Dimensionnement de la station de traitement

 Dans cette partie nous allons dimensionner notre station d'épuration par lit planté de roseaux.

 

 

Plan:

1.Fixation de nos différents paramètres

2.Dimensionnement du bassin de réception des eaux usées avant traitement

3.Dimensionnement du filtre vertical

4.Dimensionnement du filtre horizontal

5.Détermination de la géométrie des bassins.

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6.Géométrie des bassins verticaux.

1

7.Géométrie des bassins horizontaux

8.Détermination la largeur du bassin horizontal

3

9.Détermination de la longueur du bassin horizontal

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10.Modèles d’évaluations des concentrations en sortie

11.Calcul du volume d’eau claire en sortie.

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12.Le garnissage des filtres source 17

13.Conclusion


1 Fixation de nos différents paramètres.

  • Le premier paramètre à fixer est la température. La température est une variable totalement aléatoire mais paradoxalement pour les besoins de l'étude nous devons fixer une température critique permétant de dimensionner au mieux notre système.

  Figure1 Evolution de la température de l'eau en entrée et en sortie des bassins de traitement en fonction de la saison et de la température atmosphérique. source 1

Ce graphique provient d'une étude réalisée dans le Minnesota au centre nord des Etats Unis. Les température atmosphériques de la région d'étude sont largement inférieures à celle de Champeix. Ainsi nous choisissons une température critique de nos bassins de 11°C. Nous sommes conscients que cette valeur est discutable. Le seul moyen de fixer cette température serait de réalilser un pilote terrain et de relever les valeurs de température sur une année.

  •  Le débit est fixé à 60m3/jour et provient du paragraphe Evacuation des eaux usées. Nous avons doublé les 30m3/jour provenant des foyers afin de palier d'éventuels soucis (intrusions d'eaux étrangères en cas de fortes eaux).
  • La profondeur des bassins est fixé à 60cm. Cette valeur correspond à la moyenne des données bibliographiques.
  • La porosité préconisée dans la source 1 est comprise entre 0,65 et 0,75. Nous choisissons 0,7.
  • Conformément à la loi nous fixons un abaissement de la DBO de 80% soit un abattement de 5.

 

2 Dimensionnement du bassin de réception des eaux usées avant traitement.

Ce bassin est indispensable à l'alimentation de la station par bâchées successives. A l'entrée de ce bassin on dispose un dégrilleur qui permet d'éliminer les matière solides et grossière se trouvant dans les eaux usées. Sachant que nous projetons entre 10 et 20 bâchées par jour, on prévoit un réservoir capable d'acceuillir le volume de deux bâchées, soit 6m3. Sans oublier que ce réservoir devra se vidanger par gravité dans les bassins de traitement. On le place donc le fond du réservoir au dessus des filtres verticaux.

3 Dimenssionnement du filtre vertical.

  • Dimensionnement selon la méthode de Reed & al Source 1

 

 
S : surface d’un filtre vertical, m²

Q : débit journalier   60

d : profondeur des bassins verticaux  0,6

η : porosité des filtres verticaux  0,7

CO : DBO initiale  Ce : DBO sortie   10020

K20 constante de vitesse à 20°C  0,678 J-1

Tw Température du filtre 11°C


Θ Coefficient de température 1,06

 

Application numérique:  KT = 0.378 J-1

S = 430m2

  •  Dimensionnement selon le besoin en oxygène

 


Noorvee et al ont  calculé la surface (A) d'un Bassin à filtration vertical  basé sur le besoin en oxygène, en utilisant l'équation


S = OD / VA

où VA est le potentiel d'aération d'un bassin à filtre vertical, estimés à 30 g O2 m-2.J-1 et OD est la demande en oxygène g j-1 des eaux usées entrant dans le système de zone humide et est calculé avec l'équation

OD =((DBOin - DBOout) + (NH4+in-NH4+out)*4.3)*Q

Nous prenons comme valeurs de NH4+in de 40mg/L   NH4+out de 5mg/L ces valeurs sont des données typiques avec une bonne qualité d'épuration (voir très bonnes) l'abaissement de DBO est défini dans les paramètres.

Application numérique: OD =

OD=((100-20)+(40-5)*4,3)*60=13783,9 g j-1  

S = 12783,9/30 = 459,4m2

 

 

Les deux méthodes nous donnent des valeurs proche. Nous prendrons comme surface de bassins de filtration verticale 430m2.

 


4 Dimensionnement du filtre horizontal.



Le modèle utilisé est celui de Kadlec et Knight 1996 source 1.

 

K=0,62m j-1 correspond à une constante du premier ordre multipliée par la profondeur du bassin et par la porosité.  On utilise le nitrate qui rend le mieux compte de la dénitrification, on considère que l’azote sous forme ammoniacale a été transformé à 77 % en nitrate dans les bassins verticaux. La litérature nous donne une valeur de Concentration en entrée en ammoniac de 40mgL-1 donc C0=40*77% =30,8 mg L-1 de nitrates en entrée et on pose ce= 3,5 mgL-1 de nitrates en sortie. Cx=0,8mgL-1 représente la

concentration de fond  qui reste non biodégradables.

Application numérique:

 


A=(60/0,62)Ln((30,8-0,8)/(3,5-0,8))=230 m²

A=230 m²

Soit environ 1 m²/EH

 

 

Pour la suite de la partie dimensionnement veuillez vous référer au document ici.

 


5.      Détermination de la géométrie des bassins.

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6.      Géométrie des bassins verticaux

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7.      Géométrie des bassins horizontaux.

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8.      Détermination la largeur du bassin horizontal

3


9.      Détermination de la longueur du bassin horizontal

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10.      Modèles d’évaluations des concentrations en sortie.

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11.      Calcul du volume d’eau claire en sortie.

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12.      Le garnissage des filtres

 

 

 

13 Conclusion

L'étude de dimensionnement montre que l'implantation d'une station de phytoépuration peut être envisagée au sein de l'écoquartier. Cette station occuperait une surface de moins de 2500m2 et permétrait de traiter les eaux usées de l'ensemble de l'écoquartier avec même un surdimensionnement qui permettrait d'acceuillir une centaine de personnes en plus. Les eaux de notre station conformément à la loi du 22 Juin 2007 pourront être rejetées sans inquiétudes dans le ruisseau à proximité du dernier filtre.

Aux vues de nos recherches bibliographiques, nous sommes conscient que d'autres méthodes existes. En revanche nous pensons clairement que le dimensionnement proposé reste comparable à d'autre travaux.

 


 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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