Dimensionnement du traitement biologique des graisses

Dimensionnement du traitement biologique des graisses

 

Dans cette partie nous allons dimensionner le bassin aérobie nécessaire au traitement des déchets graisseux. De plus nous déterminerons la quantité d'air à insuffler dans le bassin pour traiter la pollution.

Hypothèses de travail:

- la charge massique appliqué au procédé en DCO est de 0,2 kg DCO/kg MVS.j (pour les conditions classique de dimensionnement Population = 10 000 et T = 10°C)

- la concentration en biomasse est de 10 g MVS/L

- la concentration d'alimentation dans le réacteur en DCO est de 40 g DCO/L

- l'apport spécifique en oxygène est de 0,7 kg O2/kg DCO éliminée ($AS$)

- le coefficient de transfert global ($K_{La}$) est de 0,45

- le rendement de transfert d'oxygène est de 6% par mètre d'eau au dessus du diffuseur (avec agitation) noté $\eta_{diffuseur}$

- la hauteur de bassin est fixée à 5 m pour maximiser le rendement de transfert d'oxygène

Calcul du volume du bassin:

Les paramètres utilisés pour calculer le volume du bassin sont présentés dans le tableau ci-dessous:

Paramètres utilisés pour pour dimensionner le bassin de traitement des graisses
Paramètre Population
Estivale Hivernale
Charge de DCO récupérée en surface d'ouvrage (kg DCO/j) 435 362
Charge massique appliquée (kg DCO/kg MVS.j) 0,36 0,2
Concentration en biomasse (g MVS/L) 10 10
Charge volumique appliquée (kg DCO/m3.j) 3,6 2

Le volume du bassin se calcule donc de la manière suivante:

$$V_{graisse}=\frac{\mbox{charge DCO récupérée}}{\mbox{Charge volumique}}$$

Nous obtenons les résultats suivants:

Volumes de bassin obtenus
Paramètre Population
Estivale Hivernale
Vgraisse (m3) 121 181

Nous pouvons également calculer le temps de séjour dans le bassin pour cela nous utilisons la formule classique:

$$\tau=\frac{V_{DCO}}{Q}$$

Où $Q$ représente la charge de DCO récupérée en surface du dispositif et $V_{DCO}$ le volume de DCO à traiter $\left(V_{DCO}=\frac{\mbox{Charge DCO récupérée}}{\mbox{Concentration d'alimentation}}\right)$

Nous obtenons alors un temps de séjour de 11 jours pour les conditions estivales de dimensionnement et de 20 jours pour les conditions hivernales. Ces valeurs sont des valeurs classiques de temps de séjour pour le traitement des graisses.

Calcul des besoins en oxygène

Comme système d'aération on retiendra une insufflation de fine bulles d'air dans le bassin, qui permettent le brassage du substrat graisseux. Ce type de diffusion d'air permet d'améliorer le rendement énergétique.

Les formules suivantes ont été utilisées pour calculer le débit d'air nécessaire:

$$\mbox{Besoin théorique en oxygène}=\mbox{Charge DCO récupérée}\times AS$$

$$\mbox{Besoin en oxygène du système}=\mbox{Charge DCO récupérée}\times AS\times\mbox{Rendement d'élimination}$$

$$\mbox{Quantité d'oxygène à injecter dans l'eau​}=\frac{\mbox{Besoin en oxygène du système}}{K_{La}}$$

$$Q_{air}=\frac{\mbox{Quantité d'oxygène à injecter dans l'eau​}}{\eta_{diffuseur}\times \mbox{Teneur en oxygène dans l'air}}$$

Nous obtenons donc un débit d'air à insuffler de 5300 m3/j pour les conditions hivernales de dimensionnement, et de 6050 m3/j pour les conditions estivales.