L’assainissement: écologique, industriel… des eaux usées

Assainissement – Chapitre IV

1. Introduction:

De nos jours l’assainissement des eaux usées domestiques et industrielles est perçu comme une évidence, aussi bien pour la protection de notre santé que pour la préservation de l’eau en tant qu’écosystème.

La collecte et le traitement des eaux usées ont suivi, à la fois, le mode de vie des sociétés au fil de l’Histoire, mais également les découvertes scientifiques.

D’un point de vue historique la croissance démographique et le développement des villes ont imposé la nécessité de fournir aux citoyens une eau saine de « bonne qualité ». La protection de la santé publique a fait l’objet de nombreux efforts, avec notamment la dépollution des eaux usées, depuis plusieurs générations.

Scientifiquement, la prise de conscience des problèmes de santé publique et la compréhension des causes d’épidémies, telles que le choléra, la peste et le typhus, ont entraîné la construction d’infrastructures et le développement de procédés, de plus en plus sophistiqués, permettant de mettre un terme à ces problèmes. (LE HYARIC, 2009)

1.1. Définition de l’assainissement :

Ensemble de techniques de collecte, de transport (égouts) et de traitement des eaux usées et pluviales, d’une agglomération (assainissement collectif), d’un site industriel (voir établissement classé), ou d’une parcelle ou un ensemble de parcelles (assainissement autonome: non collectif), avant leur rejet dans le milieu naturel. (DUPONT, 2008)

L’assainissement est un processus par lequel des personnes peuvent vivre dans un environnement plus sain. Il vise, d’une part à assurer l’évacuation et le traitement des eaux usées et des excrétas en minimisant les risques pour la santé et d’autre part à collecter et éliminer les déchets solides contribuant à maintenir un environnement salubre. (J.WHETE, 2009)

Ainsi, on parle de l’assainissement conventionnel lorsqu’il s’agit de collecter et de traiter ensemble les eaux grises et les eaux vannes (excréments+urines) par différentes étapes permettant d’éliminer une proportion plus ou moins importante des différents polluants (J.WHETE, 2009) et de l’assainissement écologique lorsqu’il s’agit de gérer les différents types de rejets domestiques et de les traiter sans grand effort tout en assurant la protection de l’environnement et une valorisation optimale des eaux traitées, des nutriments et de la matière organique surtout dans l’agriculture. (WASTE)

2. Importance de l’assainissement :

En 2004, OMS a estimé à 1,8 millions le nombre de personnes qui meurent chaque année de maladies diarrhéiques dont environ 90% de ces décès touchent les enfants de moins de cinq ans et 88% de ces maladies diarrhéiques sont dues à un approvisionnement malsain en eau et aux conditions inadéquates d’hygiène et d’assainissement. (OMS,2006)

L’assainissement réduit l’exposition de la population aux maladies en leur offrant un cadre de vie sain. C’est un élément crucial pour briser le cycle «infection – maladie – guérison – infection», résultant d’une mauvaise évacuation des déchets humains contenant des agents pathogènes. (M. DJARIRI,2009)

3. L’assainissement écologique (ECOSAN) :

ECOSAN (Assainissement Ecologique) est un concept d’assainissement permettant d’associer l’assainissement, l’agriculture et la protection de l’environnement pour améliorer le cadre de vie et contribuer à la sécurité alimentaire des populations.

Les eaux usées, les fèces, les urines et les résidus organiques ne sont plus considérés comme des déchets mais plutôt comme des ressources pouvant être valorisées dans l’agriculture et ainsi fermer la boucle des nutriments entre la terre et l’homme.(M. DJARIRI,2009)

Pour que l’assainissement écologique soit durable dans un contexte donné il faut nécessairement qu’il soit adapté et que tous les aspects socioculturels, économiques, institutionnels etc. soient pris en comptes.

4. L’assainissement industriel:

Les rejets aqueux des industriels se caractérisent par la nature des rejets mais aussi par leur volume, parfois très important.

Les caractéristiques des eaux résiduaires industrielles varient d’une industrie à l’autre. En plus de matières organiques, azotées ou phosphorées, elles peuvent également contenir des produits toxiques, des métaux, des hydrocarbures, des solvants… (ANONYME, 2008)

L’organisation de l’assainissement des eaux industrielles peut prendre plusieurs formes:

  • – un traitement interne (station d’épuration sur site)
  • – le raccordement au système d’assainissement collectif
  • – un traitement externalisé

5. Différents types d’assainissement des eaux usées domestiques:

Il existe deux types d’assainissement des eaux usées domestiques à savoir:

  1. – l’assainissement collectif (AC)
  2. – l’assainissement non collectif (ANC) ou individuel

5.1. L’assainissement collectif des eaux usées:

On entend par assainissement collectif la collecte et le transport des eaux usées vers une station de dépollution, dont les ouvrages sont situés sur le domaine public. Il convient donc de distinguer les systèmes de collecte des unités de traitement. (ANONYME, 2015)

La collecte des eaux usées communales peut être décrite à partir des paramètres suivants

-Taux de desserte :

Il est défini comme le rapport entre le nombre d’habitations desservies par le réseau d’assainissement collectif et le nombre total d’habitations. (ANONYME, 2015)

–Taux de raccordement :

Le taux de raccordement est le rapport de la population raccordée effectivement au réseau d’assainissement collectif (réseau de collecte et station de traitement) à la population desservie par celui-ci. (ANONYME, 2015)

–Taux de collecte :

Il s’agit d’un indice annuel calculé sur la base de la DBO5 (demande biochimique en oxygène sur 5 jours) défini comme le rapport de la quantité de matières polluantes captées par le réseau à la quantité de matières polluantes générées dans la zone desservie par le réseau. (ANONYME, 2015)

L’assainissement collectif doit être considéré depuis la collecte des eaux usées jusqu’au traitement des boues d’épuration en passant par le traitement en station d’épuration. Cela implique donc de s’intéresser non seulement aux stations d’épuration mais aussi au fonctionnement du réseau et aux filières de traitement des boues d’épuration. (ANONYME, 2008)

L’assainissement collectif a pour objectif de :

5.2. L’assainissement non collectif ou individuel:

On entend par assainissement non-collectif tout système d’assainissement effectuant la collecte, le prétraitement, l’épuration, l’infiltration ou le rejet des eaux usées domestiques non raccordés au réseau public. (ANONYME, 2015)

Dans les secteurs qui présentent un habitat dispersé et isolé, l’assainissement individuel est une solution technique pertinente, à condition qu’il soit correctement étudié, dimensionné et mis en œuvre.

Il revient aux collectivités compétentes d’établir un service public d’assainissement non collectif, dans le cadre duquel elles effectuent un contrôle exhaustif de toutes les installations autonomes.

Les objectifs du service public d’assainissement non collectif sont:

  • -la mise aux normes des dispositifs les plus impactant pour le milieu récepteur,
  • -la baisse des rejets d’eaux usées mal ou non traitées,
  • -la prévention et la réduction des phénomènes d’eutrophisation ou de contamination bactériologique. (ANONYME, 2008)

6. Système d’assainissement de la ville de SBA:

La ville de SBA a bien renforcé et mis en place une infrastructure d’assainissement importante qui totalise plus de 244 km de canalisation pour une superficie total de 69,75 km² avec un taux de raccordement de 98%.(ONA,SBA)

Et deux stations de relevage une au centre du quartier de SIDI DJILALI et l’autre à proximité de la station d’épuration au quartier appelé LE ROCHER ainsi qu’une station d’épuration gérée par la direction de l’office national de l’assainissement.

On distingue deux types des réseaux d’assainissement:

6.1. Réseau unitaire:

Un seul collecteur assure le transport des eaux usées et des eaux pluviales.

6.2. Réseaux séparatifs:

Deux réseaux sont mis en place, l’un pour collecter les eaux usées, l’autre pour les eaux de ruissellement. En principe seules les eaux usées arrivent à la station d’épuration pour traitement, c’est-à-dire que les eaux de pluie ne sont pas traitées et rejetées directement.

6.3. Les collecteurs:

Le réseau d’assainissement de la ville SBA contient trois types de collecteurs principaux:

CP1Ø de 800 à 2000 mm et un loguer de 7,34 km CP2Ø de 800 mm loguer 1,29 km

CP3Ø varie entre 500 et 800 mm avec un loguer de 1,925 km.

Avec un diamètre entre 200 et 2000 mm, le réseau de la ville de SBA est constitué de collecteurs circulaire et ovoïdal dont 99,12% circulaire et 0,88% ovoïdal avec un sens d’écoulements orientés d’ouest vers l’est et du sud vers le nord. (ONA,SBA)

6.4. Les sources des rejets des eaux usées:

En général deux origines des eaux brutes de la ville de SBA:

  • -Les eaux domestiques
  • -Les eaux industrielles

La population génère un volume d’eaux usées de nombreux rejets sont localisés notamment au Nord de la ville composé en majorité d’habitations individuelles.

Les eaux de l’hôpital, les eaux de l’abattoir ne subissent aucun traitement et sont déversées directement dans l’égout communal.

Le raccordement des unités industrielles au réseau d’assainissement ou les rejets dans le milieu récepteur de l’Oued Mekerra, est conditionné par l’installation préalable d’une station d’épuration et une autorisation comme :

Tableau n°10 : Principale unités industrielles à fort rejet liquide (ONA,SBA)

Unité Milieu récepteur Dispositif de traitement
ENIE Oued Mekerra Station d’épuration
PMA Oued Mekerra Station d’épuration
Orolait Oued Mekerra Station d’épuration
Fromalait Oued Mekerra Station d’épuration

7. Principe d’épuration de la STEP de la ville de SBA:

7.1. Origine des eaux usées:

Les eaux brutes sont celles provenant de la ville de SIDI BEL ABBES amenées par les drains collecteurs et deux stations de relevage « une au centre du quartier de SIDI DJILALI et l’autre à proximité de la station d’épuration au quartier appelé LE ROCHER.

Le premier ouvrage est un déversoir d’orage n’acceptant à la station que 1642.5 m3/h.La fraction supérieure à ce débit déborde et rejoint l’Oued MEKERRA via le by-pass général de la station. (STEP SBA, 2015)

7.2. Filière de traitement:

Le débit admis au traitement suit la filière de traitement suivante :

  • – Dégrillage grossier
  • – Dégrillage fin mécanisé
  • – Dessablage déshuilage
  • – Décantation primaire
  • – Epuration biologique en aération prolongée avec une Nitrification Dénitrification de l’Azote
  • – Décantation secondaire
  • – Désinfection de l’effluent
  • – Recirculation des boues biologiques
  • – Extraction des boues en excès
  • – Stabilisation des boues
  • – Epaississement des boues
  • – Déshydratation naturelle des boues sur lits de séchage (STEP SBA, 2015)

7.3. Déversoir d’orage:

Un déversoir d’orage installé à l’amont de la STEP déverse le surplus de débit admissible dans le by-pass général de la STEP.La hauteur de la lame de débordement sera adaptée pour accepter au traitement 1642.5 m3/h. (STEP SBA, 2015)

7.4. Le prétraitement

Les eaux usées arrivent dans un bassin à travers une grille grossière qui permet de retirer les déchets les plus gros (papiers, feuilles, matières plastiques, objets divers).

Grille grossière (entrée de l'eau dans la step)
Photo n°1: Grille grossière (entrée de l’eau dans la step) (Cliché personnel)

On utilise un râteau pour enlever les déchets après dégrillage. On a 3 conduits, 4 pompes qui assurent le relevage des eaux, 2 dégrilleurs fins mécanisés qui permet l’élimination des petits déchets. Le diamètre des mailles est de 15 à 20mm, et celui des dégrilleurs fins mécanisés est de 5 à 10mm.

Il existe aussi un dégrilleur manuel utilisé lorsqu’il y’a beaucoup d’eau et qui a pour rôle d’éliminer les déchets.

Dégrilleur mécanique/dégrilleur manuel
Photo n° 2: Dégrilleur mécanique/dégrilleur manuel (Cliché personnel)

7.4.1. Dessableur–Déshuileur (2unités) :

Le chenal de fuite des grilles est équipé de glissières destinées à recevoir des batardeaux ayant pour but l’isolement de un ou deux dessableur. Dans ce cas, un trop-plein de sécurité est prévu à l’aval des grilles.

Ce trop-plein est en communication avec le by-pass général de STEP.

Le dessableur est du type longitudinal à deux compartiments : il est constitué d’un chenal en béton de forme trapézoïdal longueur 26.00 m largeur 4.00 m équipé d’un pont suceur et écumeur. Ce pont animé d’un mouvement de va et vient est équipé d’un groupe moto – réducteur de translation de 0.37 kW ainsi que d’un arrêt d’urgence du « coup de poing »

Une pompe « air lift »embarquée avec groupe moto suppresseur de 4kw assure l’évacuation du sable déposé vers un lit de séchage.

Ces appareils sont doublés de pompes submersibles à effet vortex. Une lame d’écumage réglable, embarquée également, permet l’évacuation des flottants via un déversoir d’extrémité. Le puisard à flottants est équipé d’un groupe moto réducteur de vidange de 10m3/h sous 10 mce.

Le débordement en fin d’ouvrage se fait sur un déversoir d’extrémité en paroi mince. L’effluent collecté dans un puisard d’extrémité est évacué gravitairement vers la suite du traitement. (STEP SBA, 2015)

La flottation des huiles et le maintient en suspension des matières organiques sont assurés par de l’air insufflé dans les dessaleurs via des rampes poreuses type incolmatable à grosses bulles. Les tuyauteries sont exécutées en acier galvanisé. (STEP SBA, 2015)

La production d’air est assurée par deux suppresseur rots (1 marche +1 secoure) de 580m3/h sous 4 m ce chacun.

Dessablage
Photo n° 3: Dessablage (Cliché personnel)

Déshuilage
Photo n° 4: Déshuilage (Cliché personnel)

7.4.2. Décanteurs primaires :

Les deux décanteurs primaires sont alimentés à partir des chambres 2 et 3 de la tour de répartition n° I via une tuyauterie DN 600.

Cette tuyauterie est noyée dans le béton du radier et débouche dans une jupe siphoïde de tranquillisation installée au centre de l’ouvrage.

Ces ouvrages reçoivent les eaux brutes prétraitées et les boues secondaires en excès. L’adjonction de ces dernières à cet endroit a pour but de faciliter l’extraction des boues primaires en rendant celles-ci moins visqueuses et de « rafraîchir » les eaux brutes par la présence de boues activées réduisant le risque de mauvaises odeurs en ce point de la station.

Les boues décantent et se retrouvent sur le radier de l’ouvrage d’où elles sont raclées et ramenées au centre vers la poche à boue également raclée. Elles sont ensuite transférées par tuyauterie DN 80 mm vers le puisard à boues fraîches. Les eaux décantées débordent dans une goulotte périphérique de surverse. (STEP SBA, 2015)

Chaque ouvrage DN 26 m exécuté en béton armé est équipé d’un mécanisme racleur. Il s’agit de mécanisme du type tracté avec pont tournant reposant d’une part sur un pivot central et d’autre part sur le voile périphérique de l’ouvrage sur lequel tourne la roue motrice entraînée par un groupe moto-reducteur. (STEP SBA, 2015)

Le pont se déplace sur le bord du bassin tout en pivotant autour du point central d’assise. A ce pont est fixé le dispositif de raclage de fond (en pente) balayant les boues vers le centre du décanteur.

Du type « 2/3 », il est également muni de racles de pré balayage. Les flottants sont poussés par un racleur de surface solidaire de la passerelle et envoyés dans une trémie de récupération. Le dispositif de raclage de fond est du type relevable ceci permet les opérations d’entretien sans qu’il soit nécessaire de vidanger le décanteur. (STEP SBA, 2015)

Le Décanteur primaire
Photo n° 5: Le Décanteur primaire (Cliché personnel)

7.5. Le traitement biologique:

7.5.1. Le transport:

Les eaux en provenance des décanteurs primaires sont transportées graviterement par un chenal vers les bassins d’aération. (STEP SBA, 2015)

7.5.2. Fonctionnement au niveau des bassins d’aération (2 unités):

Les eaux prétraitées arrivent dans un chenal de répartition aboutissant en tête des bassins de dénitrification. Ce chenal est équipé de 4 pelles d’étangs inversées permettant d’ajuster le débit nominal de chaque ligne de traitement et d’en assurer l’équipartition.En cas de fausse manœuvre (vanne fermée).

Le débit peut passer en sur verse de pelles d’étangs évitant ainsi tout risque de débordement sur le sol. Les vis d’Archimède localisées à l’aval de chaque bassin d’aération renvoient en tête de la cellule de dénitrification la liqueur mixte.

Un chenal en béton est prévu à cet effet. Le fonctionnement des vis est asservi à un jeu de minuterie définissent la cadence de fonctionnement et de ce fait, le taux de recirculation. La bâche de dénitrification est munie d’un baffle longitudinal (réalisé en béton armé) et circuler les eaux dans cet ensemble à une vitesse de l’ordre de 20cm/sec évitant ainsi les dépôts de boues.

Au niveau des bassins d’aération, le brassage et l’oxygénation de la liqueur mixte sont assurés par des aérateurs de surface à rotation lente installée sur des passerelles.

Cette disposition assure une grande d’accès aux aérateurs. La liqueur mixte est évacuée dans une goulotte de collecte via une lame de débordement et cloison siphoïde réalisée en béton, vers les décanteurs. (STEP SBA, 2015)

Le Bassin d'aération
Photo n°6: Le Bassin d’aération (Cliché personnel)

7.5.3. Tour de répartition:

La liqueur mixte en provenance des quatre bassins d’aération est transportée gravitairement vers une chambre de répartition divisant les eaux vers les deux décanteurs.

7.5.4. Décanteur Secondaire (2 unités):

Les eaux clarifiées sont ensuite envoyées vers le poste de désinfection.

Les flottants sont récoltés dans un puisard annexe à chaque ouvrage, ils sont équipés d’une pompe refoulant de liquide vers les décanteurs primaires.(STEP SBA, 2015)

Le Décanteur secondaire
Photo n°7: Le Décanteur secondaire (Cliché personnel)

7.5.5. Puisard à boues:

Le puisard à boues est en communication hydraulique avec les deux décanteurs par l’intermédiaire de tuyauterie à boues installées sous les ouvrages et de tubes télescopiques logés dans le puisard. Les boues sont relevées au moyen de trois vis d’Archimède (vis de recirculation). (STEP SBA, 2015)

Les boues de recirculation rejoignent la tête des bassins d’aération par un chenal équipé d’un jaugeur venturi muni d’une échelle graduée en m3/h. (STEP SBA, 2015)

8. Traitement des boues:

8.1. Stabilisation des boues :

Les boues fraîches acheminées à cet endroit par tuyauterie DN 150 mm pénètrent dans un puisard de tête équipé de deux déversoirs obturables en vue de la répartition des boues vers les deux bassins de stabilisation. (STEP SBA, 2015)

Le but de cette étape de traitement est de stabiliser les boues fraîches c’est-à-dire, les boues primaires et les boues secondaires en excès produites au niveau de l’épuration biologique des eaux. (STEP SBA, 2015)

Par stabilisation, nous entendons : provoquer (pour les boues primaires) et poursuivre (pour les boues secondaires) le développement des bactéries aérobies jusqu’à leur propre autolyse. (STEP SBA, 2015)

8.2. Epaississeur :

Les boues stabilisées sont pompées vers l’épaississeur où elles sont introduites au centre de l’ouvrage dans une jupe de répartition. (STEP SBA, 2015)

Les boues s’épaississent par l’action de la pesanteur et du mécanisme racleur équipé de herses facilitant le dégagement de l’eau en créant des « chemins » dans la masse de boue. (STEP SBA, 2015)

L’eau ainsi séparée passe en sur verse dans une goulotte périphérique et retourne en tête de station pour y être réincorporée aux eaux brutes. (STEP SBA, 2015)

Les boues épaisses sont reprises par pompage et expédiés soit vers les lits de séchage. (STEP SBA, 2015)

8.3. Lits de séchage (24):

Chaque lit est équipé d’une vanne d’alimentation à passage directe et d’un jeu batardeau faisant office de déversoir des eaux surnageantes. (STEP SBA, 2015)

Lit de séchage
Photo n°8: Lit de séchage (Cliché personnel)

9. La Chloration:

La désinfection des eaux traitées consiste à détruire les germes pathogènes de l’effluent. Elle s’effectue’ à partir du Chlore introduit dans une cuve en béton de 700m de capacité le temps de contact est donc supérieur à 30mn au débit moyen. (STEP SBA, 2015)

Bassin de chloration
Photo n°9: Bassin de chloration (Cliché personnel)

10. Objectif du traitement:

DBO5 : 30mg/l. 93,7 %

MES : 30 mg/l. 95,6 %

La station d’épuration de la ville de Sidi Bel Abbés traite les eaux fortement polluées des zones urbaines et de l’industrie, rejette l’eau épurée dans les cours d’eau.

Les boues être brûlées ou épandues dans les champs, et le principal objectif est de réduire le plus possible les matières en suspension et les matières organiques pour ne pas asphyxier le cours d’eau dans lequel va être déversée l’eau épurée. (STEP SBA, 2015)

Temps de Total par
Ouvrage Equipement fonctionnement mois en Observation
par heure kWh
 

Prétraitement et relevage

 

Pompe de relevage

 

En fonction du débit

 

792

1674

108000

17820

1134

2160

81000

1674

     
 

Dégrilleurs

 

En fonction du

débit
 

Décanteurs

 

24h/24h

primaires
 

Pompes à

 

45 mn/h

boues
fraîches
20 mn/h
Aérateurs de
surface
45 mn/h
Traitement Vis de
biologique recirculation
45 mn/h
Pompes à
boues en
excès 24h/24h
Décanteurs
secondaires 1 5mn/h
Aérateurs de
Traitement surface 45mn/h
des boues
Pompes à boues stabilisées

Pompes à boues épaissies

 

4 h/j

 

780

Tableau n°11 : Journal d’exploitation (STEP SBA, 2015)

11. Conclusion:

L’assainissement des eaux usées est devenu un impératif pour nos sociétés modernes. En effet, le développement des activités humaines s’accompagne inévitablement d’une production croissante de rejets polluants.

Les ressources en eau ne sont pas inépuisables, leur dégradation sous l’effet des rejets d’eaux polluées, peut non seulement détériorer gravement l’environnement, mais aussi entrainer des risques de pénurie, et aussi diminué le danger des inondations dans les zones urbaines. Donc grâce aux préoccupations suivantes introduit la technologie de l’épuration.

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