)*2
Volume paroi 1= 1,5 * 0,3 *1 Volume paroi 1= 0,9 m3
Volume paroi 2= (largeur * épaisseur *hauteur)*2
Volume paroi 2 = (1*1*0,3)*2
Volume paroi 2 = 0,6 m3
Volume du radié = surface * épaisseur Volume du radié= 1,5 * 0,3
Volume du radié= 0,45 m3
Volume total de béton = Volume paroi 1+ Volume paroi 2 + Volume du radié
Volume total de béton = 0,9+0,6+0,45 Volume total de béton = 1,95 m3
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DESSABLEUR-DESHUILEUR
Nous ramenons la forme à un cylindre
Volume du béton = 3,14*diamètre* épaisseur *Hauteur
Volume du béton = 3,14*0,3*2,72*2,76
Volume du béton = 7,07 m3 nous avons deux ouvrages de ce types donc
Volume total de béton = 7,07*2 Volume total de béton = 14,15m3
BASSIN D’AERATION
Volume paroi 1= (longueur * épaisseur *hauteur)*2
Volume paroi 1= 14,36 * 0,3 *4 Volume paroi 1= 36,36 m3
Volume paroi 2= (largeur * épaisseur *hauteur)*2
Volume paroi 2 = (10 *4*0,3)*2
Volume paroi 2 = 24,216 m3
Volume du radié = surface * épaisseur Volume du radié= 15,15 * 10,09* 0,3
Volume du radié= 45,85 m3
Volume total de béton = Volume paroi 1+ Volume paroi 2 + Volume du radié
Volume total de béton = 36,36+24,21+45,85 Volume total de béton = 106,43 m3
Nous avons deux ouvrages de ce type donc
Volume total de béton = 106,43*2 Volume total de béton = 212,87 m3
DEGAZEUR
Volume du béton = 3,14*diamètre* épaisseur *Hauteur
Volume du béton = 3,14*0,3*1,92*2
Volume du béton = 3,61 m3
Volume du radié = surface * épaisseur
Volume de radié = 0,3*2,91 volume de fonds =0,87 m3
Volume total de béton = volume de radié + Volume du béton
Volume total de béton = 3,6+ 0,87 volume total de béton = 4,49 m3
Nous avons deux dégazeurs donc
Volume total de béton = 4,49*2 Volume total de béton = 8,98 m3
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CLARIFICATEUR
Nous ramenons la forme à un cylindre
Volume du béton = 3,14*diamètre* épaisseur *Hauteur
Volume du béton = 3,14*0,3*9,23*2,78
Volume du béton = 24,17 m3 nous avons deux ouvrages de ce types donc
Volume total de béton = 24,17*2 Volume total de béton (m3)= 48,34m3
EPAISSISSEUR
Volume du béton = 3,14*diamètre* épaisseur *Hauteur
Volume du béton = 3,14*0,3*3*4
Volume du béton = 11,3m3
Volume du radié = surface * épaisseur
Volume de radié = 0,3*14,6 volume de fonds =4.38 m3
Volume total de béton = volume de radié + Volume du béton
Volume total de béton = 4,38+ 11,03 volume total de béton = 15,68 m3
Nous avons deux dégazeurs donc
Volume total de béton = 15,68*2 Volume total de béton (m3)= 31,36 m3
LIT DE SECHAGE
Volume paroi 1= (longueur * épaisseur *hauteur)*2
Volume paroi 1= 11 * 0,3 *0,7 Volume paroi 1= 2,31 m3
Volume paroi 2= (largeur * épaisseur *hauteur)*2
Volume paroi 2 = (5*0,7*0,3)*2
Volume paroi 2 = 2,1 m3
Volume du radié = surface * épaisseur Volume du radié= 11 * 5* 0,3
Volume du radié= 16,5 m3
Volume total de béton (m3)= Volume paroi 1+ Volume paroi 2 + Volume du radié
Volume total de béton = 2,31+2,1+16,5 Volume total de béton = 20,91 m3
Nous avons 10 ouvrages de ce type donc
Volume total de béton = 20,691*10 Volume total de béton = 206,91 m3
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Annexe 2 : Plans
PLAN DE LA STATION D’EPURATION FPM
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Lit de séchage
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PROFIL EN LONG
Etude d’avant-projet détaillé de construction d’une station d’épuration à boue activée à la
cité FPM Cocody latrille
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LEVE TOPOGRAPHIQUE
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Etude d’avant-projet détaillé de construction d’une station d’épuration à boue activée à la
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