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STEU de Chamonix – les Houches : optimisation du traitement physico-chimique ;

STEU de Chamonix – les Houches : optimisation du traitement physico-chimique ; P.Machet, Sept.-2005, LDEF ENGEES 1 Ministère de l’agriculture, de l’alimentation, de la pêche et des affaires rurales Rapport de stage pour l’obtention du diplôme de Mastère Eau Potable et Assainissement de l’ENGEES Station de traitement des eaux usées de Chamonix – Les Houches Optimisation du traitement physico- chimique. Etude de la décantation lamellaire. Réalisé par : Pascale Machet Sous la direction de : Michel Chaissac Président du jury : Yves Congretel Membres du jury : Christian Beck et Mathieu Petyniak. Septembre 2005. Lyonnaise des Eaux France, Centre Régional Dauphiné Savoie 30 Av Général de Gaulle, BP 02, 73 203 Abertville. STEU de Chamonix – les Houches : optimisation du traitement physico-chimique ; P.Machet, Sept.-2005, LDEF ENGEES 2 Remerciements. Mes remerciements s’adressent tout d’abord à Monsieur Pierre Jean Dessez, responsable du mastère EPA de l’ENGEES, pour la qualité des enseignements suivis lors de cette formation ; Monsieur Antoine –Georges Sadowski, responsable du laboratoire SHU- ENGEES, pour le partage des ses connaissances en traitement des eaux usées, et l’attractivité de son enseignement ; Monsieur Yves Congretel Président du Jury, Messieurs Christian Bech et Mathieu Petyniak membres du Jury, pour avoir accepté de juger ce travail et l’attention qu’ils lui auront porté ; Monsieur Emmanuel Gerval, chef d’agence Dauphiné Savoie Lyonnaise des Eaux France, pour m’avoir accueillie au sein de son équipe ; Monsieur Michel Chaissac, responsable assainissement de l’agence Dauphiné Savoie Lyonnaise des Eaux France et maître de stage, pour son encadrement, le suivi de mes études et ses conseils ; Monsieur Sébastien Autier, responsable assainissement Haute Savoie Lyonnaise des Eaux France, pour la place qu’il m’a donnée au sein de son équipe et sa confiance ; Madame Christelle Edmond, messieurs Fabien Bérard, David Michoud conducteurs process, Jean-Bernard Mohr et Christophe Planeta électromécaniciens, pour m’avoir si facilement intégrée au sein de leur équipe de travail, fait partager leurs connaissances du terrain, mis en œuvre les moyens nécessaires au déroulement des expériences et permis de réaliser ce stage dans les meilleures conditions possibles ; Monsieur Jérome Dutruc Rosset, technicien de réalisation OTV, pour toute son aide et ses conseils dans la réalisation de cette étude, pour la confiance qu’il m’a accordée et l’ensemble des connaissances qu’il m’a transmises ; Monsieur Hubert Thuet, responsable Région Est –Sud Nalco, pour sa généreuse implication dans cette étude. STEU de Chamonix – les Houches : optimisation du traitement physico-chimique ; P.Machet, Sept.-2005, LDEF ENGEES 3 L’eau est le passé de l’homme Les eaux sont l’avenir de l’humanité. STEU de Chamonix – les Houches : optimisation du traitement physico-chimique ; P.Machet, Sept.-2005, LDEF ENGEES 4 RESUME Station d’épuration de Chamonix-les Houches : Optimisation du traitement physico chimique, étude de la décantation lamellaire La station de traitement des eaux usées de Chamonix-Les Houches est de type physico-chimique biofiltration par cultures fixées. Mise en service en février 2001, cette station ultra moderne est exploitée par la Lyonnaise des Eaux, qui souhaite optimiser la phase de traitement chimique et la décantation lamellaire. Le travail est réalisé en période creuse et en période de pointe estivale. Cette étude porte sur une optimisation des dosages en réactifs (chlorure ferrique et polymère), via des expérimentations en laboratoire : méthode des jar tests. Ces résultats sont ensuite directement appliqués sur la station. Elle propose à l’exploitant de mettre en œuvre d’autres types de produits chimiques, tels que de nouveaux polymères et des coagulants organiques. La deuxième partie de l’étude s’attache à réduire les départs de boues sur les décanteurs, très problématiques actuellement. Les flux hydrauliques et massiques sont étudiés et ne semblent pas être à l’origine du phénomène observé. C’est plutôt la gestion des extractions des boues, rendues difficiles par la configuration des décanteurs, qui explique ces départs de boue. Les solutions proposées pour s’affranchir de ce phénomène sont la mise en place de la recirculation des boues (largement testée sur la période d’étude), une amélioration de la gestion des extractions des boues et la mise en place d’une procédure de lavages des décanteurs. STEU de Chamonix – les Houches : optimisation du traitement physico-chimique ; P.Machet, Sept.-2005, LDEF ENGEES 5 ABSTRACT Station of waste water treatement of Chamonix – Les Houches: Optimisation of the chemical physico treatment, study of the lamellar settling. The station of waste water treatment of Chamonix –Les Houches is of physico- chemical type with biofiltration by fixed cultures. Brought into service in February 2001, this modern station is exploited by Lyonnaise des Eaux France, which want to optimise the chemical data process and the lamellar setting. Work is completed in slack period and estival peak period. This study relates an optimisation of reagents proportionings (ferric chloride and polymer), via laboratory experimentation method of the jar tests. These results are then directly applied to the station. Moreover, other types of chemical reagents, such as new polymers and organic coagulants are tested.. The second part of the study attempts to reduce the sludge carrying off on the lamellar settling, very problems currently. Hydraulic and mass flows are studied and do not seem to be at the origin of the phenomenon observed. It is rather the management of the sludge drawing off, made difficult by the configuration of the settlers, which east explains these sludge carrying off. The solutions suggested to improve the lamellar settling are the installation of the sludge recirculation (largely tested over the period of study), an improvement of the management of the sludge draw off and the installation of a procedure of washings of the decanters. STEU de Chamonix – les Houches : optimisation du traitement physico-chimique ; P.Machet, Sept.-2005, LDEF ENGEES 6 SOMMAIRE INTRODUCTION : .............................................................................................................................................. 1 PREAMBULE : PRESENTATION DE LA STATION DE TRAITEMENT DES EAUX USEES. .............. 3 I. DONNEE DE BASE............................................................................................................................................. 4 II. PRESENTATION DE LA FILIERE DE TRAITEMENT. ............................................................................................. 5 II.1. Présentation de la filière eau................................................................................................................. 5 II.2. Présentation de la filière boue............................................................................................................... 6 II.3. Présentation de la filière de traitement de l’air..................................................................................... 7 II.4. Justification du choix de la filière.......................................................................................................... 7 PREMIERE PARTIE : OPTIMISATION DU TRAITEMENT CHIMIQUE ................................................ 9 I. PROCESSUS ELEMENTAIRE DU GENIE PHYSICO-CHIMIQUE ET PRESENTATION DE LA FILIERE PHYSICO-CHIMIQUE (D’APRES LE MEMENTO TECHNIQUE DE L’EAU)...................... 10 I.1.LA COAGULATION ET LA FLOCULATION :..................................................................................................... 10 I.1.1. La coagulation ................................................................................................................................... 11 I.1.2. La floculation ..................................................................................................................................... 11 II. OPTIMISATION DU DOSAGE EN CHLORURE FERRIQUE :............................................................ 12 II.1. EN PERIODE CREUSE. ................................................................................................................................. 13 II.1.1.Dosage à 8 :30................................................................................................................................... 14 II.1.2.Dosage à 14 h 00. .............................................................................................................................. 14 II.1.3.Dosage à 17 : 00................................................................................................................................ 14 II.1.4. Analyse des résultats......................................................................................................................... 14 II.2. EN POINTE ESTIVALE. ................................................................................................................................ 15 II.2.1.Dosage avant 9H30 : ......................................................................................................................... 16 II.2.2.Dosage à 10H00 :.............................................................................................................................. 16 II.2.3.Dosage à 14 h 00 :............................................................................................................................. 17 II.2.4. Dosage à 17 h 00 :............................................................................................................................ 17 III. OPTIMISATION DU TRAITEMENT EN POLYMERE. ...................................................................... 19 III.1. OPTIMISATION DU DOSAGE DU POLYMERE PROSEDIM® AS 74 EN PERIODE CREUSE. ............................... 19 III.1.1.Dosage à 8 h 30 :............................................................................................................................. 20 III.1.2.Dosage de11 h 00 :........................................................................................................................... 20 III.1.3.Dosage de 14 h 00 :.......................................................................................................................... 20 III.1.4.Dosage de 17 h 00 :.......................................................................................................................... 20 III.2. OPTIMISATION DU DOSAGE DU POLYMERE PROSEDIM® AS 74 EN POINTE ESTIVALE. .............................. 21 III.2.1. Dosage à 10 h 00 :........................................................................................................................... 21 III.2.2.Dosage de 14 h 00 :.......................................................................................................................... 21 III.2.3.Dosage à 17 h 00 :............................................................................................................................ 21 IV. ESSAIS DE NOUVEAUX POLYMERES.................................................................................................. 23 IV.1. ESSAIS DE NOUVEAUX POLYMERES EN PERIODE CREUSE........................................................ 23 IV.2. ESSAIS DE NOUVEAUX POLYMERES EN POINTE ESTIVALE......................................................................... 24 V. ESSAI DE COAGULANTS ORGANIQUES DE SYNTHESE.................................................................. 25 V.1.ESSAI DE COAGULANTS ORGANIQUES DE SYNTHESE EN PERIODE CREUSE. ................................................. 26 V. 2.ESSAI DE COAGULANTS ORGANIQUES DE SYNTHESE EN POINTE ESTIVALE................................................. 27 V.3.ESSAI DE COAGULANTS ORGANIQUES DE SYNTHESE : GAIN FINANCIER. ..................................................... 28 V.4.ESSAI DE COAGULANTS ORGANIQUES DE SYNTHESE : DIMENSIONNEMENT DE LA FILIERE. ............................................................................................................................................................. 29 STEU de Chamonix – les Houches : optimisation du traitement physico-chimique ; P.Machet, Sept.-2005, LDEF ENGEES 7 DEUXIEME PARTIE : ETUDE DES DECANTEURS LAMELLAIRES. ................................................... 32 I. THEORIE DE DECANTATION LAMELLAIRE....................................................................................... 33 II.. ETUDE HYDRAULIQUE DES DECANTEURS LAMELLAIRES. ....................................................... 35 II.1. DETAILS DES DECANTEURS LAMELLAIRES................................................................................................. 35 II.1.1.Généralités : ...................................................................................................................................... 35 II.1.2.Gestion des extractions des boues :................................................................................................... 36 II.2. VERIFICATION DES CONTRAINTES HYDRAULIQUES .................................................................................... 37 II.2.1.Explication des différents paramètres................................................................................................ 37 II.2.2.Estimation de la réduction de la surface due aux poutres de maintien des blocs lamellaires. .......... 38 II.2.3.Impact hydraulique de ces poutres. ................................................................................................... 39 II.2.4.Exploitations des résultats :............................................................................................................... 41 III. ETUDE DES FLUX MASSIQUES. ............................................................................................................ 42 III.1. RESULTATS EXPERIMENTAUX................................................................................................................... 42 III..2.EXPLOITATIONS DES RESULTATS :............................................................................................................ 43 IV. MISE EN PLACE DE LA RECIRCULATION......................................................................................... 45 IV.1. MISE EN PLACE DU SUIVI DES PARAMETRES. ............................................................................................ 45 IV.2.2. AMELIORATION DU FLUX MASSIQUE. .................................................................................................... 46 IV.3. AMELIORATION DES EXTRACTIONS DES BOUES : STABILISATIONS DE LA CONCENTRATIONS DES BOUES EXTRAITES. ....................................................................................................................................................... 47 IV.3.2.Gestion des boues en mode extraction : du 3 au 5 août : ................................................................. 48 IV.3.2. Gestion des boues mode extraction recirculation : du 25 au 27 août : ........................................... 49 IV. 4. BAISSE DES DEPARTS DE BOUES. ............................................................................................................. 52 IV.4.1.Observation des départs de boues sans recirculation : ................................................................... 52 V.4.2.Observations des départs de boues avec la recirculation :................................................................ 53 CONCLUSION : ................................................................................................................................................. 57 BIBLIOGRAPHIE.............................................................................................................................................. 59 STEU uploads/Sante/ physico-chimique-dec-lamellaire-machet.pdf