Assainissement des eaux usées
Comprendre l’assainissement des eaux usées
La ville de « EauClair » est en train de planifier la mise à niveau de sa station d’épuration des eaux usées.
La population de la ville est de 100 000 habitants. Chaque habitant produit en moyenne 200 litres d’eaux usées par jour.
La station doit traiter non seulement les eaux usées domestiques, mais aussi celles provenant des petites industries locales, augmentant ainsi le débit total de 10%.
Données :
- Population de la ville : 100 000 habitants.
- Production moyenne d’eaux usées par habitant : 200 litres/jour.
- Augmentation du débit dû aux eaux usées industrielles : 10%.
- La norme de qualité d’effluent exige que la concentration de matières en suspension (MES) soit réduite à moins de 20 mg/L.
- La concentration de MES dans les eaux usées brutes est de 250 mg/L.
- L’efficacité du processus de traitement des eaux usées pour éliminer les MES est de 95%.
Questions :
- Calculez le débit total journalier des eaux usées (domestiques et industrielles) entrant dans la station d’épuration.
- Quelle est la quantité totale de MES entrant dans la station d’épuration chaque jour ?
- Quelle est la concentration de MES dans l’effluent après traitement ?
- La station répond-elle aux normes de qualité d’effluent ? Justifiez votre réponse avec des calculs.
- Si la ville prévoit d’augmenter sa population de 20% dans les 10 prochaines années, quelle devra être la capacité de traitement additionnelle pour maintenir les normes ?
Correction : assainissement des eaux usées
1. Calcul du débit total journalier des eaux usées
Débit domestique:
= Population × Production moyenne par habitant
\[ = 100,000 \, \text{hab} \times 200 \, \text{litres/hab/jour} \] \[ = 20,000,000 \, \text{litres/jour} \]
Débit total (en tenant compte de l’augmentation due aux eaux usées industrielles):
= Débit domestique + 10% du débit domestique
\[ = 20,000,000 \, \text{litres/jour} + 0.10 \times 20,000,000 \, \text{litres/jour} \] \[ = 20,000,000 \, \text{litres/jour} + 2,000,000 \, \text{litres/jour} \] \[ = 22,000,000 \, \text{litres/jour} \]
2. Quantité totale de MES entrant dans la station d’épuration chaque jour
Quantité totale de MES
= Débit total des eaux usées × Concentration de MES dans les eaux usées brutes
\[ = 22,000,000 \, \text{litres/jour} \times 250 \, \text{mg/L} \] \[ = 5,500,000,000 \, \text{mg/jour} \text{ ou } 5,500 \, \text{kg/jour} \]
3. Concentration de MES dans l’effluent après traitement
- Efficacité du traitement = 95%
Réduction des MES
= Efficacité du traitement × Concentration initiale de MES
\[ = 0.95 \times 250 \, \text{mg/L} \] \[ = 237.5 \, \text{mg/L} \]
Concentration de MES après traitement
= Concentration initiale – Réduction
\[ = 250 \, \text{mg/L} – 237.5 \, \text{mg/L} \] \[ = 12.5 \, \text{mg/L} \]
4. La station répond-elle aux normes de qualité d’effluent ?
La concentration de MES dans l’effluent après traitement est de 12,5 mg/L, ce qui est inférieur à la norme exigée de 20 mg/L.
Par conséquent, la station répond aux normes de qualité d’effluent.
5. Capacité de traitement additionnelle nécessaire pour une augmentation de population de 20%
- Augmentation de la population
\[ = 20\% \text{ de } 100,000 \text{ habitants} \] \[ = 0.20 \times 100,000 \] \[ = 20,000 \text{ habitants} \]
Nouveau débit total avec l’augmentation de la population
= ( Population actuelle + Augmentation de la population) × Production moyenne par habitant + 10% pour les eaux usées industrielles
\[ = (100,000 + 20,000) \times 200 \, \text{litres/jour} + 10\% \]
\[ = 24,000,000 \, \text{litres/jour} + 2,400,000 \, \text{litres/jour} \] \[ = 26,400,000 \, \text{litres/jour} \]
Capacité de traitement additionnelle nécessaire
= Nouveau débit total – Débit total actuel
\[ = 26,400,000 \, \text{litres/jour} – 22,000,000 \, \text{litres/jour} \] \[ = 4,400,000 \, \text{litres/jour} \]
Ainsi, pour maintenir les normes avec une augmentation de 20% de la population, la station d’épuration devra augmenter sa capacité de traitement d’environ 4.4 millions de litres par jour.
Assainissement des eaux usées
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