Les mécanismes d’élimination et les performances épuratoires

Situation géographique

La commune d’Oued Lakhdar fait partie des Monts de Tlemcen. Elle couvre une superficie de 13100 hectares, soit environ 2 % du territoire de la wilaya de Tlemcen. Elle est située dans l’Est de la wilaya et limitée au Nord par la commune d’Ouled Mimoun, à l’Est par la commune de Béni Smiel, au Sud par les deux communes Terny Béni Hediel et Sebdou et à l’Ouest par la commune d’Ain Fezza. Elle est sillonnée par une vallée de plus de Quinze (15) kilomètres, de direction Sud-Nord, où on cultive des fruits (cerises, noix, figues, coings, etc.) et des légumes de tout genre grâce aux multiples sources pérennes et ancestrales. C’est d’ailleurs cette richesse paysagère et culturale qui a prévalue l’intégration de cette vallée verdoyante au Parc Régional de Tlemcen. La commune d’Oued Lakhdar, se distingue également par sa proximité relative par rapport au Groupement Urbain de Tlemcen (20 Km). Il s’agit d’un espace montagneux dans une proportion des 2/3 de son territoire, traversé par le cours d’eau d’Oued Chouly, à écoulement orienté vers le barrage de Sidi Abdelli, lui procurant sa richesse et son paysage verdoyant. Ce caractère montagneux lui impose une armature rurale s’articulant sur un système villageois en cascade, dominant les jardins et terrasses agricoles. Une concentration assez nette est observée au niveau du chef-lieu de commune (Yebdar Hella), et à un degré moindre à travers les centres secondaires de Béni Ghazli, Ouled Sidi Hadj, Yebdar Dechra et la zone éparse. [1] La zone de notre étude est située à 15 km de l’ACL. L’agglomération secondaire de Béni Ghazli est constituée de neuf (9) hameaux dispersés de part et d’autre de la vallée d’Oued Lakhdar. [1]

Relief et topographie

D’un territoire allongé, prenant la forme de sa vallée fortement encaissée, de direction Sud- Ouest à Nord-Est, la commune d’Oued Lakhdar est caractérisée par son relief montagneux, faisant partie du Massif Tellien, constituant un écran protecteur contre les vents et procurant de nombreuses émergences, d’où l’originalité est la fertilité de sa vallée verdoyante. De part et d’autre de la vallée s’interposent deux chaînes montagneuses parallèles surplombant la vallée : la première est formée de la série des djebels (Taksent, Tichtiouine, Mezoughène et Sidi Chaïb), culminant à 1311 m. La deuxième est une série de monticules représentés par djebel Tazkninet, djebel Sidi Hamza, djebel Dar El Matmar et djebel Dar Sidi Cheikh, culminant à 1420 mètres. Les altitudes, au niveau de la vallée, oscillent de 1 063 m dans la partie amont et 725 m dans la partie avale. Il apparaît donc que la dénivelée moyenne de la vallée (partie utile du territoire) est de 338 m sur une distance de 15 km, soit une pente moyenne de 2,25 %. Notons, que la partie centrale de la vallée est aménagée en terrasses, irrigué selon un système de canaux à ciel ouvert. Cette morphologie caractérise également la partie Nord de la commune (ACL et ses environs immédiats), alors que la qualité du sol est beaucoup moins importante pour l’agriculture (carapace à calcaire dur, souvent inculte), d’où son intérêt à l’usage urbain. [1]

Les procédés biologiques intensifs Le traitement biologique, destiné à éliminer la pollution organique biodégradable grâce aux micro-organismes (biomasse), est constitué par un ou plusieurs réacteurs en série. [8] Les techniques les plus développées au niveau des stations d’épuration urbaines sont des procédés biologiques intensifs. Le principe de ces procédés est de localiser sur des surfaces réduites et d’intensifier les phénomènes de transformation et de destruction des matières organiques que l’on peut observer dans le milieu naturel. [9] L’épuration biologique des eaux usées peut être mise en oeuvre dans les micro-organismes se développant en suspension dans l’eau (boues activées), ou encore dans des réacteurs à biomasse fixée dans lesquelles les micro-organismes se développent sur un support grossier ou sur garnissage plastique (lit bactériens), sur de disque (disques biologiques). [10]

Techniques intensives à culture fixe

 Lit bactérien Le lit bactérien est un procédé d’épuration biologique aérobie. L’épuration de la phase liquide repose sur l’activité biochimique de micro-organismes qui dégradent la matière organique en présence d’oxygène. Cette oxydation transforme une partie de la matière organique en eau, gaz carbonique et énergie. Le reste est transformé en biomasse, concentrée sous forme de boues. Dans le lit bactérien, les micro-organismes sont retenus sur un support, appelé garnissage, sous la forme d’un biofilm. Il s’agit d’une couche dense de bactéries, qui ont la capacité de produire des polymères leur permettant de former un film et d’adhérer à un support. Le garnissage est arrosé avec l’eau usée à traiter, après une décantation primaire ou un simple tamisage fin. Le temps de passage de l’eau au sein du système est très court, de l’ordre de quelques minutes. Les effluents contiennent de la matière assimilable sous forme dissoute et particulaire. Dans la partie dissoute se trouve, la plupart du temps, une fraction immédiatement assimilable par les micro-organismes et une autre plus difficilement biodégradable. Ces différentes fractions n’ont pas le même devenir au sein du lit bactérien. La matière organique facilement biodégradable ainsi que les substrats minéraux nécessaires à l’activité des bactéries sont transportés au sein du biofilm par diffusion. Ce phénomène de transport est particulièrement important. Les performances du système sont plus souvent limitées par la vitesse de diffusion au sein du biofilm, que par la cinétique de transformation des substrats par les micro-organismes.

 Disque biologique Les supports de la microflore épuratrice sont des disques partiellement immergés dans l’effluent à traiter et animés d’un mouvement de rotation lequel assure à la fois le mélange et l’aération. Les microorganismes se développent et forment un film biologique épurateur à la surface des disques. Les disques sont semi-immergés, leur rotation permet l’oxygénation de la biomasse fixée. L’effluent est préalablement décanté pour éviter le colmatage du matériau support. Les boues qui se décrochent sont séparées de l’eau traitée par clarification. L’unité de disques biologiques est constituée de disques en plastique rotatifs montés sur un arbre dans un bassin ouvert rempli d’eaux usées. Les disques tournent lentement dans le bassin et lorsqu’ils passent dans les eaux usées, les matières organiques sont absorbées par le biofilm fixé sur le disque rotatif. L’accumulation de matières biologique sur les disques en augmente l’épaisseur et forme une couche de boues. Lorsque les disques passent à l’air libre, l’oxygène est absorbé, ce qui favorise la croissance de cette biomasse. Quand cette dernière est suffisamment épaisse (environ 5 mm) une certaine quantité se détache et se dépose au fond de l’unité. L’alternance de phases de contact avec l’air et l’effluent à traiter, consécutive à la rotation du support permet l’oxygénation du système et le développement de la culture bactérienne. Lors de la phase immergée, la biomasse absorbe la matière organique qu’elle dégrade par fermentation aérobie grâce à l’oxygène atmosphérique de la phase émergée. Les matériaux utilisés sont de plus en plus légers (en général du polystyrène expansé) et la surface réelle développée de plus en plus grande (disque plat ou alvéolaire).

Conclusion générale

Le projet d’assainissement et d’épuration des eaux usées de l’agglomération secondaire de Béni Ghazli est d’une importance primordiale pour cette localité. L’assainissement de cette localité se limite à une dizaine des fosses septiques individuelles. En sortie de fosse septique la qualité de l’eau est insuffisante pour pouvoir être diffusée directement dans l’environnement. Le procédé filtre planté de roseaux est une technique « rustique » et fiable. Beaucoup de collectivités voient en ce procédé une solution adaptée pour l’épuration des eaux usées de petites capacités. Cette filière de traitement ne nécessite pas de moyens techniques importants. La gestion des boues produites est facilitée (une seule extraction sur plusieurs années en fonction de la charge).Il n’en demeure pas moins qu’un suivi et un entretien régulier sont nécessaires au bon fonctionnement des filtres. En effet, l’agglomération secondaire de Béni Ghazli compte environ 704 habitants c’est une petite collectivité, c’est pour cette raison nous avons proposé cette solution pour traiter ses eaux usées. Dans ce mémoire, nous avons étudié deux variantes de cette technologie : épuration par filtres planté de roseaux à écoulement vertical suivi par des filtres plantés à écoulement horizontal, et station d’épuration par filtres plantés à écoulement horizontal avec une décantation préalable. Nous avons par la suite, après la comparaison entre ces deux systèmes, proposé le système hybride pour traiter les eaux résiduaire de l’agglomération de Béni Ghazli pour l’horizon 2028. Après l’étude technico-économique et le calcul des devis quantitatifs et estimatif des deux variantes pour la réalisation de la STEP, notre choix a porté sur la solution la moins couteuse qui s’adapte au choix de notre terrain d’implantation de la STEP. Le coût estimé de la STEP retenue est de 14849757,00 DA. Nous estimons que ce coût est raisonnable est que la réalisation de cet ouvrage pour l’agglomération de Béni Ghazli est primordial pour la protection de l’environnement et la réutilisation des eaux usées traitées.

Table des matières

Résumé
Dédicace
Remerciement
Table des matières
Abréviations
Liste des figures
Liste des tableaux
Introduction générale
Chapitre I : Présentation de la zone d’étude
1. Introduction
2. Description du milieu
2.1. Aperçu historique de la commune d’Oued Lakhdar
2.2. Situation géographique
2.3. Relief et topographie
2.4. Climatologie
2.4.1. Pluviométrie
2.4.2. Température
2.4.3. Régime des vents
2.5. Géologie
2.6. Hydrogéologie/ Hydrologie
2.7. Population- démographie
3. Infrastructures hydraulique
3.1. Le potentiel hydrique
3.2. Situation de l’assainissement existant
4. Conclusion
Chapitre II : Notions sur les eaux usées et leur épuration
1. Introduction
2. Les différents types des eaux usées
2.1. Eaux usées domestiques
2.2. Eaux usées industrielles
2.3. Eaux de pluie
3. Les systèmes d’évacuation des eaux usées
3.1. Le système collectif
3.1.1. Le système unitaire
3.1.2. Le système séparatif
3.1.3. Le système pseudo-séparatif
3.2. Système autonome
3.3. Les systèmes mixtes
4. Techniques d’épuration des eaux usées
4.1. Les procédés biologiques intensifs
4.1.1. Techniques intensives à culture fixe
4.1.2. Techniques intensives à culture libre
4.1.3. Avantages et inconvénients
4.2. Techniques extensifs
4.2.1. Le lagunage
4.2.1.1.Principe
4.2.1.2.Les différents types de lagunages
4.2.2. Infiltration –percolation sur sable
4.3.Traitement des boues
5. Choix des procédés d’épuration
6. Conclusion
Chapitre III : Epuration par filtre plantés de roseaux
1. Introduction
2. Historique
3. Définition des filtres plantés de roseaux
4. Rôle des micro-organismes
5. Les mécanismes d’élimination et les performances épuratoires
6. Types des filtres plantés
6.1. Filtre planté à écoulement horizontal
6.1.1. Principe
6.1.2. Domaine d’application
6.1.3. Le fonctionnement
6.1.4. Performances
6.1.5. Avantages et inconvénients
6.2.Filtre planté à écoulement vertical
6.2.1. Principe
6.2.2. Domaine d’application
6.2.3. Le fonctionnement
6.2.4. Performances
6.2.5. Avantages et inconvénients
6.3. Système hybride
7. Récapitulatif
8. Rôle du matériau de remplissage
9. Conclusion
Chapitre IV : Etude technico-économique de la STEP proposée à Béni Ghazli
1. Introduction
2. Présentation des variantes
3. Données de base de dimensionnement
3.1. Calculs des débits
3.2. Analyse des rejets
3.2.1. Paramètres physico-chimiques
3.2.1.1. Les matières en suspension (MES
3.2.1.2. Le pH
3.2.1.3. La demande biochimique en oxygène (DBO5
3.2.1.4. La demande chimique en oxygène (DCO
3.2.1.5. La température
3.2.1.6. Carbone organique total (COT)
3.2.1.7. La conductivité
3.2.2. Paramètres bactériologiques
3.2.3. Prélèvement des échantillons
3.2.4. Résultats d’analyses
3.2.5. Les normes Algériennes de rejet d’effluents
4. Conception de la STEP
5. Dimensionnement des ouvrages de la STEP
5.1. Dimensionnement de la variante hybride
5.1.1. Le dégrillage
5.1.2. Dimensionnement des filtres verticaux
5.1.3. Dimensionnement des filtres horizontaux
5.2. Dimensionnement de la variante bassin de décantation + filtres horizontaux
5.2.1. Prétraitement
5.2.1.1. Dégrillage
5.2.1.2. Dessablage
5.2.1.3. Déshuilage –dégraissage
5.2.2. Calcul du décanteur
5.2.3. Dimensionnement des filtres horizontaux
6. Choix de la variante la plus adéquate
6.1. Contraintes du choix
6.1.1. Surface disponible
6.1.2. Type d’eau à traiter
6.1.3. Contrainte géotechnique
6.1.4. Contrainte climatique
6.1.5. Topographie
6.1.6. Etude économique
6.2. Sélection de la variante adéquate
7. Conclusion
Conclusion générale
Bibliographie
Webographie
Annexes
Annexe A Préconisation d’exploitation des filtres plantés de roseaux
Annexe B Liste de végétaux qui peuvent être utilisés dans des systèmes de filtres plantés pour l’épuration des eaux usées

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