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Conception du bassin de décontamination des eaux usées. Plan: •Définition des e

Conception du bassin de décontamination des eaux usées. Plan: •Définition des eaux usées. •Définition du lagunage naturel et les étapes de son fonctionnement. •Conception: dimensionnement et procédure de construction d’une lagune naturelle de décantation des eaux usées. •Les matériaux de construction de cette lagune. Les eaux usées: Les eaux usées (ou eaux polluées) sont des eaux qui ont été altérées par l'activité humaine. Il peut ainsi s'agir d'eaux polluées provenant d'usines ou d'eau de ruissellement provenant d'un parc de stationnement. Lagunage Naturel et aérée: • En ce qui concerne les méthodes employées pour l'aération des lagunes, les différences se situent au niveau du mode d'introduction de l'oxygène et du schéma de circulation. Avec les turbines flottantes, l'eau est projetée en l'air et s'oxygène au contact de l'air. • consiste à faire circuler durant plusieurs dizaines de jours les eaux usées à traiter dans 3 bassins étanches (lagunes) en série de faible profondeur (1 à 1,4 m) . • Le principe est de recréer des bassins « tampons » = stockage, dans lesquels les eaux usées ou polluées vont transiter, avant d'être rejetées dans le milieu naturel. • L’épuration des eaux usées résulte principalement de réactions biologiques dans la couche d’eau supérieure et de la sédimentation des matières décantables en fond des bassins (Figure suivante). • Les performances épuratoires du lagunage varient en fonction des saisons au gré des variations d’ensoleillement et de température de l’eau. Un curage des bassins est réalisé tous les 10 à 12 ans en raison de l’accumulation de sédiments. Fonctionnement du lagunage: • Bassins anaérobies: Siège d’une décantation et dégradation dont le rôle principale est l’abattement de la DBO. • Bassins facultatifs: assurent l’abattement de la DBO et des germes pathogènes. • Bassins de maturations: élimine les germes pathogènes. 1. Le premier bassin sert à la dégradation de la charge polluante carbonée. Il produit de ce fait, un nombre important d'algues. 2. Le deux bassin servent à l'abattement de l'azote, du phosphore et des algues. 3. Le troisième bassin affine également le traitement et fiabilise le système Dimensionnement du lagunage • Les formules utilisées pour le dimensionnement sont les suivantes: La surface: S > Smin= On calcule la surface minimum pour que les processus aérobies et anaérobies cohabitent dans la lagune. Le volume: V= t*Q La hauteur: H= • la pente des talus est de 1/3. • Les lagunes assurent un rendement en dépollution de l'ordre de 80 à 90 % et plus particulièrement un taux d'élimination de l'azote d'environ 30 %. • Pour l'équilibre entre la croissance bactérienne et celle des algues, il faut que la forme des lagunes soit ramassée : < 3 • La profondeur des lagunes sera en fonction du relief du sol, de 0,5 m à 1,5 m pour qu’une aération artificielle ne soit pas nécessaire. 2.4. Détermination des dimensions du bassin • Le débit d’entrée est égal au produit de la section du bassin par la vitesse de transfert de l’eau au point d’entrée (Q = l x h x Vt). • La vitesse de transfert (Vt) • La vitesse de transfert (Vt) à Soit L = tt x V 2.3.2. Temps de transfert (tt) • La décantation des particules dans le bassin sera complète si le temps de séjour (ou temps de transfert) du flux les transportant est suffisant. C'est-à-dire si tt ≥ Td. Le temps de transfert minimum devra donc être de 3.04 heures 2.3. Calcul du temps de transfert 2.3.1. Temps de décantation (td) • Le temps de décantation minimal t est égal au rapport . • La profondeur des bassins de décantation est fixée à 3 m. Le temps de décantation est donc dans le cas présent égal à 3,04 heures pour une décantation des particules les plus petites considérée, c'est-à- dire celles de 10 µm. 2.2.2. Vitesse de décantation des particules : • La vitesse de décantation des particules calculée selon la loi de stockes : • vD : vitesse limite de chute (m/s) • r, rayon de la particule à décanter (m) • g, accélération terrestre (m/s²) • Δ(ρ) : différence de la masse volumique entre la particule et l’eau = 2000 – 995,71 (à 30 °) = 1004,29 kg/m3 • µ, viscosité dynamique de l’eau = 0.000798 Pa.s (30°) • Pour des particules de granulométrie de 10 µm, la vitesse de décantation est de 2,7 x 10^-4 m/s. Le dimensionnement des lagunes aérées de traitement d'eaux résiduaires se calcule au moyen de la charge volumique et du temps de séjour. L'ATV recommande, dans son feuillet A201, de considérer une charge volumique en DBO5 ≤ 25 g/m3 jour correspondant à un volume spécifique ≥ 2,4 m3/EH. En phase d'aération, même avec un apport important d'eaux étrangères, le temps de séjour ne doit pas être inférieur à 5 jours. D'autre part, le besoin spécifique brut en oxygène pour dégrader les substances polluantes est basé à 1,5 kg 02/kg DBO5. En pratique, suivant les études, on atteint de bons résultats en disposant les aérateurs dans la lagune primaire de telle sorte que l'ensemble de l'apport d'oxygène s'effectue dans la zone la plus chargée. Concernant la circulation et l'homogénéisation, une puissance volumique de 1 à 3 W/m3 est nécessaire. La puissance varie en fonction du système d'aération et de la forme du bassin. Il est conseillé de fractionner le volume à aérer. La première étape correspondant à 60 % et la seconde de 40 % du volume total. Cette solution est plus efficace qu'en abaissant la charge volumique. Le temps de séjour favorise une biocénose avec un meilleur rendement. D'autre part, cette répartition de la puissance d'aération permettra de ne pas rendre obsolète les qualités épuratoires de la station lors de la vidange de lagune. Les installations à une seule étape aérée sont réalisables dans le cas d'un nombre de raccordements réduits et alimentés par un réseau unitaire. Dans ce cas précis, la charge volumique à considérer ne dépasse pas 20 g DBO5/m3 jour. Le temps de séjour en bassins de finition varie de 1 à 2 jours, correspondant à un volume spécifique de 0,3 à 0,5 m3/EH. En station équipée d'une seule lagune aérée, il faut dimensionner d'une manière un peu plus importante le bassin de finition. À noter que le temps de séjour trop long en bassin de finition peut favoriser la prolifération d'algues. • L’épuration des eaux usées dans des lagunes est un procédé à grande surface. • Les lagunes sont généralement construites sous forme de bassins de terre, pourvus de talus ayant une pente d’un tiers. Les bassins sont généralement rectangulaires. • Les lagunes doivent être situées en un point bas où les vents dominants contribuent à aérer la tranche d’eau superficielle. Conception : Procédure de construction: Taille et forme des lagunes: • Construction d’une lagune: Soit par creusement et évacuation des déblais. Soit par création de digues ceinturant le terrain simplement décapé. Conception : Procédure de construction: • Construction d’une lagune: Après une étude préalable sur le terrain: ØDécapage de la terre végétale (80 à 90 cm). ØL’imperméabilisation du bassin: 1. usage de blocs creux et armés, que l’on a rempli de béton et qu’on assemble comme des légos, on les dressera sur une semelle de béton armé d’une épaisseur de 20 cm. 2. OU Usage de membranes plastiques traitées pour résister aux rayons UV, d’une épaisseur de 1 cm. 3. Usage de polyester qui offre une excellente garantie de durabilité. ØEnfin grillager le pourtour de la lagune. Procédure de construction: • En tête de dispositif, on construira un ouvrage de pré traitement : • Entre les bassins, on construira des ouvrages de communication: une légère déclivité entre les bassins afin que l’eau s’écoule par gravité plutôt que par pompage. • En plus, on placera des cloisons à l’intérieur des bassins pour obliger l’eau à adapter un chemin en labyrinthe. • au moins 30 cm d’épaisseur de gravier rond de calibre 10-30 mm dans lequel l’eau à épurer pourra circuler. • Pour prévenir l’érosion par la dégradation due aux rongeurs, il est conseillé d’engazonner les berges avant la mise en eau ou d’employer des dalles autobloquantes pour protéger les berges. • Les abords doivent être conçus pour permettre un entretien facile. Il est conseillé de ne planter aucun arbre à moins de 10 mètres, à cause de leurs racines qui pourraient endommager la lagune, de l’ombre qui pourrait gêner la photosynthès. • L’étanchéité des bassins est très importante afin d’éviter la pollution de la nappe phréatique. • A défaut d’imperméabilité naturelle, il faut prévoir des travaux d’étanchéité comme le compactage, le traitement de sol ou la pose d’une géomembrane. • Le terrain idéal est de type limono-argileux. • Le sous-sol ne doit en aucun cas être karstique ou fissuré. • gravier rond de calibre 10-30 mm dans lequel l’eau à épurer pourra circuler. Matériaux de construction: Merci pour votre attention. uploads/Ingenierie_Lourd/ expose-traittement-des-eaux-usees.pdf