Cours-Assainissement-Chapitre 1 Et 2- EMG

ECOLE MAROCAINE D’INGENIERIEECOLE MAROCAINE D’INGENIERIE

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Réseaux d’assainissement urbain (18h)

RESEAUX D’ASSAINISSEMENT URBAINRESEAUX D’ASSAINISSEMENT URBAIN

� Chapitre 1 : Introduction à l’assainissement

� Chapitre 2 : Evaluation des débits des eaux usées

� Chapitre 3 : Détermination des débits d’eaux pluvialespluviales

� Chapitre 4 : Dimensionnement des réseaux d’assainissement

� Chapitre 5 : Eléments constitutifs des réseaux d’assainissement

�Natures des eaux d’assainissement

�Types de système d’assainissement, leurs avantages et inconvénients

Chapitre 1: Introduction à l’AssainissementChapitre 1: Introduction à l’Assainissement

�Schémas des réseaux d’assainissement

� Définition:

L’assainissement des agglomérations a pour objetd’assurer l’évacuation de l’ensemble des eaux pluviales etusées ainsi que leur rejet dans les exutoires naturels sousdes modes compatibles avec les exigences de la santé

Chapitre 1: Introduction à Chapitre 1: Introduction à l’Assainissementl’Assainissement

des modes compatibles avec les exigences de la santépublique et de l’environnement.

� Natures des eaux d’assainissement :

Les eaux d’assainissement sont de trois types :

� Eaux de ruissellement

� Eaux usées, d’origine domestique

� Eaux usées industrielles

Ces eaux peuvent être séparées ou mélangées.

� Eaux de ruissellement Les eaux de ruissellement comprennent essentiellement les eaux de la pluie.

La pollution des eaux de ruissellement est variable dans le temps, plus forte

au début d’une précipitation qu’à la fin par suite de nettoyage des aires

balayées par l’eau.


balayées par l’eau.

� Eaux usées d’origine domestiquesLes eaux usées d’origine domestiques comprennent :

� Les eaux ménagères (eaux de cuisine, de lessive, de toilette,….)

� Les eaux vannes (en provenance des WC, matières fécales et urines).

� Eaux industriellesLes eaux industrielles sont celles en provenance des diverses usines de

fabrication ou de transformation.

� Types de système d’assainissement, leurs avantages et inconvénients

Les systèmes d’assainissement les plus rencontrés sont :


Les systèmes d’assainissement les plus rencontrés sont :

- Le système séparatif

- Le système unitaire

- Le système pseudo-séparatif

- Le système individuel

� Système séparatif

� Deux réseaux : un réseau d’eaux usées et un réseau d’eaux pluviales

� La collecte séparative des eaux usées domestiques nécessite des ouvrages de section réduite en raison du volume limité des effluents.


ouvrages de section réduite en raison du volume limité des effluents. C’est un système économique si l’évacuation des eaux pluviales ne nécessite pas un autre réseau complet c’est à dire qu’elle puisse être réalisée en faisant un large appel au ruissellement dans les caniveaux.

� Système unitaire

Il s’impose lorsqu’il n’y a pas de possibilité de concevoiréconomiquement un réseau des eaux pluviales de surface, c’est àdire :

Si l’exutoire est éloigné des points de collecte.


� Si l’exutoire est éloigné des points de collecte.

� Lorsque les pentes du terrain sont faibles, ce qui imposede grosses sections aux réseaux d’égouts séparatifs.

Il est reconnu que le système unitaire est intéressant par sasimplicité, puisqu’il suffit d’une canalisation unique dans chaquevoie publique et d’un seul branchement pour chaque habitation.

� Système pseudo-séparatif

Les eaux météoriques y sont divisées en deux parties : � D’une part, les eaux provenant des surfaces de voiries qui s’écoulent par

des ouvrages conçus à cet effet : caniveaux, fossés, etc ...� D’autre part, les eaux des toitures, cours, jardins qui déversent dans le

réseau d’assainissement à l’aide des mêmes branchements que ceux des eaux usées domestiques.


Ce système est intéressant lorsque les surfaces imperméabilisées collectives(voiries, parking, etc ...) représentent une superficie importante avec de fortespentes.

Il constitue alors une alternative au réseau séparatif, en réduisant le nombrede branchements par habitation à un.

� Assainissement individuel

L’assainissement individuel est le système utilisé dans les zones urbaines àfaible densité dans lesquelles les eaux usées d’une habitation sont éliminées auniveau même de cette habitation ou à l’extérieur dans un terrain limitrophe

� Avantages et inconvénients des systèmes d’assainissement


Système d’assainissement

Avantages Inconvénients

Séparatif

- Permet d’évacuer rapidement les eaux- Assure à la STEP un fonctionnement

- Risques d’erreurs de branchement- Investissement important pour mise en Séparatif

- Assure à la STEP un fonctionnement régulier

- Investissement important pour mise en place de 2 réseaux

Unitaire

- Simple- Un seul réseau- Pas de risques d’erreur de branchement

- Dilution des eaux de la STEP en période pluvieuse (débit très variable)- Ouvrages importants

Pseudo-séparatif

- Eaux usées et eaux de ruissellement des habitations combinées- Pas de risques d’erreurs de branchement

- Investissement important pour mise en place de 2 réseaux

Individuel- Possibilité d’assainissement de zones de faible densité- Investissement réduit

- Risques de pollution des eaux souterraines

� Schémas des réseaux d’assainissementUn réseau d’assainissement est conçu comme un réseau ramifié.

On peut classer les diverses ossatures entre un nombre de schémas types :

� Le schéma perpendiculaireOn l’appelle également schéma à écoulement direct. Il convient par exemple


On l’appelle également schéma à écoulement direct. Il convient par exemple

aux réseaux des eaux de pluie en système séparatif

� Schéma d’équipement par déplacement latéralIl est également appelé schéma à collecteur latéral. Ses eaux sont recueillies

dans un collecteur parallèle au cours d’eau. Il permet de reporter l’effluent à

l’aval de l’agglomération. Son désavantage principal est qu’il nécessite

souvent des relèvements.


� Schéma d’équipement à collecteur transversal ou

obliqueLe ou les collecteurs orientés par rapport à la pente topographique et à la

direction de l’écoulement du cours d’eau comporte des égouts ramifiés ; ces

derniers reportent par gravité le débouché du réseau plus loin à l’aval que

dans le schéma précédent.


dans le schéma précédent.

� Schéma par zones étagées ou schéma par

interceptionLe schéma est une transposition du schéma par déplacement latéral, mais

avec multiplication des collecteurs longitudinaux ; il permet de décharger le

collecteur bas des apports en provenance du haut de l’agglomération.


� Schémas sectionnelsIls sont divisés en deux groupes :

� Schéma sectionnel à centre collecteur unique

Le réseau converge sur un centre. A partir de ce centre,


l’effluent est refoulé dans un émissaire de transport

� Schéma d’équipement radial (ou à secteurs multiples)

Le système comporte plusieurs schémas en éventail.

Les schémas sectionnels conviennent spécialement aux

régions uniformément plates. Le système séparatif s’applique

bien dans de tels schémas à cause de la multiplicité des

rejets.

�Généralités

�Eaux usées domestiques

Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux Chapitre 2: Evaluation des débits des eaux uséesusées

�Eaux usées industrielles

� Généralités:

Les calculs des débits d’eaux usées portent essentiellement sur l’estimation

des quantités et de la qualité de rejets liquides provenant des habitations et

des lieux d’activité.


Les eaux spécifiquement industrielles : eaux de refroidissement, de lavages

des produits ou résultant de certains processus, doivent théoriquement être

traitées, ou détoxiquées avant rejet dans le réseau.

D’une manière générale, les eaux usées sont d’origine :

� Domestique (y compris équipements publics)

� Industrielle

� Eaux usées domestiques

� Qualité des Eaux domestiquesLes eaux usées contiennent, en général, les matières polluantes que nouspouvons classer comme suit :� Des matières solides� Des nutriments,� Des métaux lourds et


� Des métaux lourds et� Des organismes pathogènes.

Matières solides:

C’est l’ensemble des matières en suspension et des sels dissous généralementexprimés en masse après évaporation de l’eau. Ces matières sont divisées endeux parties :

� Les matières en suspension qui flottent à la surface ou qui sont en suspension dans la masse d’un liquide et que l’on peut enlever par filtration.

� Les matières dissoutes et colloïdales contenues dans l’eau et obtenues par différence entre les matières solides et les matières en suspension.

Nutriments :

Ce sont des éléments essentiels à la croissance des plantes. Leur déversement

dans un cours d’eau favorise la croissance des plantes aquatiques indésirables.

Les deux nutriments les plus importants sont l’azote (N) et le phosphore (P).

Les eaux usées en contiennent de façon significative.

Organismes pathogènes :


Organismes pathogènes :

Les organismes pathogènes proviennent d’êtres humains infectés. Ils peuvent

causer des maladies telles que la diarrhée, le choléra, etc… Ils sont présentsen grand nombre dans les eaux usées.

Métaux lourds :

Les métaux lourds (Pb, Cd, Cr, etc) sont toxiques lorsqu’ils sont présents en

quantités appréciables. Ils peuvent nuire à la vie aquatique dans les cours

d’eau ou empêcher le fonctionnement normal des traitements biologiques. Ils

proviennent généralement des rejets industriels.

� Calcul des débits des eaux uséesLa production des eaux usées dépend de la consommation d’eau potable, dutaux de retour à l’égout Tres ainsi que du taux de branchement au réseaud’égout Trac. Elle est calculée comme suit :

Qm,EU = Tres x Trac x Qm,AEPAvec - Qm,AEP : consommation moyenne d’eau potable.


Le calcul des besoins de consommation d’eau potable se fait sur la base de laformule suivante :

Qm,AEP = qpb x Ppb + qAdm x Ptot + qInd x Ptot + ...

où Ppb : population branchée au réseau d’ eau potable Ptot population totale de la ville.qpb : dotation en eau de la population branchéeqAdm dotation des administrationsqInd dotation des industries

Ppb = TB x PtotTB : taux de branchement au réseau d’eau potable

Débit de pointe journalière :Le calcul du débit de pointe lors du jour de production maximale Qmax,j est fait en sebasant sur la pointe journalière relative à la consommation en eau potable. Ledébit maximal journalier se calcule de la manière suivante :

Qmax,j = Cpj x Qm,EU

Le coefficient de la pointe journalière, Cpj, est le rapport du volume moyend’eau potable des trois journées successives les plus chargées de l’année surle volume moyen annuel.


Débit de pointe horaire :Le débit de pointe horaire tient compte de la variation de la production eneaux usées lors d’une journée. Le débit maximal horaire de temps sec secalcule de la manière suivante :

Qmax,h = Cpj x Cph x Qm,EU24

Le coefficient de pointe horaire Cph se définit comme le rapport du débitmaximum dans l’heure la plus chargée QmaxEU sur le débit moyen journalierQm,EU.Le coefficient de pointe horaire est déterminé par la formule ci-dessous, en casd’absence de statistiques :

2;5,1;3)/(,

==≤+= baCphslQ

baCph

EUm

Le débit maximal de temps sec exprimé en l/s se calcule de la manièresuivante :

Qmax,EU = Cpj x Cph x Qm,EU (m3/j)x100024x3600

Expression générale du Débit de pointe horaire :L’expression générale de ce débit de pointe en tenant compte de la répartition


L’expression générale de ce débit de pointe en tenant compte de la répartitionspatiale des usagers de l’eau est :

Qmax,EU = Cpj x Cph x ΣΣΣΣ(Si x di x dNG) x Tres x Trac x 1 (l/s)24 x 3600

Cpj : coefficient de pointe journalièreCph : coefficient de pointe horaireSi : superficie (ha) du sous-bassin correspondant à la zone homogène idi : densité brute en hab/ha de la zone homogène iTrac : taux de branchement à l’égout Tres : coefficient de retour à l’égoutdNG : dotation en eau (l/j/hab.)

� Les eaux industrielles:Les eaux industrielles sont celles en provenance des diverses usines de

fabrication ou de transformation.

� Qualité des eaux industrielles


*Les eaux industrielles sont extrêmement variées selon le genre de l’industrie dont elles proviennent. Elles contiennent les substances les plus diverses, pouvant être acides ou alcalines, corrosives ou entartrantes à température élevée, souvent odorantes et colorées.

*Ces eaux peuvent nécessiter un prétraitement en usine car il faut éviter d’accueillir dans le réseau général, des eaux dont le traitement se révélerait difficilement compatible avec celui des effluents urbains.

� Quantités à évacuerLes quantités d’eau évacuées par les industries dépendent de plusieurs

facteurs :

� Nature de l’industrie

� Procédure de fabrication utilisée

� Taux de recyclage effectivement réalisé


Il ne peut donc être indiqué que des fourchettes de quantités évacuées, une étude étant à entreprendre dans chaque cas particulier.

En ce qui concerne le rapport du débit de pointe horaire au débit moyen horaire calculé sur le nombre d’heures de travail, celui-ci, se situe généralement, entre les valeurs 2 et 3.

� Application 2.1: Calcul des débits d’eaux usées de Béni Mellal

La population de la ville de Béni Mellal, d’après le recensement de l’année

1994 est de l’ordre de 140212 habitants


On demande de calculer pour les horizons 2010, 2015, 2020 et 2025 :

� Les besoins en eau moyens en m3/j

� Les débits moyens d’eaux usées de temps sec et les débits maximumsde temps sec en m3/j

Le taux d’accroissement de la population entre 1994 et 2000 est de 2,75% et entre 2000 et 2005 est de 2,53%.

Le taux de restitution à l’égout Tres : 80%.

Les hypothèses retenues pour ces calculs sont récapitulées sur le tableau suivant :


DESIGNATION 2005 2010 2015 2020 2025

POPULATION

TAUX D'ACCROISST (%) 2.53% 2.25% 1.93% 1.60% 1.60%

TAUX DE BRANCHT RESEAU AEP (%); TB 90% 92% 94% 96% 98%

DOTATIONS EN EAU POTABLE (l/j/hab.)

POPULATION BRANCHEE 70 75 80 80 80POPULATION BRANCHEE 70 75 80 80 80

ADMINISTRATIVE 10 12 15 15 15

INDUSTRIELLE 10 10 10 10 10

RESEAU EAUX USEES

Taux de raccordement à l'égout Trac (domestique) 75% 80% 85% 90% 95%

Taux de raccordement à l'égout Trac (Admnistratif + Industriel) 100% 100% 100% 100% 100%

Rapport EU parasites par rapport au Qmj (%) 20% 20% 20% 20% 20%

Coef de pointe Journalière; Cpj 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3

Coef de pointe horaire mesuré; Cph 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8

Solution 2.1


Solution 2.1

� Application 2.2:Calcul des débits d’eaux usées en tenant compte de la répartition spatiale des usagers

� Déterminer le débit de dimensionnement d’EU de chaque tronçon du collecteur B (voir tableau) en tenant compte de la répartition spatiale des usagers.

Les caractéristiques des bassins sont données dans le tableau ci-dessous :


Les caractéristiques des bassins sont données dans le tableau ci-dessous :

Nom du Collecteur Tronçon du N° Type Surface Taux DENSITE

collecteur BV Habitat [Ha] rempl(%) (hab/ha)

B

0-1 B1IO 3.85 23% 250

RF 1.96 8% 40

1-2 B2IO 5.9 23% 250

RF 6.75 8% 40

2-3 B3RF 7.54 8% 40

RN 11.04

3-5 B4 Souk 3.46



Dotation en eau domestique (l/j/hab) 65

Dotation en eau du souk (l/j/ha) 7000

Pointe horaire : 2.00

Pointe journalière : 1.30

Taux de branchement Eau potable 80%

Tres dom 0.8Tres dom 0.8

Tres ind. 0.8

Pourcentage des Eaux parasites par rapport au débit moyen

30%

Solution 2.2


Solution 2.2

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