Station de Traitement des Eaux Usées (STEP)
Comprendre la station de traitement des eaux usées (STEP)
Vous êtes un ingénieur en environnement chargé de concevoir une petite STEP pour une communauté rurale de 5000 habitants.
Chaque habitant produit en moyenne 150 litres d’eaux usées par jour. La STEP doit être capable de traiter ces eaux usées pour atteindre les normes environnementales requises.
Données :
- Population desservie : 5000 habitants
- Production moyenne d’eaux usées par habitant : 150 L/jour
- Les eaux usées contiennent en moyenne 300 mg/L de DBO5 (Demande Biochimique en Oxygène sur 5 jours), 350 mg/L de DCO (Demande Chimique en Oxygène), et 40 mg/L de N-NH4 (Ammonium).
- Les normes de rejet pour la STEP sont de 25 mg/L pour la DBO5, 125 mg/L pour la DCO et 10 mg/L pour le N-NH4.
Questions :
- Calcul du débit journalier des eaux usées : Calculez le volume total des eaux usées produites par jour.
- Conception du bassin de traitement biologique : Pour simplifier, supposons que la STEP utilise un bassin d’aération pour réduire la DBO5 et la DCO. Un taux d’élimination de 90% pour la DBO5 et de 70% pour la DCO est attendu.
- Calculez la charge polluante entrante en DBO5 et DCO (en kg/jour).
- Déterminez la charge polluante restante après traitement.
- Traitement de l’azote : Pour le traitement de l’azote, la STEP utilise un procédé de nitrification/dénitrification. Supposons un taux d’élimination de 75% pour l’ammonium.
- Calculez la quantité d’ammonium entrant et sortant du procédé.
- Dimensionnement des infrastructures : En se basant sur les résultats des questions précédentes, proposez des dimensions approximatives pour les bassins de traitement (vous pouvez utiliser des standards ou des ratios typiques de conception).
- Réflexion sur les traitements complémentaires : Quels autres traitements pourraient être nécessaires pour assurer le respect des normes de rejet ? Pensez aux traitements physiques, chimiques ou biologiques supplémentaires.
Correction : station de traitement des eaux usées (STEP)
1. CALCUL DU DÉBIT JOURNALIER DES EAUX USÉES
- Population : 5000 habitants
- Production moyenne d’eaux usées par habitant : 150 L/jour
Volume total des eaux usées par jour :
= Population × Production moyenne par habitant
\[ = 5000\, \text{hab} \times 150\, \text{L/jour/hab} \] \[ = 750,000\, \text{L/jour ou} \ 750\, \text{m}^3/\text{jour} \]
2. CONCEPTION DU BASSIN DE TRAITEMENT BIOLOGIQUE
CHARGE POLLUANTE ENTRANTE :
- DBO5 entrante : 300 mg/L
- DCO entrante : 350 mg/L
- Volume total :} 750 m³/jour
Charge entrante en DBO5 :
= DBO5 entrante × Volume total
\[ = 300\, \text{mg/L} \times 750\, \text{m}^3/\text{jour} \] \[ = 225,000\, \text{g/jour ou} \ 225\, \text{kg/jour} \]
Charge entrante en DCO :
= DCO entrante × Volume total
\[ = 350\, \text{mg/L} \times 750\, \text{m}^3/\text{jour} \] \[ = 262,500\, \text{g/jour ou} \ 262.5\, \text{kg/jour} \]
CHARGE POLLUANTE RESTANTE APRÈS TRAITEMENT :
- Taux d’élimination de la DBO5 : 90%
- Taux d’élimination de la DCO : 70%
Charge restante en DBO5 :
= Charge entrante en DBO5 × (1 – Taux d’élimination)
\[ = 225\, \text{kg/jour} \times (1 – 0.90) \] \[ = 22.5\, \text{kg/jour} \]
Charge restante en DCO :
= Charge entrante en DCO × (1 – Taux d’élimination)
\[ = 262.5\, \text{kg/jour} \times (1 – 0.70) \] \[ = 78.75\, \text{kg/jour} \]
3. TRAITEMENT DE L’AZOTE
- N-NH4 entrant : 40 mg/L
- Volume total : 750 m³/jour
- Taux d’élimination : 75%
Charge entrante en N-NH4 :
= N-NH4 entrant × Volume total
\[ = 40, \text{mg/L} \times 750, \text{m}^3/\text{jour} \] \[ = 30,000, \text{g/jour ou} \ 30, \text{kg/jour} \]
Charge restante en N-NH4 :
= Charge entrante en N-NH4 × (1 – Taux d’élimination)
\[ = 30, \text{kg/jour} \times (1 – 0.75) \] \[ = 7.5, \text{kg/jour} \]
4. Dimensionnement des infrastructures :
Pour cette partie, il faut se référer à des standards ou des ratios typiques de conception. Par exemple, pour le bassin d’aération, on peut utiliser un ratio standard de charge hydraulique ou de charge organique.
Cependant, ces valeurs peuvent varier considérablement en fonction des technologies et des normes locales. Cette partie nécessite des informations complémentaires pour une estimation précise.
5. Traitements complémentaires :
En fonction des normes de rejet, des traitements complémentaires peuvent inclure :
- Filtration pour éliminer les particules en suspension.
- Traitement au charbon actif pour éliminer les contaminants organiques résiduels.
- Désinfection (par exemple, par chloration ou UV) pour éliminer les pathogènes.
- Traitement chimique pour l’élimination des nutriments résiduels (phosphore, par exemple).
D’autres exercices d’assainissement :
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