Dimensionnement du dessableur-deshuileur

Dimensionnement du dessableur-dégraisseur

 

Dans cette partie,  les calculs concernant le dimensionnement de l'ouvrage permettant la séparation, des graisses et des sables, seront détaillés. Les deux ouvrages, dessableur et dégraisseur, seront dimensionnés de façon séparée, puis la surface retenue sera la plus importante des deux.

La surface et le volume de l'ouvrage combiné seront alors déterminés.

  • Dessableur

Le dimensionnement de l'ouvrage repose sur la charge hydraulique ($Ch$), encore appelée vitesse ascensionnelle exprimée en m3/m2/h soit des m/h. Le temps de séjour ($T_S$) est un paramètre important qui nous permettra de déterminer le volume du dessableur. Le tableau ci-dessous présente les valeurs couramment rencontrées pour des dessableurs circulaires.

Valeurs nécessaires au dimensionnement
Paramètre Intervalle  Valeur retenue 
Charge hydraulique (m3/m2/h) 40-70 50 (m3/m2/h)
Temps de séjour (min) / 5 min

Il est courant d'utiliser une charge hydraulique de 50 m3/m2​/h pour un dessableur, lorsqu'il est dimensionné pour un débit maximum.

La surface du dessableur est déterminée de la manière suivante:

$$S=\frac{Q_{max}}{Ch}$$

Avec un débit $Q_{max}$ de 2160 m3/j comme dans notre étude, la surface nécessaire pour le dessableur est de 1,80 m2.

Nous utiliserons la formule suivante pour calculer le volume du dessableur:

$$V={Q_{max}}.{T_S}$$

Avec les paramètres retenus pour notre étude, le volume nécessaire pour le dessableur est de 7,5 m3.

  • Dégraisseur

​​Pour dimensionner un dégraisseur, une vitesse ascensionnelle ($V_a$) des particules de graisse doit être fixée. Or, comme il a déjà été précisé, il est courant d'utiliser la valeur de 15 m/h pour la vitesse ascensionnelle afin de dimensionner un dégraisseur. Le tableau ci-dessous résume les valeurs des différents paramètres nécessaires au dimensionnement.

Valeurs des paramètres nécessaires au dimensionnement
Paramètre Intervalle Valeur retenue
Vitesse ascensionnelle (m/h) 10-20 15
Temps de séjour (min) 10-20 20

Nous pouvons alors déterminer la surface $S$ et le volume $V$ du dégraisseur avec les formules suivantes:

$$S=\frac{Q_{max}}{V_a}$$

$$V={Q_{max}}.{T_S}$$

Les résultats suivants sont ainsi obtenus: $S$ = 6 m2 et $V$ = 30 m3.

Au vu des résultats obtenus pour le dimensionnement des deux ouvrages, c'est donc le dégraisseur qui impose sa taille ainsi que son temps de séjour. Le temps de séjour couramment utilisé pour les dégraisseurs, est supérieur à celui requis pour les dessableurs ce qui ne pose donc aucun problème.

Nous pouvons donc déterminer, la hauteur ($H$) et diamètre de l'ouvrage ($D$) en appliquant les relations suivantes:

$$H=\frac{V}{S}$$

$$D=\sqrt{\frac{4.S}{\Pi}}$$

Dimension du dessableur-dégraisseur
Paramètre Valeur
Hauteur $H$ (m)
Diamètre $D$ (m) 3

Il est possible d'estimer la quantité, de sable et de graisse, produite par les habitants. En effet, selon le "Guide technique de l'assainissement" de R.Bourrier, un habitant produit entre 5 et 12 litres de sable par an. De plus, d'après la fiche numéro 24 de la FNDAE, la production journalière de graisse, dans les eaux résiduaires urbaines, est estimée entre 15 à 20 grammes (exprimé en MEH = matières extractibles à l'hexane) par équivalent-habitant. Le tableau suivant présente les paramètres classiques, utilisés pour calculer la production de sable et de graisse.

Paramètres classiques pour l'estimation de la production de graisse et de sable
Paramètre Intervalle Valeur choisie
Production de sable (L/hab/an) 5 à 12 8,5
Production de graisse (g/hab/j) 15 à 20 17,5
Densité sable / 1,7
Densité graisse / 0,9
Concentration graisse (g/L de MEH) 13 à 100 56,5

Le tableau ci-dessous résume les résultats obtenus.

Quantités de graisse et de sables produites
  Population
Estivale Hivernale Sédentaire Moyenne
Paramètre Valeur
Volume de sable (m3/an) 102 85 30 51
Masse de sable (kg/an) 173 145 51 87
Production de graisse (T/an) 77 64 22 38
Débit à extraire (L/j) 3700 3100 1100 1900

Les déchets graisseux représentent une part importante de la pollution organique puisque selon la fiche 24 de la FNDAE, ils correspondent à 35 % de la DCO totale à traiter. Nous pouvons alors estimer la part de DCO contenu dans les graisses et vérifier si la DCO contenue dans nos graisses se rapproche de la valeur théorique. Pour cela, nous savons que 1 g de graisse (exprimée en MEH) équivaut à 2,3 g de DCO. Nous connaissons également le rendement des dégraisseurs, il nous est donc possible de déterminer la quantité de DCO éliminée au niveau du dégraissage.

Estimation de la quantité de DCO éliminée par le dégraissage
  Population
Estivale Hivernale Sédentaire Moyenne
Paramètre Valeur
Production de graisse (T/an) 77 64 22 38
Quantité équivalente en DCO (T/an) 176 147 51 88
Quantité de DCO entrante STEP (kg/j) 1620 1350 473 810
Part des graisses dans la DCO (%) 30 30 30 30
Quantité de graisse en sortie de dégraisseur (T/an) 69 57 20 34
Quantité de DCO en sortie de dégraisseur* (kg/j) 1185 988 346 593
Part de DCO éliminée (%) 27 27 27 27
$S(DCO)$ (g/L) 0,55 0,55 0,55 0,55

*Quantité DCO en sortie=(Quantité DCO entrante – Quantité graisse sortie dégraisseur).2,3/365

Ce tableau confirme bien la part théorique, d'environ 35 %, de DCO contenue dans les graisses. En effet, nous trouvons dans notre étude que la part de DCO correspond à environ 30 % des graisses. Les calculs, nous ont permis d'estimer la concentration en DCO en sortie de dégraisseur, cependant pour le dimensionnement de notre traitement biologique, nous ne tiendrons pas compte de cet abattement en DCO au niveau du dégraissage afin d'être dans les conditions les plus critiques.