Note de Calculs

Projet de traitement des eaux usées – Note de calcul

Sommaire 1. Objectifs de qualité______________________________________________2 2. Dimensionnement de la filière eau__________________________________2 3. Calcul des débits________________________________________________2 4. Dimensionnement du dégrilleur____________________________________3 3.1 Calcul de la surface minimale de la grille.....................................................................3 3.2 Calcul de la largeur de dégrillage Lg............................................................................3 3.3 Conclusion........................................................................................................................4

5. Dimensionnement du dégraisseur-désableur__________________________4 4.1 Dimensionnement............................................................................................................5 4.2 Traitement biologique des graisses................................................................................5

6. Production de boues biologiques___________________________________6 7. Production de boues physico-chimiques_____________________________7 8. Dimensionnement du clarificateur__________________________________8 9. Zone de biosorption______________________________________________9 10. Dimensionnement du bassin d'aération____________________________10 11. Filière de traitement des boues__________________________________12 12. Filière de traitement des boues__________________________________13 12.1 Solution 1 - Stockage..................................................................................................13 12.2 Solution 2 - Séchage solaire.......................................................................................14

13. Evaluation des concentrations de l'effluent traité___________________14 13.1 Evaluation des MES en sortie..................................................................................15 13.2 Evaluation de la DBO5 en sortie...............................................................................15 13.3 Evaluation de la DCO en sortie................................................................................15

14. DIMENSIONNEMENT DES POSTES DE REFOULEMENT DE SIERENTZ ET DIETWILLER_____________________________________16 14.1 Conditions générales..................................................................................................16 14.2 Pertes de charges........................................................................................................16 14.3 Dimensionnement des postes de refoulement..........................................................16

15. Vérification des rendements en temps de pluie_____________________17 15.1 Production de boues en excès....................................................................................17 15.2 Evaluation des concentrations de l'effluent traité...................................................19

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1. Objectifs de qualité DCO DBO5 MEST N-NH4 NGL Pt NTK Rendement % 75 90 90 75 70 80 80 Charge polluante (kg/j) 1872 780 963 136,5 42,5 195 Concentration en polluant (mg/l) 342,86 142,86 176,37 25,00 7,78 35,71 Concentration maximale en sortie (mg/l) 85,71 14,29 17,64 6,25 1,56 7,14 Charge en Sortie (kg/j) 468 78 96,3 34,125 8,5 39 Qjts (m3/j) =

5460m³ / j

2. Dimensionnement de la filière eau MES DBO5 DCO NTK P Qjts Qmts Qpts Qmax Hypothèse: très faible charge, car les temps de séjours sont de 10 à 12 jours Cm DBO5 à éliminer:

936 780 1872 195 42,5 5460 227 310 720

Kg / j Kg / j Kg / j Kg / j Kg / j m³ / j m³ / h m³ / h m³ / h

0,111 Kg / j 702 Kg / j

3. Calcul des débits Qpts = Cp * Qeu + Qecp Cp = 1,5 +

2. 5 Qeu

Qecp = Qmts – Qeu Donc Qpts = (1,5 + Avec

2. 5

Qeu Qmts = 227 m3/h Qpts = 310 m3/h

)* Qeu + Qmts – Qeu

Donc Qeu = 135 m3/h Et Qecp = 92 m3/h Etant donné que les eaux traitées sont des eaux domestiques, nous avons opté pour la répartition suivante : - période nocturne 22h-6h soit 8h

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-

période de pointe 6h-8h 11h-13h et 19h-21h soit 6h période diurne = reste de la journée soit 10h

Qdiurne = Qmts = 227 m3/h sur 10 h Qpointe = 310 m3/h sur 6h Q nocturne =

Qjts − [ 6 × Qpts + 10 × Qmts ] = 166 m3/h >> Qecp 8

4. Dimensionnement du dégrilleur 3.1

Calcul de la surface minimale de la grille

•

Qmax = 85 + 115 = 200 l/s

•

La vitesse maximale admissible au travers du dégrillage en amont immédiat du dégrilleur sera prise égale à 1.2 m/s sur le Qmax pour ne pas réduire l’efficacité du dégrilleur

•

Espacement entre les barreaux : 15 mm

•

Epaisseur des barreaux : 10 mm

•

Coefficient de colmatage C = 0.5 (dégrilleur automatique)

S=

Qmax V ×O ×C

S = surface mini de la grille en m2 V = vitesse de l’effluent à travers la grille C = coefficient de colmatage l = largeur mini de la grille O=

espace libre entre barreaux 15 = = 0 .6 espace libre + épaisseur barreaux 10 +15

On trouve donc :

S =

0.2 0. 2 = = 0.55 m 2 1.2 × 0.6 × 0.5 0.36

On aura donc une surface de dégrillage de S = 0.55 m2

3.2

Calcul de la largeur de dégrillage Lg

t

L0

• •

Dégrilleur courbe α = 26 ° sin α = 0.44 Vmaxi = 1.2 m/s pour ne pas réduire l’efficacité du dégrilleur

•

Vmini = 0.3 m/s pour éviter un dépôt de sable dans le caniveau

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α

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On a donc une longueur mouillée Lo :

Lo = t 0.44

Formule de Manning-Strickler :

Q = K*Rh 2/3*I1/3*S Avec : - K = 75 (on considère que le béton dans le canal est rugueux) -

Rh = rayon hydraulique =

-

I = pente du canal

Sm (avec Sm = surface mouillée et Pm = périmètre mouillé) Pm

Soit : - Lc = largeur du canal - t = tirant d’eau dans le canal On a : Sm = t*Lc Pm =2t + Lc On va faire varier Lc et t et I pour obtenir une vitesse comprise entre 0.3 m/s et 1.2 m/s pour les débits mini et maxi de la station En utilisant le solveur, on obtient un tirant d’eau de : t = 0.12 m, Lc = 1.5 et I = 0.5%

Pour le type de grille utilisée, on doit avoir :

S Lo 0.12 t Or Lo = = = 0.27 m 0.44 0.44 Largeur commerciale l >

D’où : lg > 2 m

3.3

Conclusion

Le canal dans lequel a lieu le dégrillage fin a les dimensions suivantes :

Largeur du canal Lc = 1.5 longueur du canal lc = 3 m 50 ( valeur arbitraire) La grille utilisée pour ce dégrilleur courbe a les dimensions suivantes :

Longueur de la grille Lo = 0.27 m Largeur de la grille lg = 2 m Surface minimum de la grille S = 0.55 m2 5. Dimensionnement du dégraisseur-désableur

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4.1

Dimensionnement

Conditions à respecter : - Q moyen de temps sec : Ch = 6 à 10 m3/m2.h et Ts = 15 à 20 min - Q pointe de temps sec : Ch = 10 à 15 m3/m2.h et Ts = 10 à 15 min - Q maxi de pluie : Ch = 15 à 30 m3/m2.h et Ts = 5 à 10 min - Vitesse minimum à maintenir : 4 m3/m2.h (pour éviter de transformer l’ouvrage en décanteur primaire) Donc : Moyen de temps sec Pointe de temps sec Max de pluie

Q (en m3/h) 227.5 310 720

Smini (en m2) 22.75 22.14 24

Smaxi (en m2) 37.9 31 48

Nous retiendrons S = 24 m2, soit un diamètre de : Φ = (4*24/Π)(1/2) = 5.5 m, ce qui est bien inférieur à 8 mètres. Volume actif : Moyen de temps sec Pointe de temps sec Max de pluie

Volume actif mini (en m3) 57 52 60

Vactif / S 2.37 2.16 2.5

Volume actif maxi (en m3) 76 77.5 120

Vactif / S 3.17 3.23 5

On doit avoir : 1,25 m < Vactif/S < 2,5 m environ. On choisit donc un volume actif de 60 m3. Dimensionnement de la lame déversante : 3 2

h =

0.564 × Qdev Ldéversoir

avec h = 10 cm et Qdev = Qmaxi = 720 m3/h La lame déversante aura donc une longueur de Ldéversoir = 3.56 m

4.2

Traitement biologique des graisses

Quantité de graisse à traiter : DCO entrée de station =1872 kg/jour % de DCO graisses dans un effluent urbain = 35 % rendement du dégraisseur = 15 % donc : quantité de DCO graisse à traiter = 1872*0.35*0.15 = 98.3 ~ 100 kg DCO/jour Volume du réacteur : charge volumique moyenne d’alimentation, Cv=2.5 kg DCO/m3.j Vréacteur = 100/2.5 = 40 m3 Nous retiendrons donc pour le réacteur biologique un volume de 40 m3 en fixant une hauteur d’ouvrage de 5 mètres, on aura une surface de 9 m2 Masse de boues produites par le traitement des graisses : La concentration des boues dans le réacteur est de 15 g/l. Sachant que le volume du réacteur est de 40 m3, la masse de boues dans le réacteur est de 600 kg. Production de boues issues du traitement des graisses : PB = 0,3 kg MS/kg de DCO éliminé

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Donc : PB = 0,3*100 = 30 kg/j Apport en O2 : QO2/h QO2/h = 0,7 kg d’O2/kg DCO admise dans le réacteur QO2/h = 0,7 * 100 = 70 kg O2/j = 2.92 kg/h L’aérateur doit donc être suffisamment dimensionné pour permettre ce traitement. QNm3/h =

QO 2 / h Rdt × CGT × O2 × He

Avec : Rdt = rendement des diffuseurs à moyennes bulles, nous retenons une valeur de 3,5% par mètre de colonne d’eau CGT = Coefficient Global de Transfert, nous prendrons CGT = 0.5, pour un diffuseur à bulles moyennes. O2 = 0.3 kg/m3 He = hauteur d’eau dans le bassin, nous prendrons arbitrairement une hauteur de 4.70 m. Les 30 cm dans le bas du bassin sont occupés par les diffuseurs.

He= 4.70 diffuseur

H=0.30

Avec les valeurs données, nous obtenons QNm3/h= 118 Nm3/h Nombre de diffuseurs : 1 diffuseur permet d’aérer 7 Nm3/h donc on aura : Nb =

118 17 = 17 diffuseurs soit = 1.88 diffuseurs au m2 7 9

puissance du surpresseur : P = 5 watts/ Nm3/mce avec perte de charge du diffuseur = 0.5 mce P = 5*118*(5-0.3+0.5) = 3 kW Production de boues : Elle est estimée à 0.3 kg MS / Kg DCO traitée Soit MBbio = 0.3 * 100 = 30 kg MS / jour a une concentration de 15 g/l le volume de boues journalier est de 30/15 = 2 m3 de boues/j Apport eaux usées : = volume de boues – volume de graisses admises Avec volume de graisse admise = DCOgraisse à traiter/[DCOgraisse] Et [DCOgraisse] = 180 g/l L’apport en eaux usées est donc de 2 – 100/180 = 1.44 m3

6. Production de boues biologiques PBBio = Matières minérales + MV non biodégradables + K * DBO5 éliminée + K' * NNH4 nitrifié

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% MVS =70 % Donc Mat min = (1- 70/100)* MES =

280,8Kg / j

MV non biodégradables: 20 à 35 % des MVS (ici, 20 %) Donc MV non biodégradables = 0.2* 70/100 * MES = 131,04Kg / j K = 0.83 + 0.2 log Cm = 0,64 On suppose un rendement η de 88% pour DB05 éliminé K * DBO5 éliminée * η = 439,65Kg / j K' = 0.17 Kg MS / Kg NNH4 nitrifié On suppose un rendement η de 70 % pour NNH4 nitrifié K' * NNH4 nitrifié = 0.17 * η * NTK = 23,205Kg / j Donc Pbbio =

874,70Kg / j

MS / DBO5 =

1,12Kg MS / Kg DBO5

Fuite en sortie de MES: 17,6mg / L On a MES fuite = 17,6*Qjts/1000 = 96,096Kg / j Donc boues en excès extraites =

778,60 Kg / j 1,00Kg MS / Kg DBO5

% MVS Dans la boue bio = 1 - Mat min / BB produites =

64%

7. Production de boues physico-chimiques P soluble à précipiter = Psol entrée - Passimilé - P soluble rejet P sol entrée =

36,1Kg / j

P assimilé = 2.5 % des MVS de Bbio =

14,0Kg / j

Rejet imposé de P soluble = 2 mg / L Donc, P soluble rejet = rejet imposé - P MES sortie Hypothèse: 4 % de P insoluble P mes de sortie = 0,704mg / L P soluble de rejet = 1,296mg / L P soluble de rejet = 7,1Kg / j P soluble à précipiter = Psol entrée - Passimilé - P soluble rejet =

15,1Kg / j

Rendement de précipitation Rdt = (P sol entrée - P assimilé - P sol sortie) / (P sol entrée - P assimilé) Donc, Rdt = 68% Donc β = 0.12 * e^(Rdt * 0.034) =

1,21

Fe injecté = (Psol entrée- Passimilé) * 56/31 * beta =

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49Kg / j

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Estimation fine de la production de boues Boue = Fe PO4 + Fe(OH)3 Masse de FePO4 = P à précipiter * 151 / 31 = 73Kg / j Qt de Fe dans FePO4 = (P à précipiter) * 56/31 = 27Kg / j Qt de Fe dans Fe(OH)3 = Fe injecté - Fe de FePO4 = Qt de Fe(OH)3 formé = 41Kg / j Boues physico-chimique =

21Kg / j

114Kg / j

Réactif FeCl3 = 200 g Fe / L de produit Volume de réactif nécessaire = Quantité Fe à injecter / 200g = 243L / j

Boues totales =

893Kg / j

% MVS dans les boues totales =

55,8%

8. Dimensionnement du clarificateur Q max =

720m³ / h

MES de sortie =

17,6mg / L

IM de référence = 155,63mL / g K1 = 0,9 K2 = 1 Produit des Ki = K3 = 1,1 Cas le plus défavorable: Produit des Ki = IM appliqué = 171,19mL / g Ch = -1.352 + 12.06/Ln (IM) =

0,99 1,1(K1=K2=K3=1,1)

0,99m³ / m².h

Surface du clarificateur: S clarif = Qmax / (Ch* 0,8) =

906m²

Volume de clarification : Temps de séjour hydraulique (TSH) = 1 h 30 V clarif = Q max / TSH =

1080m³

Volume d'épaississement

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Temps de séjour (TS) pour Cm = 0.12 kg / j (mn ) :

90mn

Sa = 3,91g /L Sa * IM = 670< 750 mL / L validation de Sa Sr = 326 * TS^(π/10)/IM = 8g / L % de recirculation = Sa / (Sr - Sa) =

100%

Q recirculation = Qmax = 720m³ / h Masse boues clarif = ( Qmax + QRmax) * Sa * TS = Concentration Lit de boue = ( 2 * Sr + Sa ) / 3 =

5832kg MS

6,52g / L

Volume du lit de boues = Masse boues clarif / C lit de boue = 894m³ Volume total du clarificateur = Volume lit de boues + Volume de clarification =

1974m³

Dimensions du clarificateur V= S= h=V/S=

1974m³ 906m² 2,2m

V définitif =

2718,9m³

Diamètre = h < 3m !

34m

Débits de recirculation Taux de recirculation: 100% QRmts = 227m3/h QRpts = 310m3/h QRmax = 720m3/h

2 pompes de 20 m3/h et 1 pompe de 70 m3/h + 1 pompe de secours à débit variable

Surface Clifford Ch = 90m / h S Clifford = ( QRmax + Qmax ) / Ch = Diamètre = 5m

16,0m²

Volume du dégazeur Tc = 4 min V dégaz = ( QR max + Q max ) * Tc / 60 =

96m³

9. Zone de biosorption Sr = 8g / L Ch = 100mg DCO / g de boue DCO sol = 1/3 * DCO Tot = 624mg / L

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QR zone biosorp = ( DCO sol * Qpts )/ ( Ch DCO * Sr ) =

247m³ / h

Temps de contact ( TC ) = 12min Volume de zone biosorp = ( QRzb + Qpts ) * TC /60 = 111m³

10.Dimensionnement du bassin d'aération Volume provisoire du bassin d'aération A vérifier en fonction de la durée de nitrification - conso O2 - dénitrification T = 12°C Age des boues = 6.5 * 0.914^(T-20) =

14jours

MBoues totales système = Age des boues * Boues en excès =

12498kg

MBoues Clarif = ( Qmts + QR mts ) * Sa * TS =

2666kg MS

MBoues Réacteur = MB tot syst - MB clarif =

9832kg MS

Volume tot réacteur = MB Réacteur / Sa =

2512m³

Volume provisoire du bassin d'aération =Vr - Vzc = Surface provisoire : 400m²

2401m³

Bilan azote Nitrification N à nitirifier = NTK entrée - N org MES - N ass - N-NH4 rejet N-NH4 rejet = 6,25mg/L soit 34,125Kg / j NTK entrée = 35,7mg/L soit 195Kg / j N org MES =1/3*NTK entrée = 11,9mg/L = avec %MVS = 55,8% N ass = 6.8 % de MVS des boues produites = N réfractaire = 6 % du NTK entrée =

65Kg / j

6,2mg / L 2,1mg / L

= =

33,9Kg / j 11,7Kg / j

N nitrifiable = NTKe - Nass - Nréfrac =

27,4mg / L

=

149,45Kg / j

N à nitrifier = N nitrifiable - N-NH4 rejet =

21,1mg / L

=

115,32Kg / j

Dénitrification N-NO3 à dénit = N-NO3 prod - N-NO3 rejet N-NO3 rejet = NGL - (Nmes + N-NH4 rejet + N org sol ) NGL = 12mg/L soit 65,52Kg / j Nmes =6.8 % MVS = 0,57mg / L = 3,11kg / j N-NH4 rejet = 6,25mg/L soit 34,13kg/j N org sol = 3% NTK entrée = 1,1mg/l = 5,85kg/j N-NO3 rejet = 4,1mg/L soit

22,44kg/j

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N-NO3 à dénitrifier =

7,9mg/L soit

43,1kg/j

Temps de nitrification Durée nitrif = Masse N à nitrifier /(Kn*10^-3 * mMVS bassin aération) Kn = 1,7mg N-NO3 / g MVS.h Durée nitrif = 12,95h Temps de conso d' O2 Nb de cycles d'aération = Durée nitrif / Cycle d'aération = Cycle d'aération = 1,6h Conso = 15min / cycle Durée de conso d'O2 = 5h

8cycles

Temps de dénitrification Kdn = 1,6mg N-NO3 / g MVS.h Durée denitrif = Masse N-NO3 à dénitrif / (Kdn * 10^-3 * Sa * % MVS * V aération ) = 5,1h Durée totale = 23,1h

durée trop importante : bassin d'aération trop petit

Augmentation du volume du bassin d'aération de 14 % : Vaér = 1.14 * Vprov = 2737m³ Diamètre = 24,09825643m on arrondit le diamètre à 25m donc, Vtot = 2945m³ Temps total corrigé = 11,6h

choix d'effectuer une déphosphatation simultanée : volume sous-dimensionné ?

Calcul du C assimilé = 0.45*MVS + 0.2*DBO5 = 380,0kg Carbone néc:

70,2kg

Besoins journalier en oxygène Charge massique définitive = DBO5 / ( MB réacteur + MB Clarif ) = 0,112kg DBO5 / kg MVS DJO = a' * DBO5 éliminé + b' * Sv + c' * N nitrifié Sv = Masse en MVS des boues du système = 6969kg MVS a' = 0.7272-0.2889*Cm+0.06754*Cm² = 0,70kg d'O2 / kg DBO5 éliminé b' = 0.023-0.32547*Cm+0.2292*Cm^1.5+0.2239*Cm^0.5 = 0,07kg O2 / kg MVS système c' = 4,53kg O2 / kg N-NO3 nitrifié d' = 2,86kg O2 restitué / kg N-NO3 dénitrifié DJO =

1376kg O2 / j

DO pointe = a' * DBO5* Qpts/Qj + b' * Sv / 24h + c' * N nitrifié * Qpts / Qj = "Durée aération " doit être supérieure où égale à durée nitrif = 25,92h

53kg O2 /h

Dimensionnement de l'aération

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Q Nominal du surpresseur =DO pointe / ( 0.3 kg O2 / Nm3 * CGT * Rdt * Hliq ) CGT = Coef. Global de transfert = 0,5 Rdt = 5,3% Hliq = Htot - hauteur diffuseurs = 5,85m Qn = 1141Nm3/h Débit de fonctionnement dans les conditions réelles T = 35° C P = 10,13mce Qf = Qn * Pn / Pf *T / Tn = 1288m3/h d'air aux conditions normales Puissance absorbée du surpresseur Pression aval surpresseur = Hliq + Pdcs + Pdcl = 7,85mce Puissance spécifique absorbée = 5W / Nm³ Pabs = Pspé abs * Qn * Paval = 44,8kW Nombre de diffuseurs qspé / diffuseur = 9Nm3 / diffuseur .h Nb de paires de diffuseurs = 63paires Brassage Puissance spécifique = 5W / Nm³ P tot = 13,68kW 2 compresseurs de 7 kW chacun

Ventilation du local de surpression Puissance rayonnée par le surpresseur = 20 % de Pabs = 9,0kW Chaleur à évacuer = 7706,08Kcal / h Masse d'aire à évacuer Chaleur spécifique = 0,24Kcal / kg d'air / °C Température extérieure = 35°C T max intérieure = 45°C (sans capotage) Masse d'air à évacuer = Calories à évac / ( 0.24 * Delta T ) = 3210,87kg Débit d'air à extraire = Masse d'air à extraire / Masse volumique de l'air Masse volumique de l'air = 1,11kg / m³ à 45°C Q air à extraire =

2892,7m³ / h

11. Filière de traitement des boues

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Epaississement dynamique M Boues à extraire = 893kg /j M Boues hebdomadaire = 6249kg / semaine

On cherche une largeur de grille et un volume de stockage Fonctionnement grille = voir dans la suite = 22h/semaines Masse boues à traiter / h = 284,05kg /h Fonctionnement 4 jours par semaine Débit massique de la machine = 100kg MS / ml.h L grille = MB à traiter / Q massique = 2,84m soit environ

3m

Concentration des boues épaissies = 60g/l MB traitée par jour = 1562,25kg / j V stock = 26,04m³ Sa = 3,91g / L V boues à extraire / j = MB épaissies /j / Sa = 399,12m³ / j Volume du filtrat = MB hebdo/(Nb jour de fonct)*[(1/Sa)- (1/C)] = 373m³ / j Temps de fonctionnement = Masse boues hebdo*(Nb de jour*Qmass) = 15,62h / j pendant 4 jours Débit filtrat = 24m³ / h

12. Filière de traitement des boues Epaississement dynamique M Boues à extraire = 831kg /j M Boues hebdomadaire = 5817kg / semaine On cherche une largeur de grille et un volume de stockage Fonctionnement grille = voir dans la suite = 22h/semaine Masse boues à traiter / h = 264,40kg /h Fonctionnement 4 jours par semaine Débit massique de la machine = 100kg MS / ml.h L grille = MB à traiter / Q massique = 2,64m soit environ Concentration des boues épaissies =

3m

60g/l

12.1 Solution 1 - Stockage Durée de la pressée = 3h / pressée Nb de pressée = 13pressées / semaine FeCl3 = 10% M FeCl3 = 83Kg / j

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CaCO3 =

30% M CaCo3 =

249Kg / j

Mboues cond = MB hebdo + MB hebdo * 0.85 * 30% + MB hebdo * 0,66 * 4% = 7684kg /semaine Siccité = 35% soit 350g/L d = 1,18 Masse de gâteau par pressée = 1689 kg V filtre presse = MB conditionnées / ( Nb de pressées * Siccité * d ) = 1431L Dimensionnement des bennes de stockage

Durée de stockage = 11mois k = coefficient de foisonnement = 0,85 MB évacuée / j = 3136,32kg Volume de bennes = MB j / ( Siccité * d * k * 1000 ) = 3,13m³ / j Volume de stockage = 1031,89m³ / 11 mois Avec une hauteur de 2m : S = 516m²

12.2 Solution 2 - Séchage solaire Durée de la pressée = 3h / pressée Nb de pressée = 9pressées / semaine FeCl3 = 4% soit 33Kg / j Polymère cationique = 12L / t MS soit

70L

Mboues conditionnées = MB hebdo + MB hebdo * 0.66 * 0.04 = 5970kg /semaine Siccité = 28% soit 300g/L d = 1,1 Masse de gateau / pressée = 2369,19kg V filtre presse = MB conditionnées / ( Nb de pressées * Siccité * d ) = 2154L Dimensionnement des serres: Masse de boue évacuée par jour = MB conditionnées = 852,91kg / j Charge appliquée = 220Kg MS / m2 / an Surface des serres = 1415,052219m² Nombre de serres = 2 Largeur des serres = 7m Longueur des serres = 101m arrondi à 110 m Solution 3 - Compost Stockage 11 mois Volume des boues = 1185,9m³ / 11 mois soit 2964,7m³ / 11 mois de compost Surface des andains = 1976,4m² Surface retenue = 2000m²

13. Evaluation des concentrations de l'effluent traité

Renaud Buhl, Jérome Geoffroy et Antoine de Lammerville

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13.1 Evaluation des MES en sortie Ch référence = 0,99m3 / m2.h S clarif = 906m2 [MES] = 30 * ( Charge appliquée / Charge de référence )^(0.7) On évalue la charge appliquée sur Qmts, Qpts et Qnoct Charge appliquée = Q / S clarif 10 heures sur Qmts = Ch mts appliquée = [MES]mts =

227,0m3/h 0,25m3/m2.h 11,44mg / L soit

26kg / j

5 heures sur Qpts = Ch pts appliquée = [MES]pts =

310m2/h 0,34m3/m2.h 14,23mg / L soit

22kg / j

9 heures sur Qnoct = Ch noct appliquée = [MES] noct =

166m3/h 0,18mg / L 9,19mg / L

[MES]sortie = 11,31mg / L Rendement nominal MES sur effluent brut =

soit

13,7kg / j

93%

13.2 Evaluation de la DBO5 en sortie DBO5 sortie = DBO5 (soluble) + DBO5 (MES) + DBO5 dure Cm appliquée = 0,112kg DBO5 / kg MVS Rdt DBO5 = (0.5*(1+exp(-Cm)))^(0.5)*100 = 97,32% DBO5 soluble = DBO5 entrée * ( 1 - Rdt DBO5 ) = 20,9kg / j =

4mg / L

b' = 0,08 % MVS = 55,8% [MES] = 11,31mg / L K= 6 DBO5 mes = b' * % MVS * 1.1 * [MES] * K = 3,33mg / L DBO5 sortie = 7,16mg / L Rendement nominal DBO5 sur effluent brut =

95%

13.3 Evaluation de la DCO en sortie DCO sortie = DCO soluble réfractaire + DCO (DBO5) + DCO (MVS des MES) DCO soluble = 4.5 % de DCO tot entrée = 15mg / L DCO (DBO5) =2.5 * DBO5 sortie = 18mg / L DCO (MVS des MES) = 1.6 * % MVS * 1.1 * [MES] = DCO sortie =

11mg / L

44mg / L

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Rendement nominal DCO sur effluent brut =

87%

14.DIMENSIONNEMENT DES POSTES DE REFOULEMENT DE SIERENTZ ET DIETWILLER 14.1 Conditions générales Q max Dietwiller = 0,085 m3/s Q max Sierentz = 0,115 m3/s Q max Station = 0,2 m3/s Côte canal entrée= 262,5m K= 2 V désirée = 1,2 m/s diamètre Chalampé= 300mm soit le Diamètre retenu des conduites diamètre Bantzenheim = 349mm soit le Diamètre retenu des conduites diamètre station = 461 conduite existante

300mm avec v = 1,20 m/s 350mm avec v = 1,20 m/s 450mm avec v = 1,26 m/s

14.2 Pertes de charges Dietwiller hauteur géométrique = terrain naturel = 248 m fil d'eau = 242 m cote pompe 240,5 dénivelé par rapport à l'entrée = 22 m pertes de charges = longueur de conduites = 2500 m pertes de charges = linéaires diamètre (mm) pertes de charge diamètre (mm) 300 20,6 m 350 quantité K total singulières entrée 1 0,5 0,036 sortie 1 1 0,073 coudes 90° 5 1,5 0,546 codes 75° 1 1 0,073 coudes 45° 5 0,5 0,182 coudes 22.5° 1 0,17 0,012 vannes 1 0,5 0,036 clapets anti-retour 0 0,8 0 TOTAL (m) 0.959 TOTAL PERTES DE 21,6 CHARGES (m) HAUTEUR MANOMETRIQUE 43,6 TOTALE (m)

Sierentz 248 m 242 m 240,5 22 m 500 m pertes de charge 3,3 m quantité K total 1 0,5 0,037 1 1 0,074 4 1,5 0,442 0 1 0 0 0,5 0 0 0,17 0 0 0,5 0 0 0,8 0 0,553 3,9 25,9

14.3 Dimensionnement des postes de refoulement Dietwiller

Renaud Buhl, Jérome Geoffroy et Antoine de Lammerville

Sierentz

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HAUTEUR MANOMETRIQUE TOTALE (m)

43,6 88,9 0,65 0,85 6,375 2 6 2,0 4,0 240 248 242,09 240,5 1,6

PUISSANCE UNITAIRE ( KW) rdt H rdt elec VOLUME UTILE DES BACHES (m3) n f largeur coté S (m2) Cote radier TN Hen Hdec

25,9 39,0 0,65 0,85 8,625 2 6 2,0 4,0 240 248 242,66 240,5 2,2

hauteur utile 32,4 VOLUME TOTAL DES BACHES (m3) Distance radier pompe (m) 0.5

32,0

15. Vérification des rendements en temps de pluie DCO

DBO5

rendement % Ch polluante (kg/j) [C]poll (mg/l) [C]max sortie (mg/l) Ch sortie (kg/j)

75 3744 340,36 85,09 936

Qts (m3/j) =

11000m³ / j

MEST

90 1560 141,82 14,18 156

N-NH4

90 1404 127,64 12,76 140,4

NGL

75 177,1 16,10 4,03 44,275

Pt 70

NTK 80 55,25 5,02 1,00 11,05

80 253 23,00 4,60 50,6

MES 1404Kg / j DBO5 1560Kg / j DCO 3744Kg / j NTK 253Kg / j P 55,25Kg / j Qjts 11000m³ / j Qmts 460m³ / h Qpts 720m³ / h Qmax 720m³ / h Hypothèse: très faible charge, car les temps de séjours sont de 10 à 12 jours Cm 0,111Kg / j DBO5 à éliminer: 1404Kg / j

15.1 Production de boues en excès Production de boues biologiques: PBBio = Matières minérales + MV non biodégradables + K * DBO5 éliminée + K' * NNH4 nitrifié

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% MVS =70 % Donc Mat min = (1- 70/100)* MES =

421,2Kg / j

MV non biodégradables: 20 à 35 % des MVS (ici, 20 %) Donc MV non biodégradables = 0.2* 70/100 * MES = 196,56Kg / j K = 0.83 + 0.2 log Cm = 0,64 On suppose un rendement η de 98 % pour NNH4 nitrifié K * DBO5 éliminée * η = 879,30Kg / j K' = 0.17 Kg MS / Kg NNH4 nitrifié On suppose un rendement η de 70 % pour NNH4 nitrifié K' * NNH4 nitrifié = 0.17 * η * NTK = 30,107Kg / j Donc Pbbio =

1527,17Kg / j MS / DBO5 =

0,98Kg MS / Kg DBO5

Fuite en sortie de MES: 17,6mg / L On a MES fuite = 25 * Qjts/1000 = 193,6Kg / j Donc boues en excès extraites = 1333,57Kg MS / j 0,85Kg MS / Kg DBO5 % MVS Dans la boue bio = 1 - Mat min / BB produites =

68%

Production de boues physico-chimiques P soluble à précipiter = Psol entrée - Passimilé - P soluble rejet P sol entrée = 47,0Kg / j P assimilé = 2.5 % des MVS de Bbio =

26,1Kg / j

Rejet imposé de P soluble = 2 mg / L Donc, P soluble rejet = rejet imposé - P MES sortie Hypothèse: 4 % de P insoluble P mes de sortie = 0,704mg / L P soluble de rejet = 1,296mg / L P soluble de rejet = 14,3Kg / j P soluble à précipiter = Psol entrée - Passimilé - P soluble rejet = 6,6Kg / j Rendement de précipitation Rdt = (P sol entrée - P assimilé - P sol sortie) / (P sol entrée - P assimilé) Donc, Rdt = 32% Donc β = 0.12 * e^(Rdt * 0.034) =

0,35

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Fe injecté = (Psol entrée- Passimilé) * 56/31 * beta =

13Kg / j

Estimation fine de la production de boues Boue = Fe PO4 + Fe(OH)3 Masse de FePO4 = P à précipiter * 151 / 31 = 32Kg / j Qt de Fe dans FePO4 = (P à précipiter) * 56/31 = 12Kg / j Qt de Fe dans Fe(OH)3 = Fe injecté - Fe de FePO4 = Qt de Fe(OH)3 formé = 3Kg / j Boues physico-chimique = Réactif FeCl3 = 200 g Fe / L de produit Volume de réactif nécessaire = Qtité Fe à injecter / 200g =

1Kg / j

35Kg / j

66L / j

Boues totales = 1368Kg / j % MVS dans les boues totales =

66,7%

15.2 Evaluation des concentrations de l'effluent traité Evaluation des MES en sortie Ch référence = 0,99m3 / m2.h S clarif = 906m2 [MES] = 30 * ( Charge appliquée / Charge de référence )^(0.7) On évalue la charge appliquée sur Qmts, Qpts et Qnoct Charge appliquée = Q / S clarif 10 heures sur Qmts = Ch mts appliquée = [MES]mts =

460,0m3/h 0,51m3/m2.h 18,80mg / L soit

86kg / j

5 heures sur Qpts = Ch pts appliquée = [MES]pts =

720m2/h 0,79m3/m2.h 25,72mg / L soit

93kg / j

9 heures sur Qnoct = Ch noct appliquée = [MES] noct =

460m3/h 0,51mg / L 18,80mg / L

soit

77,8kg / j

[MES]sortie = 23,35mg / L Rendement nominal MES sur effluent brut =

82%

Evaluation de la DBO5 en sortie

Renaud Buhl, Jérome Geoffroy et Antoine de Lammerville

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DBO5 sortie = DBO5 (soluble) + DBO5 (MES) + DBO5 dure Cm appliquée = 0,112kg DBO5 / kg MVS Rdt DBO5 = (0.5*(1+exp(-Cm)))^(0.5)*100 = 97,32% DBO5 soluble = DBO5 entrée * ( 1 - Rdt DBO5 ) = 41,9kg / j

=

4mg / L

b' = 0,08 % MVS = 66,7% [MES] = 23,35mg / L K= 6 DBO5 mes = b' * % MVS * 1.1 * [MES] * K = 8,22mg / L DBO5 sortie = 12,03mg / L Rendement nominal DBO5 sur effluent brut =

92%

Evaluation de la DCO en sortie DCO sortie = DCO soluble réfractaire + DCO (DBO5) + DCO (MVS des MES) DCO soluble = 4.5 % de DCO tot entrée = 15mg / L DCO (DBO5) =2.5 * DBO5 sortie = 30mg / L DCO (MVS des MES) = 1.6 * % MVS * 1.1 * [MES] = DCO sortie =

27mg / L

73mg / L

Rendement nominal DCO sur effluent brut =

79%

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