Etude de modélisation hydraulique des réseaux ...ftp.sandre.eaufrance.fr/public/incoming/AERMC/Metadonnees AERMC_… · Etude modélisation hydraulique des réseaux intercommunaux

Syndicat Intercommunal d’assainissement de la Région

d’Albertville

Etude de modélisation hydraulique

des réseaux intercommunaux

d’assainissement du SIARA

CY00742

Siège social : Parc de l’île – 15/27 rue du Port – 92022 NANTERRE Cedex

Agence de CHAMBERY – Savoie Technolac- BP 318 – 73 337 LE BOURGET DU LAC

Tel : 04 79 26 46 00 – Fax : 04 79 26 46 08 – Mail : [email protected]

JUIL

LET

200

8

AUDIT DE LA STATION D’EPURATION ET ETUDE DE FAISABI LITE DE L’EXTENSION

SIARA Audit de la station d’épuration et étude de faisabilité de l’extension

Etude modélisation hydraulique des réseaux intercommunaux d’assainissement du SIARA

Safege Agence de Chambéry CY00742

CONCLUSIONS

PARTIE 1 : Audit de la station d’épuration du SIARA : Etat des lieux

L’audit de la station d’épuration apporte les conclusions suivantes :

� Sur la base d’effluents réellement traités la station d’épuration traite correctement les effluents entrants sur la filière ;

� Cependant une grande partie (10% de volume arrivants) est by-passée ;

� Le raccordement début 2008 de trois nouvelles communes ne peut qu’aggraver la situation.

Au niveau des installations :

� Le bassin d’orage est mal calé hydrauliquement et présente des signes de vieillissement au niveau du génie civil, causée par l’agressivité de l’air ambiant et des effluents : l’ouvrages est à abandonner ;

� Les ouvrages de pré-traitements ainsi que les tables d’égouttages sont sous-dimensionnés. Les bennes de stockage des sous-produits ne sont pas confinées. La désodorisation du bâtiment et des équipements n’est pas correcte : le bâtiment des pré-traitements/traitements des boues est à abandonner. La centrifugeuse et l’unité de préparation de polymères peut être réutilisée dans le cadre d’extension ;

� Le bassin d’aération (structure) peut être conservé moyennant la démolition des cloisonnements internes et reprise des passerelles et des turbines ;

� Le clarificateur est sous dimensionné. Il peut être conservé moyennant le renouvellement du pont racleur/suceur et la création d’un deuxième clarificateur ;

� Le bâtiment d’exploitation peut être conservé en tant qu’atelier. Il convient de construire un autre bâtiment d’exploitation pour les parties « propres » : bureaux, supervision, laboratoire,… ;

� La clôture du site est à changer ;

� Les voiries sont à re-qualifier en fonction du projet d’extension de la capacité du traitement.




PARTIE 2 : Situation transitoire 2008-2012

En attendant la mise en eau de l’extension de la station d’épuration. Plusieurs actions doivent être mises en œuvre afin de garantir le bon fonctionnement des installations existantes et permettre de respecter les normes de rejets de la station d’épuration.

� Il convient de maîtriser le débit de pointe entrant sur la file de traitement. Pour cela un détecteur de voile de boues sera installé dans le clarificateur. Ce détecteur sera réalisé aux variateurs de fréquence à installer sur les vis d’Archimède. Ce système permettra de palier aux dysfonctionnements hydrauliques actuels de la station d’épuration ;

� Pour faire face à l’augmentation de la charge apportée par les matières de vidange, il est préconisé de les injecter dans le silo de stockage de boues. Ainsi ces matières seraient traitées par la centrifugeuse et les seuls centrats rejoindraient la file de traitement de l’eau ;

� Pour faire face, durant la période de 2008 à 2012 aux by-pass d’effluents en entrée de la station d’épuration (10% des effluents arrivants), il est préconisé la mise en place d’un dégrilleur automatique sur le by-pass.

PARTIE 3 : Aménagements futurs

Il a été décidé la construction d’une station d’épuration neuve sur le site de la station actuelle de capacité nominale de 45 000 EH, compte-tenu du développement de l’urbanisation attendu.

Dans le cas où la structure du génie civil le permettra, il a été décidé de réutiliser le bassin d’aération et le clarificateur existants en tant que bassin tampon.

L’enveloppe prévisionnelle de ces travaux est la suivante :

� Station d’épuration : 10 840 000 €

� Bassin tampon : 3 620 000 €




TABLE DES MATIERES

PARTIE 1 Audit de la station d’epuration du siara : etat des lieux .......................1

1 Introduction..............................................................................................................2

1.1 Objectif de l’étude ...............................................................................................2

1.2 Contexte...............................................................................................................2

1.3 Données ayant servi à l’étude..............................................................................4

2 Charges traitées et sous-produits ...........................................................................5

2.1 Charges hydrauliques ..........................................................................................5

2.2 Charges organiques .............................................................................................6

2.3 Refus de dégrillage..............................................................................................7

2.4 Sables...................................................................................................................7

2.5 Graisses ...............................................................................................................8

2.6 Matières de vidange.............................................................................................8

2.7 Les boues.............................................................................................................9

3 Performances du traitement actuel ......................................................................10

4 Audit des installations ...........................................................................................12

4.1 Introduction .......................................................................................................12

4.2 Arrivée des effluents .........................................................................................12

4.3 Bassin tampon ...................................................................................................13

4.4 Vis de relevage ..................................................................................................13

4.5 Prétraitements....................................................................................................14

4.5.1 Dégrillage ..............................................................................................14

4.5.2 Déshuileur / dessableur..........................................................................15

4.5.3 Réception des matières de vidange........................................................16

4.5.4 Traitement des graisses..........................................................................17

4.6 Bassin d’aération / clarificateur.........................................................................17

4.6.1 Caractéristiques des ouvrages................................................................17




4.6.2 Dimensionnement théorique du couple bassin d’aération / clarificateur18

4.6.3 Bassin d’aération ...................................................................................22

4.6.4 Clarification...........................................................................................23

4.7 Traitement des boues.........................................................................................23

4.8 Autres ................................................................................................................24

PARTIE 2 Audit de la station d’épuration du SIARA : SITUATI ON TRANSITOIRE 2008-2012 ......................................................................................26

1 Introduction............................................................................................................27

2 Vérification de la capacité de traitement organique...........................................28

2.1 Caractéristiques des ouvrages (rappel)..............................................................28

2.2 Dimensionnement théorique du couple bassin d’aération / clarificateur ..........29

2.3 Conclusion.........................................................................................................31

3 Charge hydraulique...............................................................................................32

4 Aménagements proposés .......................................................................................34

PARTIE 3 Amenagements futurs.............................................................................35

1 Introduction............................................................................................................36

2 Hypothèses pour l’extension de la capacité de traitement .................................37

3 Proposition d’aménagements................................................................................38

4 Estimation de l’enveloppe du coût d’investissement ..........................................39




TABLE DES ILLUSTRATIONS

Figure 1-1 : Synoptique des réseaux et équipements du SIARA 4

Figure 1-2 : Débit journalier (moyenne mensuelle) traité par la station d’épuration 5

Tableau 1-1 : Volumes annuels 6

Tableau 1-2 : Evolution des charges organiques en entrée de STEP 6

Tableau 1-3 : Ratios des paramètres 7

Tableau 1-4 : Volumes de matières de vidange dépotés 8

Tableau 1-5 : Production mensuelle de boues 9

Tableau 1-6 : Comparatif production moyenne journalière de boues et de la moyenne des flux DBO5 et MEST en entrée de traitement 9

Tableau 1-7 : Résultats d’auto-surveillance 2005 à 2007 11




1

PARTIE 1

AUDIT DE LA STATION D’EPURATION DU SIARA : ETAT DES LIEUX




2

1

Introduction

1.1 Objectif de l’étude

Le Syndicat intercommunal d’assainissement de l’agglomération d’Albertville (SIARA) a confié à la société Safege une étude de modélisation hydraulique des réseaux intercommunaux d’assainissement du SIARA. Dans ce contexte SAFEGE a proposé de réaliser un audit sommaire de la station d’épuration intercommunale. L’objectif de cet audit est double :

� Partie1 : il s’agit d’évaluer le fonctionnement global actuel des installations sur la base des données existantes ;

� Partie 2 : il s’agit de proposer les aménagements à mettre en œuvre sur le site pour faire face aux évènements suivants :

� proposer des aménagements suite aux dysfonctionnements constatés au cours de la réalisation de la Partie 1,

� raccordement de 3 nouvelles communes au réseau du SIARA,

� identification des volumes d’eaux pluviales à traiter suite à la modélisation du réseau du SIARA et de ce fait identification des volumes à traiter par l’installation en temps sec et en temps de pluie.

La présente partie traite du fonctionnement actuel des ouvrages

1.2 Contexte

Le Syndicat intercommunal d’assainissement de l’agglomération d’Albertville regroupe les communes de :

� Albertville ;

� Gilly-sur-Isère ;

� Grignon ;

� Monthion ;




3

� Mercury ;

� Notre-Dame-des-Millières ;

� Pallud ;

� Plancherine ;

� Tournon ;

� Tours-en-Savoie ;

� Verrens-Arvey.

Au 1er janvier 2008 ces 11 communes ont été rejointes par :

� Frontenex ;

� Cléry ;

� Saint-Vital.

qui faisaient partie du Syndicat intercommunal d’assainissement de la région de Frontenex (SIARF).

Le SIARA est chargé du transport et du traitement des eaux usées de ces communes. La compétence du SIARA s’applique sur les collecteurs et les équipements actuels et à venir recevant les effluents de deux communes au moins. Les collecteurs et équipements sous la responsabilité du SIARA (configuration 2008) sont présentés sur la figure ci-après.




4

Figure 1-1 : Synoptique des réseaux et équipements du SIARA

1.3 Données ayant servi à l’étude

Outre les entretiens avec l’exploitant, Lyonnaise des Eaux, sur le site de la station d’épuration, les données ayant servi à la présente étude ont été les suivantes :

� Données d’auto-surveillance de l’exploitant 2005 à 2007 ;

� Mémoire justificatif constructeur (Degrémont, 1990) ;

� Régulation de l’aération, de la recirculation, dissociation aération, brassage (Suez, 6 mai 2003) ;

� Inventaire des interventions 2004 à 2007 ;

� Compte rendu d’activité 2006 (Lyonnaise des eaux, juin 2007).




5

2

Charges traitées et sous-produits

2.1 Charges hydrauliques

La figure ci-dessous présente les débits journaliers mensuels moyens traités par la station d’épuration du SIARA, au cours des 3 dernières années.

Figure 1-2 : Débit journalier (moyenne mensuelle) traité par la station d’épuration

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Janv Fév Mars Avr Mai Juin Juil Aou Sept Oct Nov Déc

Déb

it tr

aité

(m

3/j)

2005 2006 2007

On constate une faible variation saisonnière des débits, ainsi que leur relative constance au cours des 3 dernières années. On retrouve les forts épisodes pluvieux de l’été 2007 (juillet et août), ce qui confirme une forte influence de ces derniers sur les débits traités par la station d’épuration.

La moyenne de ces valeurs s’établit à environ 4 100 m3/j. Nous retiendrons cette valeur pour la présente étude.

Il convient cependant de s’interroger sur la part des eaux traitées par la station d’épuration, par rapport aux volumes apportés par les collecteurs. Le tableau ci-dessous présente les débits annuels traités et by-passés.




6

Tableau 1-1 : Volumes annuels

AnnéeVolume entrée STEP (m3/an)

Volumes traités

(m3/an)

Volumes by-passés (m3/an)

Taux volume by-passé/volume entrée STEP

2005 1 522 214 1 460 078 62 136 4%2006 1 634 964 1 479 487 155 477 10%2007 1 722 131 1 532 183 189 948 11%

On constate qu’au cours des années 2006 et 2007 près de 10% des volumes arrivant à la station d’épuration ont été by-passés. La consultation des données d’auto-surveillance montre que les épisodes de by-pass interviennent même lors du temps sec.

La station d’épuration by-passe une importante partie des effluents, y compris en temps sec. L’hydraulique au niveau de l’arrivée des effluents n’est donc pas satisfaisante.

2.2 Charges organiques

Le tableau ci-dessous résume l’évolution des charges organiques en entrée de station d’épuration, depuis les trois dernières années.

Tableau 1-2 : Evolution des charges organiques en entrée de STEP

Valeur DBO5 (kg/j) DCO (kg/j) MES (kg/j) N-NH4 (kg/j) N-NTK (kg/j) P-PT (kg/j)Mini 512 1 151 540 81 98 14Maxi 2 107 4 941 3 278 368 397 55

Moyenne 2005 1 250 2 791 1 112 210 290 39Moyenne 2006 1 293 2 742 1 227 210 284 37Moyenne 2007 1 363 2 745 1 307 211 284 35

On constate que l’amplitude de variation des paramètres DBO5, DCO, N-NH4, N-NTK et P-PT est de l’ordre de 4 depuis 3 ans. Cette amplitude est compatible avec les systèmes de traitement d’aération faible charge, avec un seul bassin d’aération.

Le paramètre MEST, subit des amplitudes plus importantes, du fait du caractère unitaire du réseau, donc fortement susceptible aux eaux de pluie et de ruissellement de voirie.

On constate également une augmentation annuelle de la charge à traiter (paramètre DBO5) ainsi qu’une baisse de la pollution phosphorée, principalement due à la diminution de la quantité des orthophosphates dans les lessives depuis ces dernières années.

Pour la suite du rapport nous retenons les valeurs moyennes de 2007, comme caractéristiques du fonctionnement actuel de l’installation.




7

L’analyse des différents ratios entre paramètres est présentée dans le tableau ci-dessous.

Tableau 1-3 : Ratios des paramètres

Ratio 2005 2006 2007 MoyenneDCO/DBO5 2,2 2,2 2,0 2,2

MEST/DBO5 0,9 1,0 0,9 0,9N-NTK/DBO5 0,24 0,23 0,21 0,23N-NH4/N-NTK 0,72 0,75 0,75 0,74

P-PT/DBO5 0,03 0,03 0,03 0,03

La lecture de ces données montre que l’effluent arrivant à la station d’épuration possède bien les caractéristiques d’un effluent de type domestique, biodégradable par un procédé de traitement biologique.

2.3 Refus de dégrillage

La station d’épuration est équipée de dégrilleurs à maille 10mm. La production annuelle de déchets compactés est la suivante :

� 2005 : 52,6 tonnes ;

� 2006 : 40,2 tonnes ;

� 2007 : 52,9 tonnes.

Les données de 2006 semblent anormalement basses, on retiendra en ordre de grandeur une production de 52,9 tonnes.

Pour une charge moyenne journalière de 1 363 kgDBO5/j, soit 22 717 EH/j, on obtient une production moyenne annuelle de 6,4 g/EH/an.

2.4 Sables

Les productions annuelles de sables issues du pré-traitement sont les suivantes :

� 2005 : 21,3 tonnes ;

� 2006 : 23 tonnes ;

� 2007 : 22,4 tonnes.

La production est relativement constante : 22,2 tonnes par an. Ce qui donne pour un volume annuel moyen de traitement de 1 500 000 m3 un ratio de 14,8 g de sable par m3 traité.




8

2.5 Graisses

Les productions annuelles de graisses issues du pré-traitement sont les suivantes :

� 2005 : 69,2 tonnes ;

� 2006 : 88,6 tonnes ;

� 2007 : 116,8 tonnes.

On constate une forte évolution des quantités de graisses produites. Ces données tiennent compte de la cuve de réception des graisses extérieures.

2.6 Matières de vidange

Le tableau ci-dessous présente les quantités de matières de vidange dépotées à la station d’épuration du SIARA.

Tableau 1-4 : Volumes de matières de vidange dépotés

2005 2006 2007Janvier 58 110 146Dévrier 23 102 213Mars 67 183 177Avril 260 235 217Mai 124 132 164Juin 170 91 157

Juillet 123 155 190Août 97 163 159

septembre 59 195 122Octobre 107 146 233

Novembre 80 133 182Décembre 108 156 174

Total 1276 1801 2134Concentration

moyenneDBO5 (g/l) 13,6 12,9 17,4DCO (g/l) 49,8 41,9 60MEST (g/l) 58,9 52,5 65,5N-NTK (g/l) 1,3 1 1,2P-PT (g/l) 0,5 0,4 0,4

Volume vidanges (m3/mois)Mois

On constate que les volumes des matières de curage augmentent très sensiblement chaque année. La typologie de ces matières évolue également. Même si la concentration en matières azotées et phosphorées reste relativement constante, on constate une forte augmentation de la concentration des paramètres DCO, DBO5 et MEST.

Avec la mise en place des SPANC, on s’attend dans les années à venir à voir une explosion des volumes de matières de vidange à traiter sur des stations d’épuration.




9

Ce point mérite une étude plus approfondie dans le cadre de la requalification afin de dimensionner correctement les volumes de stockage à mettre en œuvre.

2.7 Les boues

Le tableau ci-dessous présente les productions mensuelles de boues entre 2005 et 2007.

Tableau 1-5 : Production mensuelle de boues

t MS m3 t MS m3 t MS m3Janvier 34,6 188 32,4 154 32,4 195Février 39,8 174 40,9 175 28,7 129Mars 41,6 196 35,1 181 36,6 142Avril 33,9 158 27,6 115 42,7 184Mai 34,1 169 40,2 185 40,9 162Juin 35,6 173 38,6 167 45,9 206

Juillet 33,4 157 40,2 170 44 192Août 32,9 194 34,2 130 34,4 153

Septembre 36,3 171 28 133 36,3 136Octobre 41,3 235 31,1 135 48,2 226

Novembre 35,1 176 54,6 265 52,2 234Décembre 26,4 137 34,8 183 24,6 135

TOTAL 425,0 2128 437,7 1993 466,9 2094siccité 20,0% siccité 22,0% siccité 22,3%

Mois2005 2006 2007

On constate que la production de boues exprimée en tonnes de matières sèches progresse régulièrement. L’exploitant a cependant réussi à optimiser l’atelier de traitement des boues, puisque la siccité des boues stockée est passée de 20% à 22,3%, d’où une diminution du volume des boues globalement évacuées. Il est cependant probable que la siccité des boues produites n’augmentera plus : il s’agit d’une valeur déjà relativement haute en sortie de centrifugation. Par conséquent le volume de boues produites continuera à augmenter dans les années à venir.

Afin de vérifier la pertinence des quantités de boues produites, il convient de faire le rapprochement entre ces dernières et la moyenne journalière des flux de DBO5 et MEST en entrée de station d’épuration. Le tableau ci-dessous présente ces résultats.

Tableau 1-6 : Comparatif production moyenne journalière de boues et de la moyenne des flux DBO5 et MEST en entrée de traitement

Paramètre 2005 2006 2007boues : kgMS/jour 1164 1199 1279

moyenne (DBO5, MES)/jour 1181 1260 1335écart : moyenne/boues 1% 5% 4%

Les résultats sont cohérents et permettent de confirmer un bon fonctionnement épuratoire de l’installation.




10

3

Performances du traitement actuel

La station d’épuration du SIARA est une installation soumise à autorisation préfectorale au titre de la loi sur l’Eau.

L’arrêté d’autorisation est en cours de modification dans le cadre du nouveau dossier d’autorisation réalisé récemment sur le système comprenant les réseaux et la station.

Faute de connaître ce jour les objectifs de réductions de flux (qui seront fixés par le service de Police de l’Eau à l’issue de l’instruction du dossier d’autorisation), on peut provisoirement regarder les performances de l’installation pour les critères suivants :

� DBO5 : valeurs de l’arrêté 22 juin 2007, soit 25 mg/l ;

� DCO : valeurs de l’arrêté 22 juin 2007, soit 125 mg/l ;

� MEST : valeurs de l’arrêté 22 juin 2007, soit 35 mg/l.

En ce qui concerne l’azote, même si l’Isère ne se situe pas dans une zone réputée comme sensible, il est fort à parier que le nouvel arrêté impose une obligation sur la qualité du traitement de l’azote en termes d’azote global et non plus d’azote Kjeldal uniquement.

En effet de récents écrits emmenant des services de Police de l’Eau, attirent l’attention sur une suraccumulation de nitrates dans l’Arly, affluent de l’Isère.

Nous proposons de comparer l’efficacité du traitement sur un objectif futur de N-NGL fixé à 15 mg/l au rejet, soit 7,5 mg/l de N-NTK et 7,5 mg/l de N-NO3.

Il n’y a pas de contrainte sur les paramètres phosphorés.

Le tableau ci dessous présente les résultats de l’auto-surveillance (24 bilans annuels) pour les années 2005 à 2007.

Rappel : l’autosurveillance impose actuellement 24 bilans annuels. La conformité pour chaque paramètre est jugée comme suit :

� DBO5, DCO et MEST : 3 échantillons au maximum non conformes ;

� Azote : respect de la norme en moyenne annuelle.




11

Tableau 1-7 : Résultats d’auto-surveillance 2005 à 2007

DBO5 DCO MEST N-NTK N-NO3 N-NGL DBO5 DCO MEST N-NTK N-NO3 N-NGL DBO5 DCO MEST N-NTK N-NO3 N-NGL25 mg/l 125 mg/l 35 mg/l 7,5 mg/l 7,5 mg/l 15 mg/l 25 mg/l 125 mg/l 35 mg/l 7,5 mg/l 7,5 mg/l 15 mg/l 25 mg/l 125 mg/l 35 mg/l 7,5 mg/l 7,5 mg/l 15 mg/l

5 47 8 5 5 10 6 30 8 3 11 13 8 43 22 3 1 515 56 38 5 2 7 5 41 21 6 1 6 6 48 15 5 1 75 44 2 5 1 6 5 44 5 8 0 8 3 35 10 3,5 7,2 112 23 2 5 6 11 6 57 12 5 0 5 3 32 5 1,4 11 125 15 3 7 1 8 5 48 5 3 1 4 4 30 10 1,2 19 204 39 4 7 1 8 5 65 8 3 13 16 5 41 8 3,9 1,6 63 42 3 11 1 12 3 30 7 2 12 14 6 48 8,4 7,5 0,6 83 11 5 1 2 3 6 51 5 8 1 9 10 71 18 21 0,3 215 47 7 6 0 6 5 38 6 5 9 64 40 38 1,2 395 33 6 4 0 4 8 30 6 3 4 47 10 3,5 0,3 48 56 14 4 0 4 4 30 8 13 3 35 7 2,7 1,9 55 39 15 4 0 4 5 37 11 16 3 45 4,8 2,6 11 145 31 2 2 0 2 5 36 8 25 0 25 4 30 9 4,3 0,4 55 26 5 2 0 2 5 30 6 3 1 4 3 30 7 2,8 2,4 56 15 5 3 0 3 5 30 12 3 5 8 3 38 8 7,1 7,5 155 44 9 9 1 10 5 34 2 5 1 6 4 35 8,8 2,8 3,1 65 32 5 7 0 7 3 30 3 5 0 5 3 30 4 3,4 1 42 30 5 5 0 5 3 30 2 8 0 8 3 30 5,4 3 1,2 46 32 7 3 1 4 6 30 2 11 2 13 3 30 5 5,3 1,2 78 30 3 4 1 5 3 32 5 2 2 4 3 34 5,8 11 0,3 118 30 3 5 1 6 3 30 4 4 1 5 3 30 7,4 9,1 0,4 105 30 3 6 1 6 3 30 6 3 2 4 3 30 5 4,2 2,3 71 30 2 1 9 10 6 45 10 7 1 8 4 30 12 7,5 1,1 95 44 2 4 1 5 9,6 52 25 3,6 2,9 7

OK OK OK OK Moyenne : 6 OK OK OK OK Moyenne : 9 OK OK OK OK Moyenne : 10

2005 2006 2007

On constate que sur la base des charges actuellement traitées, la station d’épuration respecte les objectifs de réduction des flux qui risquent d’être imposés dans le nouvel arrêté d’autorisation. Cependant, cette situation ne tient pas compte :

� Du by-pass de près de 10% des volumes en tête de station ;

� Des by-pass actuels par temps constatés au niveau des déversoirs d’orage ;

� Du raccordement depuis début 2008 des communes de Frontenex, Cléry et Saint-Vital.




12

4

Audit des installations

4.1 Introduction

La station d’épuration a été mise en service en 1992. Si l’on considère que la mise en service de la nouvelle unité de traitement n’interviendra qu’à l’horizon 2010, à cette époque la station d’épuration aura donc 18 ans.

On considère communément que les stations d’épuration sont construites pour être amorties sur 20 ans. Par conséquent, hormis des ouvrages ou équipements particulièrement intéressants pour la suite, il ne sera pas envisagé de reconduire des ouvrages ou installations pour 20 ans de plus…

4.2 Arrivée des effluents

La station d’épuration possède trois collecteurs d’amenée des effluents :

� Un collecteur de transport de la rive droite qui aboutit au bassin tampon ;

� Le nouveau collecteur de la rive droite posé en 2007, qui achemine désormais les effluents des communes de Frontenex, Cléry et Saint-Vital. Ce dernier aboutit également dans le bassin tampon ;

� Un refoulement transportant les effluents de la rive gauche, qui aboutit à l’arrivée des vis de relevage du bassin tampon.




13

4.3 Bassin tampon

Le bassin tampon possède un volume utile de 380 m3. Il est couvert mais non désodorisé. L’ouvrage est brassé à l’aide d’un agitateur rapide de 5 kW, soit une puissance unitaire de 13 W/m3 ce qui est insuffisant : il convient de retenir un ratio de 25 W/m3 soit une puissance globale de 9,5 kW.

Compte tenu de la configuration géomètrique du bassin, un seul agitateur ne permet pas d’assurer une mise en suspension optimale des effluents.

L’ouvrage est muni d’un by-pass. L’exploitant confirme que le bassin d’orage by-pass régulièrement les effluents, y compris en temps sec. Son volume et sa configuration ne sont donc pas adaptés à la configuration hydraulique du système réseau / station d’épuration.

L’ouvrage présente des signes de dégradation des bétons et d’usures du à l’attaque de l’H2S des effluents stockés (à cause de l’absence de ventilation).

Compte tenu de son insuffisance hydraulique, l’ouvrage ne sera pas conservé.

4.4 Vis de relevage




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La station d’épuration a été dimensionnée pour les caractéristiques hydrauliques suivantes :

� Débit journalier de temps sec : 6 350 m3/j ;

� Débit de pointe : 480 m3/h.

Elle est équipée de deux vis d’archimède de capacité unitaire 500 m3/h fonctionnant sur deux vitesses de transfert (qui correspondant à 250 et 500 m3/h). Les vis sont localisées dans le bassin tampon. La conception du génie civil ne permet cependant pas un isolement complet d’une vis en vue d’intervention pour maintenance.

D’autre part, comme le refoulement des communes du SIARA de la rive gauche de l’Isère, trouve son exutoire au sommet des vis de relevage, la station d’épuration est alimentée au-delà de sa capacité hydraulique de pointe.

De ce fait en périodes pluvieuses, l’exploitant est obligé de réduire le débit de relevage de la vis en fonctionnement afin de ne pas dépasser le débit nominal. Le relevage fonctionne alors en petite vitesse, soit 250 m3/h, ce qui conduit aux déversements via le trop plein de cet ouvrage.

La conception des collecteurs d’arrivée et la régulation tampon/relevage sont à reprendre intégralement.

4.5 Prétraitements

4.5.1 Dégrillage

Le SIARA a mis en place en 2005, deux dégrilleurs automatiques de maille 10 mm, positionnés chacun dans un canal d’approche de largeur 50 cm. Chaque dégrilleur peut traiter 100% du débit de pointe. Le convoyeur des déchets été également remplacé à cette époque. Le compacteur est quant à lui d’origine.




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La maille retenue est convenable pour les systèmes de prétraitement et le traitement biologique qui suit.

La largeur du canal est cependant insuffisante pour la capacité hydraulique théorique de la station : une largeur de 1 mètre par canal est en général prise pour cette gamme de débit. Un canal dont la largeur est insuffisante, provoque des vitesses accrues des effluents arrivant sur les dégrilleurs. Ceci risque de provoquer des colmatages excessifs et une usure prématurée du système de raclage.

Les refus compactés sont stockés dans une benne de 10 m3. La production des refus dégrillage est en moyenne sur une année de 52,9 tonnes, soit environ 26 m3 (en considérant une densité du produit égale à 2). La benne n’est évacuée que trois fois dans l’année. La capacité de stockage est trop importante : elle génère une émanation de produits dans l’atmosphère pouvant être prohibitive par rapport à la réglementation sur les conditions d’hygiène et de sécurité vis-à-vis des odeurs (Valeurs moyennes d’exposition et Valeurs Limites d’exposition). En effet la ventilation du local des pré-traitements ne semble pas être convenable : pas d’aspiration au ras du stockage des sous-produits, capacité d’extraction d’air insuffisante.

On préfèrera un stockage dimensionné pour une autonomie d’un mois maximum, soit 2 m3 environ.

L’hydraulique du dégrillage et le stockage des refus sont donc à revoir.

4.5.2 Déshuileur / dessableur

Les effluents dégrillés sont ensuite dirigés vers un deshuileur / dessableur cylindrique et tronconique, raclé en surface.

Les caractéristiques de l’ouvrage sont les suivantes :

� Diamètre utile : 5 m ;

� Surface utile : 19,6 m2 ;




16

� Volume utile : 50 m3 ;

� Hauteur droite : 1,25m ;

� Hauteur tronconique : 2,82m.

La charge surfacique pour le débit de pointe théorique est de 500 / 19,6 = 25,5 m/h, ce qui est trop important (valeur à ne pas dépasser 18 m/h, soit un diamètre utile nécessaire de 6 m pour cet ouvrage).

Compte tenu du fait que le refoulement de la rive gauche arrive au niveau du dégrillage, le débit réel de pointe est donc supérieur au 500 m3/h théoriques. De ce fait le deshuileur / dessableur est alimenté à une charge surfacique supérieure à 25,5 m/h.

L’ouvrage est donc sous-dimensionné. Cela a pour conséquence un mauvais rendement sur la rétention des graisses, qui se retrouvent véhiculées dans le système de traitement biologique. Une surconsommation d’air est alors nécessaire afin de dégrader cette pollution.

Cet étage de traitement est à revoir complètement.

Les sables sont extraits via pompage vers un classificateur, puis stockés en benne avant évacuation.

4.5.3 Réception des matières de vidange

La station dispose de d’une bâche unique de réception de matières de vidange de 15 m3, munie d’un broyeur. En 2007 l’exploitant a comptabilisé 204 jours d’injection de matières de vidange dans le bassin d’aération.

Ces éléments permettent de tirer les conclusions suivantes :

� Il manque une bâche de stockage final de matières de vidange, située après la fosse de réception de 15m3. En effet en cas de doute sur la qualité du produit




17

réceptionné, l’exploitant doit avoir la possibilité d’isoler une livraison, sans pour autant perturber les autres livraisons ;

� Il convient de dimensionner la bâche de stockage définitive en fonction des besoins locaux à identifier (y compris le recensement des assainissements non collectifs). Il est usuel sur cette gamme de station d’épuration de disposer d’une bâche de stockage de 100m3.

Sur la base de l’année 2007 on constate une réception de 2134 m3 avec une concentration moyenne de 17,4 gDBO5/l. Si l’on considère que les livraisons ont eu lieu durant 204 jours cela donne une charge journalière moyenne de 182 kg DBO5/j. Ce qui représente près de 14% de la pollution des effluents traités en moyenne.

Il conviendra dans le cadre de l’extension de la station d’épuration d’intégrer cette charge polluante dans la capacité nominale de l’installation.

4.5.4 Traitement des graisses

Il s’agit dans les faits d’un ouvrage « provisoire » mis en place par l’exploitant en vue d’épaissir les graisses issues du deshuileur / dessableur et les graisses extérieures dépôtées. Les graisses sont simplement égouttées dans une benne filtrante de capacité 10m3. Les jus sont envoyés au poste toutes eaux.

Compte tenu de la quantité des graisses évacuées en 2007 (116,8 tonnes) et du fait de l’augmentation régulière de cette quantité, il semble impératif d’étudier dans le cadre de l’extension de la station d’épuration, la mise en place d’un réacteur biologique de traitement des graisses comprenant :

� Les graisses issues du déshuileur / déssableur ;

� Les graisses extérieures.

4.6 Bassin d’aération / clarificateur

4.6.1 Caractéristiques des ouvrages

Les ouvrages possèdent les caractéristiques suivantes :

Bassin d’aération :

� Forme « anneaux olympiques », flux piston ;

� Volume utile : 5 450 m3 ;

� Hauteur d’eau utile : 3m ;




18

� Nombre de turbines : 5 ;

� Puissance unitaire : 45 kW ;

� Temps de fonctionnement des turbines : 15 heures/j (régulation sur horloge) ;

� Concentration moyenne dans le bassin d’aération : Cba = 4,5 g/l ;

� Concentration moyenne des boues recirculées : Cr = 6 g/l ;

� Indice de boues : Ib = 150 – 200 (indice de Mohloman difficilement atteignable), on considère un Im = 175.

Clarificateur :

� Diamètre : 28 m ;

� Pont : radial sucé ;

� Hauteur moyenne : 3 m ;

� Volume : 1 845 m3 ;

� Re-circulation : deux pompes, débits réels : 290 et 450 m3/h.

4.6.2 Dimensionnement théorique du couple bassin d’aération / clarificateur

Le calcul ci-après représente la situation moyenne afin de vérifier le bon dimensionnement des ouvrages et équipements.

Le cycle d’aération dure 15 heures par jour. Comme la mise en service des turbines n’est pas simultanée, on considère en première approche que durant ces 15 heures la biomasse est bien mélangée et donc que la concentration de l’effluent qui part vers le clarificateur via la lame déversante est de 4,5 g/l. On considère en première approche que les périodes suivant immédiatement l’arrêt de toutes les turbines, durant les quelles on déverse vers le clarificateur des effluents à 4,5 g/l, sont, en cumulé de l’ordre de 2 heures.

Ainsi la concentration moyenne journalière dans le bassin d’aération est de Cba’ = 4,5 x (15+2)/24 = 3,2 g/l.

Equilibre des masses :

On considère que 90% de la pollution arrive sur 16 heures, ainsi le débit de référence pour les calculs est Qref = 0,9 x (4 100 /16) = 230 m3/h.

Le débit de recirculation pour la plus grande pompe est de Qr = 450m3/h

L’équation de l’équilibre des masses s’écrit : (Qref + Qr) x Cba’ = Qr x Cr




19

Ce qui donne Cr = 4.8 g/l

L’exploitant nous a signalé que cette valeur variait en réalité entre 5 et 6 g/l. Les hypothèses émises ci-dessus sont donc cohérentes.

Temps de séjour dans le clarificateur :

Temps de concentration Ts (Cr) = π10

175328

8,4

x = 20 min

Temps de concentration Ts (Cba’) = π10

175328

2,3

x = 5 minutes

Temps de séjour des boues dans le clarificateur est de Ts clarif = 20 – 5 = 15 minutes

Le temps de séjour théorique est correct. Cependant, lors de la campagne de mesures réalisée en 2003, l’exploitant a mis à jour la défaillance du pont racleur au niveau du raclage et des tubes suceurs. Des mesures de potentiel redox ont démontré des zones de stagnation de boues. Le pont est donc à renouveler.

La vitesse ascensionnelle dans le clarificateur est de 500m3/h / 616m2 = 0,81 m/h

Cette vitesse est trop importante. Comme nous l’avons vu le débit de pointe réel est supérieur à 500 m3/h du fait de l’arrivée des effluents de la rive gauche de l’Isère en amont des vis de relevage.

Pour une charge massique de Cm = 0,07 et un objectif de traitement N-NGL1, la vitesse ascensionnelle maximale à ne pas dépasser est de 0,8 m/h

Le clarificateur est donc sous-dimensionné hydrauliquement. On le constate dans les fait avec de fréquents départs de boues.

Masse de boues dans le clarificateur :

Mclarif = (Qref + Qr)xCba’x(Ts clarif/60) = 544 kg MS

Concentration moyenne des boues dans le clarificateur :

Cclarif = (2xCba’ + Cr) / 3 = 3,7 g/l

Volume moyen du lite de boues dans le clarificateur :

Vbclarif = 544/3,7 = 147 m3

Soit pour une surface utile de 616 m2, une hauteur de voile de boue de 24cm




20

Masse du boue système :

La masse de boues du système correspond à la somme des masses de boues présentes dans le bassin d’aération et dans le clarificateur.

Msyst = Vba x Cba + Mclarif = 5 450 x 4,5 + 544 = 25 069 kg MS

Charge massique :

La charge massique moyenne est la suivante (hypothèse MVS/MS = 75%)

Cm = DBO5/(Msyst x 75%) = 1 300 / 25 069 x 0.75 = 0,07

Production de boues :

Prod boues = Mmin + Mmvdur + Msynthèse,

Avec :

� Prod boues : production journalière de boues en kg/j ;

� Mmin : part minérale égale à 15% de MES en entrée ;

� Mmv dur : part due aux matières volatiles dures soit 10% des MV de l’effluent brut, avec MV/MES = 0,85 ;

� Msynthèse : boues de synthèse biologique = (0,8 +0,2logCm)xDBO5entrée.

On obtient :

� Mmin = 0,15x(1300x0,9) = 176 kg/j;

� Mmv dur = 0,1x0,85x(1300x0,9) = 100 kg/j;

� Msynthèse = 0,57x1300 = 741 kg/j ;

� Prod boues = 176 + 100 + 741 = 1 017 kgMS/j;

� Avec MVS/MS = 741/1017 = 73%.

Ce résultat est globalement cohérent avec le tableau de 1-6 présentant la moyenne journalière de production de boues entre 2005 et 2007

L’âge de boues du système est de 25 069 / 1017 = 25 jours ce qui est largement suffisant pour un objectif de type NGL1.

Besoins en oxygène :

� Azote en entrée : 0,23x1300 = 299 kg/j ;




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� Azote assimilé par les boues : 10% x MVS/MS x Prod boues = 0,1x0,73x1017 = 74 kg/j ;

� N-NTK autorisé au rejet : 7,5g/m3 x 4100m3/j =30 kg/j ;

� N-NGL autorisé au rejet : 7,5g/m3 x 4100m3/j = 30kg/j.

Les besoins journaliers en oxygène sont les suivants :

� Respiration endogène : 0,07xMvsyst = 0,07x0,73x25069 = 1 280 kgO2/j ;

� Besoins métabolisme : 0,7xDB05 = 0,7x1300 = 910 kgO2/j ;

� Besoins pour la nitrification : (299 – 74 – 30)x4,5 = 877 kgO2/j ;

� Restitution dénitrification : (299 – 74 – 30 – 30)x2,7 = 446 kgO2/j.

Le besoin journalier en oxygène est de 1 280 + 910 + 877 – 446 = 2 621 kgO2/j

Si l’on considère que les périodes de pointe durent 10 heures, alors le besoin en oxygène en période de pointe est de 1280/24 + 910/10 + 877/10 = 232 kgO2/h

La station d’épuration est équipée de 5 turbines de surface de 45 kW, possèdant un coefficient de transfert eau/boues de 0,7 et un apport spécifique brut de 1,6, soit une capacité d’oxygénation de 5x45x0,7x1,6 = 252 kgO2/h.

Les besoins d’apport en oxygène sont donc globalement satisfaisants.

Energie de brassage :

Le calcul ci-dessous permet de vérifier si la puissance des turbines est suffisante pour assurer un bon brassage de la liqueur.

� Concentration dans le bassin d’aération : 4,5 g/l ;

� Puissance unitaire des turbines : 45 kW ;

� Hauteur liquide de référence : Href = 3,5 m ;

� Hauteur liquide réelle : H = 3m ;

� Besoins pour le brassage : 0,3 kWh/j/m3 de bassin.

L’énergie de brassage nécessaire est donc de 0,3x5 450 = 1 635 kWh/j.

Sur la base de fonctionnement de chacune des 5 turbines durant 15 heures par jour, on obtient une énergie apportée de 5x45x15 = 3375 kWh/j.

Même si théoriquement l’énergie de brassage est suffisante, la campagne de mesure réalisée dans le cadre de l’audit de la station d’épuration par l’exploitant a mis à jour les éléments suivants :




22

� Compte tenu de la configuration très « originale » de l’ouvrage, il existe des zones mortes où s’accumulent des boues en phase d’anaérobiose ;

� Le cloisonnement interne, aggrave la mauvaise homogénéisation de la liqueur.

4.6.3 Bassin d’aération

La puissance des turbines mise en place est suffisante pour assurer l’aération et le brassage du bassin d’aération. Cependant la configuration interne de l’ouvrage empêche les turbines de réaliser correctement ces deux fonctions.

Afin d’optimiser la situation deux axes de réflexion peuvent être envisagés :

� Mise en place de plusieurs agitateurs immergés afin d’améliorer le mélange de la liqueur et donc par conséquent la diffusion de l’oxygène. Cette solution ne résout pas la problématique de la géométrie de l’ouvrage ;

� Une démolition des chicanes internes et reprise des supports des passerelles. Cette solution permet également d’envisager la conservation de cet ouvrage dans le cadre de l’extension de la station d’épuration.




23

4.6.4 Clarification

L’ouvrage de clarification étant sous-dimensionné, il convient d’envisager la construction d’un deuxième clarificateur permettant ainsi de réduire la vitesse ascensionnelle sur chacun des ces ouvrages. Cette solution permet également de fiabiliser la station d’épuration permettant des interventions d’entretien sur un des deux clarificateurs durant un fonctionnement courant, sans by-passer l’installation.

Le pont racleur/suceur est à renouveler.

4.7 Traitement des boues

La filière de traitement des boues est la suivante :

� Deux pompes d’extraction des boues de débit unitaire 10 m3/h ;

� Deux tables d’égouttage de largeur unitaire 1m ;

� Stockage tampon de 540 m3;

� Deshydratation des boues par centrifugation DN400 ;

� Stockage dans 2 bennes de 2 x 10m3.




24

La production de boues moyenne hebdomadaire est la suivante : 7 x 1 280 kgMS/j x 6 kg/m3 = 1 493 m3/semaine sortie clarificateur.

Durant les jours ouvrables cela correspond à un besoin de traitement de 1 493/5 = 299 m3/j, soit pour une capacité de traitement de 20m3/h sur les deux tables, un fonctionnement de 15 heures par jour et par table.

L’exploitant nous a confirmé que les tables fonctionnement 15 heures par jour. Le temps de fonctionnement des tables est trop important. Il conviendra dans le cadre de l’extension de la station d’épuration, si le principe d’épaississement par table d’égouttage est retenu, de prévoir le remplacement de ce matériel par deux machines de largeur de toile unitaire de 1,5m au minimum.

Les boues épaissies sont stockées avant déshydratation. Leur concentration est en moyenne de 60g/l.

La production journalière des boues épaissies étant de 1 280/60 = 21 m3, l’exploitant dispose d’une autonomie de stockage tampon/homogénéisation de 540/21 = 25 jours ce qui est largement suffisant.

La centrifugeuse a été mise en place en 2003, le temps de fonctionnement de la machine est de 6h/j soit 30 heures par semaine.

La centrifugeuse étant gérée par automate, elle peut être actionnée en dehors de la présence humaine. Compte tenu de la présence de la bâche d’homogénéisation, on peut envisager un temps de fonctionnement jusqu’à 100 heures par semaine.

L’unité de déshydratation ainsi que l’unité de préparation de polymères et l’automate pourront être réutilisées dans le cadre de l’extension de la station d’épuration.

4.8 Autres

Le bâtiment d’exploitation est très exigu. Pour autant la place disponible pour les ateliers est suffisante.

Les autres locaux du bâtiment d’exploitation sont les suivants :

� Salle de supervision : exigue ;

� Laboratoire : matériel vieillissant ;

� Vestiaires/WC : exigus.

Nous proposons, dans le cadre d’extension de la station d’épuration de conserver ce bâtiment en tant qu’atelier, moyennant un ré-aménagement interne des locaux.

La clôture de la station d’épuration est à remplacer dans son intégralité : grillage simple torsion présentant des traces d’oxydation, y compris les poteaux de soutien.




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Enfin la voirie devra être re-qualifiée en fonction de l’implantation des nouveaux ouvrages et des contraintes du Plan de Prévention des Risques d’Innondation.

Il convient de signaler qu’une étude de la désodorisation des installations est à mener. Le filtre à charbon actif mis en place récemment par l’exploitant ne peut permettre d’assurer la qualité de l’air traitée pour le voisinage. A noter que de plaintes ont été déjà enregistrées dans ce sens.

Une ventilation efficace des ambiances de travaille passe également par :

� Un capotage au ras des canaux véhiculant les effluents bruts ;

� Une mise en place de bennes fermées et désodorisées pour les refus de l’épuration : refus de dégrillage, sables, graisses et boues ;

� Une désodorisation des unités de stockage des graisses et matières de vidange ;

� Un taux de renouvellement d’air adapté à chaque local selon sa destination (file eau, file boues, locaux électriques,…).

Quelle que soit la filière de traitement retenue une désodorisation efficace ne pourra être réalisée que par :

� Un module de filtre biologique suivi par une unité d’affinage sur charbon actif ;

� Deux ou trois tours de lavage chimique.




26

PARTIE 2

AUDIT DE LA STATION D’EPURATION DU SIARA : SITUATION TRANSITOIRE 2008-

2012




27

1

Introduction

L’objectif de la présente partie de l’audit est de présenter les éventuelles adaptations à apporter aux installations existantes afin de garantir le respect de normes de rejet malgré le raccordement des communes : Frontenex, Cléry, Saint Vital et cela avant d’engager l’opération d’extension de la station d’épuration prévue pour 2012.

Pour ce faire nous avons attendu l’obtention des résultats d’auto-surveillance de la station d’épuration pour la période de janvier à mars 2008.

L’analyse de ces données à montré que :

� les volumes et charges traitées étaient inférieurs à ceux des mêmes périodes des années antérieures, alors que les trois communes citées ci-dessus n’étaient pas encore raccordés ;

� la station d’épuration a by-passé 30% des volumes arrivants, contre 10% des années précédentes, sur la même période ;

� les bilans d’autosurveillance n’étaient donc pas exploitables.

Afin de vérifier le comportement de la station d’épuration face aux nouveaux raccordés, nous nous sommes donc basés sur les résultats des campagnes de mesures sur le réseau réalisés au cours de la modélisation.

Les résultats de ces mesures sont les suivants :

� charge à traiter : 1 400 kg DBO5/j (contre 1 300 kg DBO5/j prise lors de la première partie de l’étude) ;

� volume d’eaux claires parasite de 30%. L’augmentation de la charge à traiter, liée au raccordement des nouvelles communes représente donc un volume journalier de temps sec de 100/0,06 x 150 x 1,3 = 325 m3/j. Le volume journalier pris en compte des calculs est donc de 4 100 m3/j (donnée de la première partie de l’étude) + 325 m3/j = 4 425 m3/j.




28

2

Vérification de la capacité de traitement organique

Dans ce chapitre nous vérifions la compatibilité du fonctionnement du couple bassin d’aération / clarificateur pour les nouvelles conditions de fonctionnement à savoir :

� charge à traiter : 1 400 kg DBO5/j ;

� débit journalier de temps sec : 4 425 m3/j.

2.1 Caractéristiques des ouvrages (rappel)

Les ouvrages possèdent les caractéristiques suivantes :

Bassin d’aération :

� Forme « anneaux olympiques », flux piston ;

� Volume utile : 5 450 m3 ;

� Hauteur d’eau utile : 3m ;

� Nombre de turbines : 5 ;

� Puissance unitaire : 45 kW ;

� Temps de fonctionnement des turbines : 15 heures/j (régulation sur horloge) ;

� Concentration moyenne dans le bassin d’aération : Cba = 4,5 g/l ;

� Concentration moyenne des boues recirculées : Cr = 6 g/l ;

� Indice de boues : Ib = 150 – 200 (indice de Mohloman difficilement atteignable), on considère un Im = 175.

Clarificateur :

� Diamètre : 28 m ;

� Pont : radial sucé ;




29

� Hauteur moyenne : 3 m ;

� Volume : 1 845 m3 ;

� Re-circulation : deux pompes, débits réels : 290 et 450 m3/h.

2.2 Dimensionnement théorique du couple bassin d’aération / clarificateur

Le cycle d’aération est conservé, à savoir 15 heures par jour. La concentration de l’effluent qui part vers le clarificateur via la lame déversante est conservée à 4,5 g/l. On considère en première approche que les périodes suivant immédiatement l’arrêt de toutes les turbines, durant les quelles on déverse vers le clarificateur des effluents à 4,5 g/l, sont, en cumulé de l’ordre de 2 heures.

Ainsi la concentration moyenne journalière dans le bassin d’aération est de Cba’ = 4,5 x (15+2)/24 = 3,2 g/l.

Equilibre des masses :

On considère que 90% de la pollution arrive sur 16 heures, ainsi le débit de référence pour les calculs est Qref = 0,9 x (4 425 /16) = 249 m3/h.

Le débit de recirculation pour la plus grande pompe est de Qr = 450m3/h

L’équation de l’équilibre des masses s’écrit : (Qref + Qr) x Cba’ = Qr x Cr

Ce qui donne Cr = 5 g/l

Temps de séjour dans le clarificateur :

Temps de concentration Ts (Cr) = π10

175328

8,4

x = 23 min

Temps de concentration Ts (Cba’) = π10

175328

2,3

x = 5 minutes

Temps de séjour des boues dans le clarificateur est de Ts clarif = 23 – 5 = 18 minutes

Le temps de séjour théorique est correct.

La vitesse ascensionnelle dans le clarificateur est de 500m3/h / 616m2 = 0,81 m/h

Pour une charge massique de Cm = 0,07 et un objectif de traitement N-NGL1, la vitesse ascensionnelle maximale à ne pas dépasser est de 0,8 m/h

Le clarificateur est donc sous-dimensionné hydrauliquement.




30

Masse de boues dans le clarificateur :

Mclarif = (Qref + Qr)xCba’x(Ts clarif/60) = 634 kg MS

Concentration moyenne des boues dans le clarificateur :

Cclarif = (2xCba’ + Cr) / 3 = 3,8 g/l

Volume moyen du lite de boues dans le clarificateur :

Vbclarif = 544/3,7 = 167 m3

Soit pour une surface utile de 616 m2, une hauteur de voile de boue de 27cm

Masse du boue système :

La masse de boues du système correspond à la somme des masses de boues présentes dans le bassin d’aération et dans le clarificateur.

Msyst = Vba x Cba + Mclarif = 5 450 x 4,5 + 634 = 25 159 kg MS

Charge massique :

La charge massique moyenne est la suivante (hypothèse MVS/MS = 75%)

Cm = DBO5/(Msyst x 75%) = 1 400 / 25 159 x 0.75 = 0,074

Production de boues :

Prod boues = Mmin + Mmvdur + Msynthèse,

Avec :

� Prod boues : production journalière de boues en kg/j ;

� Mmin : part minérale égale à 15% de MES en entrée ;

� Mmv dur : part due aux matières volatiles dures soit 10% des MV de l’effluent brut, avec MV/MES = 0,85 ;

� Msynthèse : boues de synthèse biologique = (0,8 +0,2logCm)xDBO5entrée.

On obtient :

� Mmin = 0,15x(1400x0,9) = 189 kg/j;

� Mmv dur = 0,1x0,85x(1400x0,9) = 107 kg/j;

� Msynthèse = 0,57x1400 = 798 kg/j ;

� Prod boues = 189 + 107 + 798 = 1 094 kgMS/j;




31

� Avec MVS/MS = 798/1094 = 73%.

L’âge de boues du système est de 25 159 / 1094 = 23 jours ce qui est largement suffisant pour un objectif de type NGL1.

Besoins en oxygène :

� Azote en entrée : 0,23x1400 = 322 kg/j ;

� Azote assimilé par les boues : 10% x MVS/MS x Prod boues = 0,1x0,73x1094 = 80 kg/j ;

� N-NTK autorisé au rejet : 7,5g/m3 x 4425m3/j =33 kg/j ;

� N-NGL autorisé au rejet : 7,5g/m3 x 4425m3/j = 33 kg/j.

Les besoins journaliers en oxygène sont les suivants :

� Respiration endogène : 0,07xMvsyst = 0,07x0,73x25159 = 1 285 kgO2/j ;

� Besoins métabolisme : 0,7xDB05 = 0,7x1400 = 980 kgO2/j ;

� Besoins pour la nitrification : (322 – 80 – 33)x4,5 = 940 kgO2/j ;

� Restitution dénitrification : (322 – 80 – 33 – 33)x2,7 = 475 kgO2/j.

Le besoin journalier en oxygène est de 1 285 + 980 + 940 – 475 = 2 725 kgO2/j

Si l’on considère que les périodes de pointe durent 10 heures, alors le besoin en oxygène en période de pointe est de 1285/24 + 980/10 + 940/10 = 245 kgO2/h

La station d’épuration est équipée de 5 turbines de surface de 45 kW, possèdant un coefficient de transfert eau/boues de 0,7 et un apport spécifique brut de 1,6, soit une capacité d’oxygénation de 5x45x0,7x1,6 = 252 kgO2/h.

Les besoins d’apport en oxygène sont donc globalement satisfaisants.

2.3 Conclusion

On peut donc conclure que le process est apte traiter la charge organique de la situation actuelle et tolérera également un léger accroissement de celle-ci. En effet la station d’épuration est dimensionnée pour une capacité nominale de 32 000 EH, soit 1920 kg DBO5/j, or en situation actuelle la charge en entrée de temps sec est estimée à 1 400 kg DBO5/j.




32

3

Charge hydraulique

Les ouvrages hydrauliques (vis de relevage, deshuileur/dessableur, clarificateur) sont dimensionnés pour un débit nominal de 500 m3/h.

Comme nous l’avons expliqué dans la partie 1 du présent rapport, le principal dysfonctionnement des installations est causé par le raccordement de la rive gauche des commune du SIARA, à l’arrivée des effluents relevés par les vis d’archimède. De ce fait les ouvrages sont régulièrement soumis à des débits supérieurs à 500 m3/h, ce qui provoque des départs de boues au niveau du clarificateur.

La seule « parade » de l’exploitant est de faire fonctionner la vis d’Archimède à mi-vitesse, soit 250 m3/h, ce qui provoque le by-pass en pieds des vis, puisque les débits arrivant à la station par le collecteur principal sont régulièrement supérieurs à 250 m3/h.

L’objectif est par conséquent de garantir une bonne gestion des débits en entrée de station, afin d’empêcher le départ de voile de boues dans le clarificateur.

Notons à ce sujet que l’exploitant a procédé courant juin 2008 au remplacement des tubes suceurs ce qui aura pour effet d’améliorer la reprise des boues décantées).

Il est préconisé l’installation du matériel suivant :

� détecteur de voile de boues au niveau du clarificateur ;

� variateurs de fréquence au niveau des deux vis de relevage, asservis au détecteur de voile de boues.

Ce système permettra de gérer correctement l’hydraulique de la file eau et accepter le maximum de débit possible avant by-pass.

Cette solution ne saurait être définitive, puisque les épisodes pluvieux provoqueraient toujours des by-pass en tête de station. Cependant elle permettrait d’utiliser la pleine capacité des ouvrages de traitement.

Notons également que la réalisation du bassin de stockage tampon de 8 000 m3, tel qu’il en ressort de la modélisation du réseau, ne permettrait pas de résoudre définitivement le problème hydraulique de la station d’épuration actuelle.




33

En effet, en première approche il convient de vider le bassin d’orage en 18 heures afin d’éviter la dégradation des effluents bruts par entrée en phase d’anaérobiose.

Cela conduit à un débit de restitution de 8 000/18 = 444 m3/h qui est largement supérieur à la capacité hydraulique, en effet il convient d’ajouter à ce débit, les débits de temps sec.




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4

Aménagements proposés

En attendant la mise en eau de l’extension de la station d’épuration. Plusieurs actions doivent être mises en œuvre afin de garantir le bon fonctionnement des installations existantes et permettre de respecter les normes de rejets de la station d’épuration.

� Afin de résoudre le problème des apports extérieur de matières de vidange (quantités trop importantes pouvant aboutir aux dépassements de la capacité nominale de la station d’épuration), il peut être envisagé de diriger les matières de vidange dans la fosse de stockage des boues, avant leur déshydratation ;

� Pour faire face, durant la période de 2008 à 2012 aux by-pass d’effluents en entrée de la station d’épuration (10% des effluents arrivants), il est préconisé la mise en place d’un dégrilleur automatique sur le by-pass.




35

PARTIE 3

AMENAGEMENTS FUTURS




36

1

Introduction

La nouvelle capacité de la station d’épuration sera, à ce stade, de 45 000 EH (compte-tenu de l’évolution de l’urbanisation).

D’après les éléments connus au moment de la rédaction du présent rapport les charges à traiter sont les suivantes :

� DBO5 2 700 kg DBO5/j

� DCO 5 940 kg DCO/j

� MEST 2 430 kg MEST/j

� N-NTK 621 kg N-NTK/j

� N-NH4 460 kg N-NH4/j

� P-PT 81 kg/j

� Débit de pointe temps de pluie avant tamponnage 2 900 m3/h

� Débit de pointe sortie bassin tampon 1 440 m3/h

Le volume de stockage tampon a été estimé à 8 000 m3 (voir étude de modélisation du réseau du SIARA).




37

2

Hypothèses pour l’extension de la capacité de traitement

Plusieurs hypothèses ont été envisagées :

� Création d’un bassin tampon hors site de la station ou sur le site de la station d’épuration actuelle ;

� Conservation du génie civil du bassin d’aération et du clarificateur :

� Pour le station d’épuration auquel cas il conviendrait de créer un complément de traitement pour la file eau,

� Pour le bassin tampon : le volume de stockage étant réparti entre ces deux ouvrages.

� Création d’une station d’épuration neuve.

Le choix du scénario s’est imposé de lui même.

En effet, le SIARA ne disposera pas d’une emprise foncière suffisante, hors du site de la station d’épuration pour y créer le bassin tampon.

De ce fait, et sous réserve que le génie civil du bassin d’aération et du clarificateur le permettent, il a été envisagé d’utiliser leur capacité de stockage en bassin-tampon.

Le volume utile actuel est de 5 450 + 1 845 = 7 295 m3

Dans le cas où la réutilisation de ces ouvrages était possible, on peut alors tabler sur une capacité tampon de l’ordre de 7 000 m3 (volume tampon qui répond aux exigences de la police de l’eau). Par conséquent, une nouvelle station d’épuration devra être créée sur le site actuel.




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3

Proposition d’aménagements

L’opération présentée ci-dessus implique le phasage suivant :

1. Construction de la nouvelle station d’épuration,

2. Bascule entre la station existante et la nouvelle ; démolition des ouvrages,

3. Réhabilitation du bassin d’aération et du clarificateur existants,

4. Construction du bassin tampon.

Sur la base des éléments existants, la filière de traitement pourrait être la suivante :

� STATION D’EPURATION :

� Dégrillage fin à 10 mm,

� Déshuilage / dessablage :

� Unité de traitement des graisses,

� Unité de réception des matières de vidange.

� Bassin d’aération par boues activées,

� Clarification,

� Déshydratation des boues par centrifugation,

� Désodorisation par filtres biologiques couplés éventuellement aux filtres sur charbon actif.

� BASSIN TAMPON :

� Création d’un poste de relevage vers les bassins tampon,

� Réhabilitation des ouvrages, leur couverture et désodorisation, mise en place de relevage vers la file eau.




39

4

Estimation de l’enveloppe du coût d’investissement

Remarque préliminaire :

Le pré-chiffrage ci-dessous est donné à titre indicatif, sur la base des éléments connus à ce jour.

Faute d’études existantes, des sujétions particulières peuvent modifier ce contenu :

� Etude géotechnique,

� Possibilité de réutilisation des ouvrages existants,

� Sujétions liées au PPRI,

� Etc.




40

STATION D’EPURATION :

� Prestations générales (installation chantier, études, mise en service)

840 000 € H.T

� File Eau :

� Prétraitements 1 220 000 € H.T

� Traitements des graisses 140 000 € H.T

� Traitement matières de vidange 100 000 € H.T

� Traitement biologique 2 700 000 € H.T

� File Boues : 860 000 € H.T

� File odeurs : 460 000 € H.T

� Postes généraux :

� Travaux généraux 1 520 000 € H.T

� Electricité / automatismes / télégestion 550 000 € H.T

� Canalisations 500 000 € H.T

� Bâtiments 1 100 000 € H.T

� VRD – Aménagements paysagers 850 000 € H.T

TOTAL : 10 840 000 € H.T

BASSINS TAMPON :

� Prestations générales 180 000 € H.T

� Relevage amont 830 000 € H.T

� Bassins tampon 1 600 000 € H.T

� File odeurs 210 000 € H.T

� Travaux généraux 550 000 € H.T

� Electricité / automatismes / télégestion 250 000 € H.T

TOTAL 3 620 000 € H.T

Documents

Etude de modélisation hydraulique des réseaux ...ftp.sandre.eaufrance.fr/public/incoming/AERMC/Metadonnees AERMC_… · Etude modélisation hydraulique des réseaux intercommunaux