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https://lib.uliege.be https://matheo.uliege.be Mémoire Auteur : Mezagué Koudjou

https://lib.uliege.be https://matheo.uliege.be Mémoire Auteur : Mezagué Koudjou, Mireille Promoteur(s) : Jupsin, Hugues Faculté : Faculté des Sciences Diplôme : Master en sciences et gestion de l'environnement, à finalité spécialisée en gestion intégrée des ressources en eau Année académique : 2020-2021 URI/URL : http://hdl.handle.net/2268.2/11771 Avertissement à l'attention des usagers : Tous les documents placés en accès ouvert sur le site le site MatheO sont protégés par le droit d'auteur. Conformément aux principes énoncés par la "Budapest Open Access Initiative"(BOAI, 2002), l'utilisateur du site peut lire, télécharger, copier, transmettre, imprimer, chercher ou faire un lien vers le texte intégral de ces documents, les disséquer pour les indexer, s'en servir de données pour un logiciel, ou s'en servir à toute autre fin légale (ou prévue par la réglementation relative au droit d'auteur). Toute utilisation du document à des fins commerciales est strictement interdite. Par ailleurs, l'utilisateur s'engage à respecter les droits moraux de l'auteur, principalement le droit à l'intégrité de l'oeuvre et le droit de paternité et ce dans toute utilisation que l'utilisateur entreprend. Ainsi, à titre d'exemple, lorsqu'il reproduira un document par extrait ou dans son intégralité, l'utilisateur citera de manière complète les sources telles que mentionnées ci-dessus. Toute utilisation non explicitement autorisée ci-avant (telle que par exemple, la modification du document ou son résumé) nécessite l'autorisation préalable et expresse des auteurs ou de leurs ayants droit. ULiège - Faculté des Sciences - Département des Sciences et Gestion de L’Environnement Mémoire rédigé par Mireille MEZAGUE KOUDJOU En vue de l’obtention du Diplôme de Master en Sciences et Gestion de l’Environnement, à finalité spécialisée en Gestion Intégrée des Ressources en Eau Promoteur : Monsieur Hugues JUPSIN Comité de lecture : Patrizia PERO, Fouad ZOUHIR Année Académique 2020/2021 Optimisation du procédé de traitement des eaux pluviales de la station d’épuration de Bruxelles-Nord (Actiflo®) 2 « Copyright » « Toute reproduction du présent document, par quelque procédé que ce soit, ne peut être réalisée qu'avec l'autorisation de l'auteur et de l'autorité académique* de l’Université de Liège ». *L'autorité académique est représentée par le promoteur membre du personnel enseignant de l’Uliège. « Le présent document n'engage que son auteur, Mireille Mezague Koudjou » Adresse électronique : mireillemezaguekoudjou@yahoo.fr 3 DEDICACES « A mes enfants, afin que ce travail soit pour vous une source de motivation, de détermination et de persévérance » 4 REMERCIEMENTS Je tiens d'abord à exprimer ma profonde gratitude et mes sincères remerciements à Monsieur Hugues JUPSIN, mon Directeur de mémoire pour avoir accepté d’encadrer et guider ce travail de fin d’études. Un merci chaleureux pour votre disponibilité, vos orientations et corrections. Et, aux membres du jury qui ont bien voulu examiner et évaluer ce travail, je vous adresse mes vifs remerciements. Un merci particulier à l’Entreprise « Aquiris by Veolia » plus particulièrement à Madame Patrizia PERO, Directeur usine et Responsable du service Conduite des installations, pour l’opportunité de stage, la collaboration pour ce travail. En tant que superviseur professionnel, votre implication et vos disponibilités ont contribué énormément à la réussite de ce projet. Au travers vous, que tout le personnel d’Aquiris trouve mes chaleureux remerciements notamment : Ekaterina, Gaétan, Nicholas ainsi que les opérateurs pour leurs conseils et suivi minutieux qui m'ont permis de faire des analyses approfondies. Au corps enseignant et administratif du Campus Environnement d’Arlon, merci infiniment pour la qualité des enseignements, l’encadrement, l’écoute, le soutien moral et financier. Je sors de ce Master mieux outillée, confiante et sereine. A Abdou NJIKAM LINJOUOM, mon camarade de formation, en tant qu’ingénieur hydraulicien, tes connaissances et compétences dans le domaine de dimensionnement d’ouvrages hydrauliques m’ont été d’un très grand soutien. Toute ma reconnaissance à mes parents « KOUDJOU », mes frères et sœurs qui ont toujours cru en moi : un parcours difficile parsemé d’embûches, mais un aboutissement qui vient essuyer toutes les larmes. Une seule phrase « MERCI DU FOND DU CŒUR ». Enfin, toute ma gratitude à mon compagnon Bertran KOUETCHA JIEMBOU, qui a toujours été là dans les meilleurs moments comme dans les moments d’angoisse, un support affectif et moral sur lequel j’ai pu compter. 5 RESUME Afin d’assurer l’assainissement urbain des eaux des 2/3 de la Région de Bruxelles- capitale et ses environs, avec une capacité de 1.4 millions d’équivalents habitants, la station de Bruxelles-Nord voit le jour en octobre 2007. Celle-ci a une capacité de traitement de 16.4 m³/s et utilise pour le traitement des eaux pluviales, le traitement physico-chimique dénommé Actiflo®. C’est un procédé de clarification à très grande vitesse dont la spécificité réside dans l’utilisation du microsable et de réactifs pour abattre rapidement la pollution particulaire et colloïdale contenue dans les eaux. L’une de ses étapes est la séparation de la boue du microsable qui est réutilisé. L’amélioration des performances et la réduction des coûts liés au fonctionnement de la station est une préoccupation constante d’Aquiris, la présente étude a donc pour objectif de contribuer à l’optimisation du procédé Actiflo® par l’analyse et la réduction de la perte en microsable en surverse des hydrocyclones. Ce microsable étant perdu dans les boues ne peut être réutilisé et doit donc être remplacé d’où le coût supplémentaire, de plus ce sable pose problème dans la filière de traitement des boues. Cette optimisation, a été réalisée par un suivi en continu du procédé durant trois mois, au moyen des tests expérimentaux qui nous ont permis de quantifier les pertes en sable en sousverse et surverse des quatre hydrocyclones présents sur la station. En premier, sur la base de leurs caractéristiques actuelles de fonctionnement et ensuite, des modifications ont été proposées et testées sur la taille de la buse de surverse de ceux-ci. Ces tests, nous ont aussi permis d’identifier d’autres facteurs qui provoquent les pertes en sable, et, nous avons proposé des solutions pour les limiter. Le cahier des charges de la station impose une concentration en sable en surverse des hydrocyclones inférieure à 2 g/m³. Ce qui n’est pas le cas pour les hydrocyclones étudiés, leur concentration en sable variait entre 3 et 6.53 g/m³, soit environ 40% au-dessus de la consigne. Ensuite, après avoir modifié la taille des buses de surverse, on a constaté une nette amélioration des pertes en sable, qui sont désormais de 3 g/m³ ou moins. Afin d’optimiser encore les performances de l’Actiflo® et améliorer le fonctionnement des hydrocyclones, on recommande de réduire encore légèrement la taille des buses de surverse. Et surtout de stabiliser le débit et pression d’alimentation, paramètres conditionnant une bonne séparation dans les hydrocyclones, ceux-ci présentaient une certaine instabilité. A 6 l’heure où j’écris ces lignes, les pompes viennent d’être remplacées pour éliminer ce défaut et le procédé devrait être passé sous les 2 g/m³ de perte en sable en surverse. Mots clés : traitement des eaux, traitement physico-chimique, eaux pluviales, Actiflo®, hydrocyclones, pertes en sable, optimisation, surverse, sousverse. 7 ABSTRACT In order to treat water of 2/3 of the Brussels-Capital Region and its surroundings, with a capacity of 1.4 million population equivalent, the Brussels-North treatment plant has been created in October 2007. This plant treat maximum 16.4 m³/s and uses physicochemical treatment to treat rainwater with a process called Actiflo®. It is a very highspeed clarification process where microsand and reagents are used to quickly remove particulate and colloidal pollution from wastewater. One of its steps is the separation of the sludge the microsand wich must be reused. Improvement of performance and reduction of costs associated with the operation of the station is the main goal of Aquiris, the objective of this study is to contribute to the optimization of the Actiflo® process by analyzing the loss of microsand in hydrocyclones overflow. This microsand is lost in surverse with the sludge, with problems in the sludge treatment, and muist be replace in the process with associated cost. To achieve this, we continuously monitored the process for three months. Using experimental tests that allowed us to calculate the rate of sand in underflows and particularly in overflows of the four hydrocyclones and hence quantify sand losses. Firstly, the basis of their current operating characteristics has been studied and, secondly, some changes have been proposed mainly in the size of the overflow nozzle of these hydrocyclones. Through the tests, we also identified some factors that influence sand losses and proposed solutions to improve these limiting factors. According to the station’s specifications, sand losses in hydrocyclones overflow must be less than 2 g/m³. However, the four hydrocyclones studied have an overflow sand concentration between 10 and 40% above this standard. With the change in the diameter of the overflow nozzle from 175 to 160 mm; we observed an improvement in losses from 40 to 10%. In order to obtain the best performance and to optimize the hydraulic malfunction observed on hydrocyclones, it is recommended to reduce the nozzle size by 10 mm and to make the flow and the pressure of the power supply reliable, which are the key parameters for a good separation. Keywords: wastewater treatment, physico-chemical treatment, rainwater treatment, Actiflo® process, hydrocyclones, sand losses, optimization, nozzle overflow, underflow. 8 Table des uploads/s1/actiflo.pdf