Dimensionnement du chenal d'oxydation :

*** On est en présence à Souleyrie, d'un procédé d'épuration par boues activées (traitement biologique par micro-organismes qui attaquent la matière organique).

On définit alors la charge massique par :

Cm = masse de pollution à éliminer par jour / masse de bactéries épuratrices

ou encore :

Cm = L0 / (V*Sµ)

avec :
L0 : masse de pollution à éliminer (DBO5 entrante en kg/jour)
V : volume du chenal d'oxydation (m3)
Sµ : concentration en micro-organismes (kg/m3)

On définit également la charge volumique par :

Cv = masse de pollution à éliminer par jour / volume du chenal d'oxydation


*** On travaille actuellement à la station de Souleyrie en aération prolongée c'est à dire à très faible charge massique.

On peut prendre : Cm = 0.07 kgDBO5/jour/kg de boues.

La capacité du chenal est de 2635 kgDBO5/jour en aération prolongée (on ne considère pas ici la présence de l'industrie laitière).

Il vient donc :

Sµ = L0/(Cm*V) = 5.1 kg/m3 = 5.1 g/l

(c'est la concentration des micro-organismes dans le chenal d'oxydation quand elle fonctionne sans la présence de l'industrie laitière).

*** On suppose maintenant que l'industrie laitière s'installe. Quelles sont les modifications du procédé à boues activées?

On souhaite conserver le chenal d'oxydation actuellement en place (pour limiter les coûts).
Le volume du chenal d'oxydation est donc imposé.

D'autre part, le débit est imposé et vaut 450 m3/h (débit moyen).

Le temps de séjour dans le chenal d'oxydation est donc imposé et vaut :

t = Volume du chenal d'oxydation / débit moyen

soit t = 7320/450 = 16.3 heures = 16 heures 16 mn

Or, le temps de séjour dans le chenal d'oxydation est tel que :

t = (L0/Lds - 1) / (K2*Sµ)

avec :

Sµ : concentration en micro-organismes (g/l)
K2 : coefficient déterminé expérimentalement
L0 : DBO5 entrante (mg/l)
Lds : DBO5 dissoute en sortie de station (mg/l)

Rermarque :

La DBO5 totale rejetée notée Ls est <30 mg/l sur 24 heures (d'après les normes de rejet).

Or, Ls = Lps + Lds <30 mg/l

avec :

Lps : DBO5 particulaire rejetée
Lds : DBO5 dissoute rejetée

Or, Lps (rejet de DBO5 particulaire) correspond à la DBO5 associée aux MVS (matières volatiles en suspension (matières en suspension organiques)) rejetées dans l'effluent.

On peut supposer que les MVS représentent 70% des matières en suspension totales (MEST).

Or, on a : MEST<30 mg/l (d'après les normes de rejet), donc les MVS rejetées sont plafonnées à 0.70*30=21 mg/l.

Chaque gramme de MVS a une DBO5 associée de 0.5 à 0.7 g.
On admet que la DBO5 associée à 1 gramme de MVS est 0.7 g.

La DBO5 particulaire rejetée sera donc :

Lps<21*0.7=15 mg/l

d'où Lds=Ls-Lps < 15 mg/l.


La DBO5 entrante est de 315 mg/l.

Le coefficient K2 est déterminé expérimentalement.
On suppose que K2 est constant, et on prend K2=0.5 (valeur classique pour une aération prolongée).

On peut alors calculer la nouvelle concentration du chenal en micro-organismes :

Sµ = (L0/Lds -1) / (t*K2)

Sµ = (315/15 - 1) / (16.3*0.5) = 2.5 g/l

(c'est la concentration en micro-organismes dans le chenal d'oxydation après installation de l'industrie laitère).

La nouvelle charge massique est :

Cm = L0 / (V * Sµ)

soit Cm= 3400/(7320*2.5) = 0.19 kgDBO5/jour/kg de boues

Cette valeur de Cm correspond à un procédé faible charge massique.

On a alors :

Cv = 3400/7320 = 0.5

Cette valeur de charge volumique correspond bien à une valeur située dans le domaine faible charge.

L' implantation de l'usine laitière a donc pour conséquence, au niveau de la station d'épuration, le passage d'un procédé à boues activées à trés faible charge (aération prolongée) à un procédé à faible charge.
Ceci va entraîner une production de boues plus importante, et il va falloir voir si le traitement de ces boues supplémentaires est possible.

Les caractéristiques du procéde à boues activées quand l'usine est supposée traiter les rejets de l'industrie laitière sont en résumé :

concentration en micro-organismes : Sµ = 2.5 g/l
charge massique : Cm = 0.19
charge volumique : Cv = 0.5


*** Nous allons maintenant déterminer l'oxygénation nécessaire du chenal d'oxydation.

Cette oxygénation permet le développement des micro-organismes épurateurs.

Les besoins en oxygène sont tels que :

QO2 = a'*(L0-Ls) + b'*Sµ*V

avec :
L0 : DBO5 entrante (kg/jour)
Ls : DBO5 rejetée (kg/jour)
Sµ : concentration en micro-organismes (g/l)
V : volume du chenal d'oxydation

Par sécurité, on remplace L0-Ls (c'est à dire la pollution éliminée) par L0 d'où :

QO2 = a'*L0 + b'*Sµ*V

On a vu que la station fonctionne à faible charge. Dans ce cas, les valeurs des coefficients a' et b' sont :

a'=0.66
b'=0.06

Il vient donc :

QO2 = 0.66*3400 + 0.06*7320*2.5 = 3342 kgO2/jour

Cette valeur est inférieure à la capacité théorique d'oxygénation du chenal d'oxydation qui est de 6647 kgO2/jour.

L'oxygénation du chenal d'oxydation sera donc possible sans aménagement supplémentaire.