Le prétraitement : dessablage et abattement de la matière en suspension

Le dessablage à la sortie du puits

Le but du dessableur va être d'éliminer les particules d'un diamètre supérieur à 200µm afin qu'elles n'endommagent pas les pompes et autres matériaux lors de leur transport vers l'usine de traitement. Le dessableur est une méthode de séparation gravitaire. La vitesse horizontale est réduite afin qu'elle soit inférieure à la vitesse ascensionnelle, permettant ainsi une sédimentation des particules.

Pour assurer une bonne sédimentation des sables, il faut que la vitesse du courant d'eau ($V_{e}$) soit de 0.3m/s. Au-dessus de cette valeur, le dessableur ne fonctionnera pas correctement, au-dessous des particules plus fines, notamment la matière organique, risquent de se déposer. La vitesse de chute ($V_{c}$) d'une particule de 200µm est d'environ 70m/h.

Pour commencer il nous faut connaître le débit maximal à traiter. Il est de 27m3/h le premier jour avant de décroître à moins de 0.5m3/j à la fin du premier mois d'exploitation.

Il nous faut ensuite fixer la hauteur de notre dessableur. Nous vérifions ensuite si cette hauteur permet un bon fonctionnement du dispositif. Nous choisissons de prendre une hauteur $h$ de 30cm.

Il nous faut ensuite déterminer la largeur du bac :

$$l=\frac{Q}{V_{c}h}=\frac{27}{70\times0.3}=1.3m$$

On peux ensuite déterminer la longueur du canal :

$$L=\frac{hV_{e}}{Q}=\frac{0.3\times0.2}{\frac{27}{3600}}=8m$$

Il faut ensuite vérifier que le temps de parcours vertical de la particule soit inférieur à son temps de parcours horizontal. C'est à dire qu'il faut que $\frac{L}{V_{e}}>\frac{h}{V_{c}}$. C'est bien le cas ici, notre valeur de $h$ est donc correcte.

Nous pouvons alors calculer le temps de séjour dans le dessableur $$T_{S}=\frac{Q}{L\times l\times h}=5min14sc$$

Enfin il nous faut calculer le temps que le sable va mettre avant de remplir 25% du canal. On estime que le sable remonte à la concentration de $6\times 10^{-3}$m3/m3 d'eau. Avec un débit de 27m3/h, il se dépose 5cm de sable en une journée. Il faut donc curer le canal toutes les 36 heures. Au vue du faible volume de sable récupéré, il ne semble pas opportun de construire un deuxième canal car les opérations de curage devraient être rapides et de plus en plus espacées au vue de la réduction rapide du débit de l'eau de retour.

Le décanteur à l'entrée de l'usine de traitement

Le décanteur installé à l'entrée de l'usine de traitement a le même objectif que le dessableur mais permet la décantation de particules plus fines. Le principe est aussi le même : avoir une vitesse du fluide ascendante suffisamment basse pour que la chute des particules ne soit pas perturbée. La vitesse ascensionnelle est déterminée en fonction de la qualité des boues à traiter. Elle est couramment établie aux alentours de 1m/h. N'ayant pas d'information plus précise quant à la qualité des boues, la valeur de 1m/h est choisie pour notre dimensionnement. On peux ensuite calculer facilement la surface nécessaire en fonction de notre débit $$S(m^{2})=\frac{Q(m^{3}/h)}{V(m/h)}=\frac{60}{1}=60m^{2}$$

Nous choisissons d'installer un décanteur circulaire. Le diamètre de celui-ci sera donc de $8m80$ afin que la surface du décanteur soit de 60m2. Le diamètre étant faible, on peux envisager un décanteur avec un racleur de boues et un entraînement axial.

On distingue trois zones dans un décanteur :
- Une zone d'eau claire entre 0,5 et 1m
- Une zone de sédimentation entre 1,5m et 2,5m
- Une zone d'épaississement entre 0,5 et 1,5m

Le décanteur doit donc, en périphérie, faire entre 2,5 et 5m de profondeur. Nous prenons une hauteur de 3m au vue de la concentration en MES de notre eau (250mg/L). Le volume du décanteur est donc de 180m3. Le temps de séjour s'établit ainsi à 3h.

D'après la documentation de Technique de l'ingénieur, pour un décanteur de 6m de diamètre et une vitesse 1/4 tr/mn, la puissance du moteur pour l'entraînement du bras est de 0,7kW. Nous prendrons cette valeur pour calculer le coût énergétique de notre installation.
 


Bibliographie

BRGM,  Eric Defez, Zaid, Alamy, Alizée, logiciel de dimensionnement et d'estimation du coût d'un système de géoépuration, 1991

Abdelkader Gaïd, Traitement des eaux résiduaires (C5220), Technique de l'ingénieur, Paris, 2008

Marcel ENTAT, Décantation (a5450), Technique de l'ingénieur, Paris, 1982

Documentation FNDAE, la décantation des boues activées, 2008.