Marouane MERIZAK

7/26/2019 Marouane MERIZAK

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Elaboration dun logiciel de dimensionnement des lits bactriens au Maroc

1

Ddicace

mes chersparents,

Pour votre amour et votre soutien sans cesse. Pour vos

sacrifces etencouragements tout au long de mes annes dtudes. Je

vous suis trs reconnaissant.

Que Dieu vous protge et vous procure sant,bonheur et longue vie.

mes petitessurs,

Je vous souhaite une vie pleine debonheur et de succs.

tous mes

amis,

vec !ui "ai pass des moments inoubliables, vous

restere# $ "amais gravs dans ma mmoire.


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Remerciements

u terme de ce travail, cest avec un grand honneur

!ue "e mac!uitte dune dette de reconnaissance auprs

des personnes !ui mont aid en intervenant de prs ou de

loin $ son laboration.

%es sincres remerciements sadressent $ mon

pro&esseur $ lcole %ohammadia dingnieurs Pr.'rou"i. Je

vous remercie pour vos conseils, votre disponibilit et vos

remar!ues pertinentes.

Je tiens galement $ tmoigner mes vi&s remerciements $mon encadrant e(terne

%r. bbadi pour son coute et sa disponibilit.

Je voudrais e(primer mon gr $ chacun des membres

de "ur) pour avoir accept de "uger mon travail.

%es remerciements sadressent galement $ tout lecorps pro&essoral de l*cole %ohammadia d+ngnieurs pour

la !ualit de leur enseignement ainsi !ue pour leur

disponibilit tout au long de ces trois annes de &ormation.

*nfn, !ue tous ceu( !ui ont contribu de prs ou de loin $

laboutissement de ce travail trouvent ici le(pression de

ma reconnaissance et de mes remerciements.


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Rsum

Les nouvelles STEP au Maroc sont de plus en plus quipes des procds de traitement

biologique intensif (lits bactriens et boues actives) au dtriment du lagunage Le lit bactrien

est un c!oi" tr#s intressant vu son efficacit satisfaisante$ sa faible consommation en nergie

et son e"ploitation asse% simple surtout pour les petites communes

&e travail a pour ob'ectif de recenser les formules d' publies concernant les lits

bactriens apr#s avoir tudi leur fonctionnement$ de dresser les algorit!mes de

dimensionnement pour les mt!ode les plus utilises puis de les programmer afin dlaborer

un logiciel simple utiliser pour dimensionner les diffrents tpes de lit bactriens pargnant

ainsi le calcul fastidieu" la main

Pour clore ce travail$ un c!apitre est ddi la prsentation des probl#mes courants rencontrs

lors de le"ploitation des lits bactriens$ leurs origines puis les fa*ons d remdier


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Abstract

+o,adas$ ne, treatment plants in Morocco are increasingl equipped ,it! intensive

biological treatment processes (activated sludge and tric-ling filters) over t!e lagoons

Tric-ling filters are a ver interesting c!oice given t!eir satisfactor efficienc$ lo, energ

consumption and simple enoug! operation especiall for smaller municipalities

T!is ,or- aims to identif previousl publis!ed formulas for tric-ling filters after

studing !o, t!e ,or-$ to elaborate t!e dimensioning algorit!ms and to program t!e most

frequentl used met!ods in order to develop simple to use computer soft,are to design t!e

different tpes of tric-ling filters saving tedious calculations b !and

To conclude t!is ,or-$ a c!apter is dedicated to t!e presentation of t!e common problems

encountered during t!e use of tric-ling filters$ t!eir origins and ,as to solve t!em


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./01

2342567819:9;?9@5AB=


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Liste des abrviations

ATV ssociation tec!nique des eau" uses en llemagne

AFD : gence ran*aise de veloppement

C.I.D &onseil$ ngnierie et veloppement

D.B.O emande biologique en o"g#ne

D.B.O5 emande biologique en o"g#ne apr#s 'ours

DWA : ssociation tec!nique allemande de leau$ des eau" uses et des dc!ets

!A gence de protection de lenvironnement au" tatsnis

" : Eau" uses

LB Lit bactrien

LBL Label sur isual Studio

#$ : Mati#res en suspension

%RC &onseil national de rec!erc!e au" tatsnis

!%A : Programme +ational dssainissement Liquide et dEpuration des Eau" ses

$T! : Station dpuration

$& orce dirrigation ou darrosage dun lit bactrien (Splraft en allemand)

TB : Te"tbo" sur isual Studio

V$ isual Studio


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Liste des 'i(ures

igure 1 Evolution des volumes des eau" uses re'etes(Mman).................................................... 16

igure Les mcanismes en 'eu dans les bassins de lagunage naturel

................................................ 18igure Sc!ma du sst#me dpuration des E par lagunage ar

................................................. 19

igure Snoptique dune boue active............................................................................................. 20

igure Sc!ma de principe dun disque biologique.......................................................................... 20

igure partition du dbit sur les procds dpuration dans les STEP e"istantes........................ 21

igure partition du dbit sur les procds dpuration dans les STEP pro'etes......................... 21

igure Snoptique du traitement secondaire par lit bactrien.......................................................... 24

igure Elments constituant un lit bactrien.................................................................................... 24

igure 1 Lit bactrien avec garnissagetraditionnel........................................................................... 27

igure 11 E"emples de forme de produits de garnissage plastique en vrac........................................ 28

igure 1 arnissage plastique ordonn pour les lits bactriens........................................................ 28

igure 1 Sc!ma dun lit bactrien tages................................................................................... 34

igure 1 ras rotatif (Sprin-ler) du lit bactrien............................................................................... 40

igure 1 Ecran daccueil de lapplication de dimensionnement des lits bactriens.......................... 44

igure 1 entre des c!oi" de lapplication de dimensionnement des lits bactriens

....................... 45igure 1 entre de dimensionnement dun lit bactrien 1 seul tage par la mt!ode +&..........

46

igure 1 entre de dimensionnement dun lit bactrien avec la mt!ode de Sc!ul%e...................... 47

igure 1 entre de dimensionnement dun lit bactrien avec la mt!ode de Sc!ul%e...................... 48

igure entre de dimensionnement dun lit bactrien tages avec la mt!ode +& ..............50

Liste des tab)eau*


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T 1 aleurs rglementaires de re'et dans le milieu naturel selon la norme marocaine....................... 16

T &aractristiques de fonctionnement des lits bactriens selon le tpe de c!arge.......................... 25

T uelques valeurs de lefficacit E en fonction du tau" de recirculation selon an-ins ..............32

1T uelques valeurs de lefficacit E pour un L 1 seul tage en fonction du rapport11

....... 33

T sultats de loptimisation des volumes quivalents dun L tages ................................... 36

T aleurs du facteur de traitement de Sc!ul%e & selon lorigine des E .............................. 38

T Marges des valeurs fortes et faibles de S en fonction de la c!arge organique .......................... 41


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Tab)e des mati+ressum

bstract

.01/

Liste des abrviations

Liste des figures

Liste des tableau"

ntroduction 1

C,A!ITR I : -%RALIT$ ....................................................................................................... /

1 Prsentation de lorganisme daccueil 1

nralits sur lpuration au Maroc 1

1 &lassification des eau"

uses................................................................................................. 14 utilisation des eau" uses ................................................................................................ 15

+ormes de re'et des E dans le milieu naturel..................................................................... 16

Evolution des volumes des eau" uses re'etes au Maroc.....................................................16

Traitement biologique 1

1 Principe de lautopuration ................................................................................................. 17

Principe de lpuration biologique........................................................................................ 17

Les procds dpuration utiliss au Maroc ........................................................................ 18

1 Procds dpuration par cultures libres 1

Procds dpuration par cultures fi"es

Evolution de lutilisation des procds dpuration biologique au Maroc 1

C,A!ITR II : !ROCD D0!"RATIO% !AR LIT BACTRI% ........................................ //

1 Lit bactrien 11 &!oi" du lit bactrien............................................................................................................ 23

1 Principe de fonctionnement................................................................................................... 23

1 isposition des quipements ............................................................................................... 24

1 Tpes de lits bactriens ....................................................................................................... 25

1 Les facteurs affectant la performance des lits bactriens ......................................................25

11 Le matriau de remplissage

1 La recirculation

1 Laration


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1 La temprature

1 Param#tres de conception .................................................................................................... 30

imensionnement de louvrage lit bactrien 1

1 La ormules +& (+ational esearc! &ouncil of S) ...................................................31

11 Lit actrien un seul tage 1


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1 Lit actrien deu" tages

1 ptimisation du dimensionnement du L deu" tages par la mt!ode +&

1 Proposition dune mt!ode de dimensionnement du L deu" tages base sur +&

La formule de Sc!ul%e

......................................................................................................... 37 La formule de ruceMer-ens............................................................................................... 38

La formuledEc-enfelder...................................................................................................... 39

imensionnement du bras rotatif (sprin-ler)

C,A!ITR III : !RO-RA##ATIO% D" DI#%$IO%%#%T .......................................... 1/

1 Prsentation de isual Studio

Le langage asic

Logiciel de dimensionnement ralis 1 escription du logiciel............................................................................................................... 43

1 Ecran daccueil...................................................................................................................... 44

entre desc!oi"................................................................................................................... 44

+& 1 seul tage................................................................................................................ 45

1 escription des diffrents composants de la fentre .......................................................45

lgorit!me utilis............................................................................................................ 46

&ode utilis sur isual Studio ......................................................................................... 47

Sc!ul%e.................................................................................................................................. 47

1 Support de lapplication.................................................................................................... 47

lgorit!me utilis.............................................................................................................. 48

ruceMer-ens...................................................................................................................... 48

1 Support de lapplication.......................................................................................................... 48

lgorit!me utilis.................................................................................................................. 49

+& ( tages)

...................................................................................................................... 501 Support de lapplication.................................................................................................... 50

lgorit!me utilis............................................................................................................ 50


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C,A!ITR IV : !ROBL2#$ CO"RA%T$ D$ LIT$ BACT3RI%$ ................................... 5/

1 bsence ou faible dveloppement du film biologique

veloppement !trog#ne du film biologique

laques en surface du lit et colmatage en profondeur

Prolifration des escargots

Probl#me des mauvaises odeurs

trioration de la qualit de leffluent trait avec prsence de MES

&onclusion

frences bibliograp!iques

nne"es


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Introduction

vec moins de m deau disponible par !abitant et par an dapr#s lgence

ran*aise de veloppement$ le Maroc se trouve dores et d' en situation de pnurie

!drique et les difficults augmentent du fait de la croissance dmograp!ique et du

dveloppement conomique Le volume des eau" uses quant lui ne cesse daugmenter

dune mani#re e"ponentielle allant de millions de m en 1 plus de millions de m

en dapr#s les derniers c!iffres du minist#re dlgu c!arg de lenvironnement

Si lon a pu aussi longtemps et sans inconvnient se dbarrasser des eau" uses en les re'etant

dans les cours deau$ cest que dune part$ ceu"ci ont une norme capacit de dilution et que

dautre part$ ils ont le pouvoir de sautopurer grce leur flore microbienne Toutefois$ la

capacit dautopuration dun cours deau nest pas illimite Le dpassement du seuil

dassimilation des milieu" naturels risque de crer des probl#mes tr#s graves pour lomme et

son environnement$ do la ncessit de construire des stations dpurations des eau" uses

avant leur re'et afin de maintenir un milieu aquatique salubre onc$ ne seraitce que pour la

conservation des ressources en eau$ la pollution doit tre traite la source &est ainsi

quaant reconnu le rle incontestable des microorganismes dans lpuration naturelle des

eau"$ lomme a tt fait de les mettre luvre dans des ouvrages con*us cette fin l sagit

des procds de traitement biologique r$ il est apparu par la suite que ces procds

constituent la solution la plus conomique pour le traitement des eau" uses domestiques

et quelques eau" uses industrielles

u Maroc$ le lagunage auparavant le plus utilis est de plus en plus abandonn au profit

des procds de traitement intensif (oues actives et lits bactriens) La fili#re du traitement

biologique par lits bactriens est un c!oi" intressant en raison de son cot nergtique faible

et son e"ploitation facilite$ en tout cas nettement moins quune boue active classique

fin de modliser le fonctionnement des lits bactriens$ plusieurs formules empiriques

ou semiempiriques ont t proposes par les auteurs et les organismes spcialiss &es

mt!odes de dimensionnement sav#rent parfois tr#s fastidieuses lors dun calcul la main qui

ncessite plusieurs ttonnements et itrations afin davoir les dimensions et les param#tres de

c!arge dans la fourc!ette admise fin de remdier ce probl#me$ nous allons tout dabord

dcortiquer le fonctionnement dun lit bactrien en dtaillant les diffrents param#tres

affectant


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son rendement Ensuite$ nous allons laborer les algorit!mes de dimensionnement bass sur

les mt!odes les plus utilises pour proposer apr#s un logiciel de dimensionnement des

lits bactriens simple utiliser inalement$ nous allons aborder quelques probl#mes

rencontres lors de le"ploitation des lits bactriens en prcisant leurs sources et les mani#res

d remdier


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C,A!ITR I :

-%RALIT$


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. !rsentation de )0or(anisme d0accuei)

.. !rsentation du CID

& (&onseil$ ngnierie et veloppement) est un bureau dtudes tec!nique et

conomique certifi S 1 l figure parmi les plus importants bureau" dtude en frique$en offrant des services dingnierie$ dassistance matrise duvre et de conseil dans

plusieurs domaines de la construction et de la planification

sa cration en fin 1$ & sintressait domaines dactivits en ingnierie

classique l sagissait essentiellement des routes$ et un peu$ des ports ctuellement$ le bureau

dtudes couvre plusieurs domaines dactivits$ allant des tudes de transport au" tudes de

leau et de lenvironnement$ en passant par les tudes damnagements !drauliques$ portuaires

et de structures

& e"porte ses services depuis plusieurs annes en frique et au Moen rient l est

intervenu notamment en Mauritanie$ au ur-ina aso$ au Mali$ au Sngal$ en &te divoire$

au abon$ au +iger$ en uine$ 'ibouti$ au Liban $ en rabie Saoudite et en lbanie dans

des domaines aussi diversifis que les routes$ les autoroutes$ les barrages$ leau potable$

lassainissement$ lirrigation$ lenvironnement et les ports

./. Ra)isations dans )e domaine de )0assainissementepuis la cration de son ple assainissement et eau potable$ & a ralis plusieurs

grandes tudes dont on cite

Etude du sc!ma directeur national dassainissement liquide

Etudes sectorielles dassainissement du rand &asablanca et dgadir

Etudes des sc!mas directeurs dassainissement de 1 villes

Etude davantpro'et de lassainissement des centres d%ilal$ oulmima et &!efc!aouen

Etudes de conception de stations dpuration des eau" uses urbaines et industrielles

Etudes dimpact sur lenvironnement des rseau" dassainissement de Tunis uest

(Tunisie)

Evaluation rtrospective du pro'et dassainissement des eau" uses de la ville de

a-ar et ses environs (Sngal)

Sc!ma directeur dassainissement de la ville de +oua-c!ott (Mauritanie)


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/. -nra)its sur )04uration au #aroc :

/..C)assi'ication des eau* uses

Les eau" uses sont le rsultat de la pollution tant p!sicoc!imique que bactriologique

des eau" de consommation$ du fait des activits !umaines$ quelles soient domestiques$industrielles ou agricoles (ic!ard$ 1) &es eau" sont classifies selon leurs origines

comme suit

Les eau" uses domesti ques

&es eau" proviennent des diffrents usages domestiques de leau Elles comprennent les

eau" mnag#res et les eau" vannes

Elles sont essentiellement porteuses de pollution organique Les eau" mnag#res ont pourorigine les salles de bain et les cuisines$ elles sont gnralement c!arges de solvants$ de

graisses$ de dtergents$ et de dbris organiques Les eau" vannes sont les re'ets des toilettes$

c!arges de diverses mati#res organiques a%otes et de germes fcau"

Les eau" uses industriel les

&es eau" sont tr#s diffrentes des eau" uses domestiques Leurs caractristiques varient

dune industrie lautre En plus des mati#res organiques$ a%otes ou p!osp!ores$ elles

peuvent galement contenir des graisses (industries agroalimentaires$ quarrissage)$ des

!drocarbures (raffineries) et des mtau" (traitements de surface$ mtallurgie)

Le raccordement des eau" uses industrielles un rseau communal ne doit pas tre

sstmatique l doit tre tudi de mani#re garantir le bon fonctionnement du rseau et

lefficacit des installations dpuration ne convention de dversement est indispensable

Les eau" pluvi ales

Les eau" pluviales peuvent tre fortement pollues en particulier en dbut de pluie du

fait du lessivage des fumes dans latmosp!#re$ du lavage des c!ausses grasses et des toitures

c!arges de poussi#re$ du lessivage des %ones agricoles traites (coulement de purin$

pandage dengrais et de ds!erbants) et des %ones de terrassements (coulement de boues)

Les polluants prsents dans ces eau" peuvent tre des mati#res organiques biodgradables ou

non$ des MES dissoute ou des to"iques


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Les eau" a gricoles

Lagriculture est une source de pollution des eau" qui nest pas du tout ngligeable car

elle apporte les engrais et les pesticides Les eau" uses agricoles sont pollues notamment par

les d'ections des animau" dlevage Elle est la cause essentielle des pollutions diffuses

+ Lorigine des eau" rsiduaires urbaines est principalement domestique Les

tablissements industriels qui re'ettent une pollution importante sont gnralement dots dun

sst#me de traitement autonome

/./.Ruti)isation des eau* uses :

Selon larticle du 1er c!apitre du cret n du &!aoual 11 relatif

lutilisation des eau" uses ( fvrier 1)

En aucun cas les eau" uses mmes pures ne peuvent tre utilises la boisson$ la

prparation$ au conditionnement ou la conservation de produits ou denres alimentaires

Lutilisation des eau" uses pures ne peut tre autorise pour le lavage et le

refroidissement des rcipients et autres ob'ets destins contenir des produits ou denres

alimentaires$ ou servir leur prparation$ leur conditionnement ou leur conservation

Toutefois$ les eau" uses traites peuvent tre rutilises apr#s obtention dautorisation

n a(ricu)ture 4our :

pporter leau au" plantations en %ones arides

rroser les terrains de golf$ les parcs$ etc (un traitement pouss est

ncessaire et doit se terminer par une dsinfection aprs limination des

MES et de la pollution organique)

!our usa(e industrie) (apr#s traitement tertiaire) refroidissement$ lavage$

c!audi#res

$uivant )es niveau* de ua)it a4r+s 4uration 4our :

recclage partiel lintrieur des immeubles (alimentation des chasses de

toilette, en Extrme Orient par exemple)

alimentation de rseau" municipau" de lavage et dincendie


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/.6.%ormes de re7et des " dans )e mi)ieu nature)

Les contraintes lgales concernant les valeurs seuils respecter pour le re'et des

eau" uses en provenance des STEP dans le milieu naturel sont dfinies par larrt

+1

du 'uillet &es valeurs sont donnes sur le tableau suivant

Param#tre MES &

aleur r#glementaire 1 mgl 1 mgl mgl

T 1 aleurs rglementaires de re'et dans le milieu naturel selon la norme marocaine

/.1.vo)ution des vo)umes des eau* uses re7etes au #arocLes volumes annuels des eau" uses urbaines re'etes ont fortement augment au cours

des derni#res dcennies ls sont passs de Millions de m en 1$ environ Millions

de m en 1 Les prvisions tablies pour l!ori%on rv#lent que le volume re'et

pourrait atteindre Millions de m

igure 1 Evolution des volumes des eau" uses re'etes (Mman)

n remarque que lvolution rcente des volumes deau" uses re'etes suit une tendance

e"ponentielle comme lindique le grap!ique cidessus (igure1) &eci e"plique le besoin

croissant de construire des STEP partout dans les villes du Maroc avec des procds de

traitement biologique appropris


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6. Traitement bio)o(iue

6.. !rinci4e de )0auto4uration :

Lorsquun cours deau re*oit une pollution biodgradable$ un dsquilibre se produit

les bactries capables de dgrader la pollution se multiplient considrablement enconsommant de plus en plus do"g#ne Lorsque lappauvrissement en o"g#ne devient trop

important$ les bactries arobies diminuent leur activit ne dgradation anarobie$ plus

lente$ se met en place$ produisant des ga% nausabonds (fermentation) dans ce cas la capacit

dautopuration du cours deau a t dpasse

Le processus dautopuration est le suivant

Production de nombreuses bactries (avec consommation doxygne) et de sels

minrau"

pparition de microorganismes prdateurs de bactries (assimilent les sels minrau")

et dalgues qui produisent de lo"g#ne (par photosynthse)

Le milieu retrouve progressivement une teneur en o"g#ne acceptable et son

quilibre Lautopuration a permis donc de transformer la surcharge organique en

biomasse. Lo"g#ne provient de la dissolution de lo"g#ne de lair au contact de la surface

de leau$ et dautre part de la p!otosnt!#se des plantes aquatiques La quantit do"g#ne

dissous dpend de la turbulence$ de la temprature (la dissolution augmente quand la

temprature baisse) et de

la limpidit de leau

Le fonctionnement des stations dpuration biologique repose sur les principes de

lautopuration.

6./. !rinci4e de )04uration bio)o(iue

Les microorganismes prsents naturellement dans les eau" uses se dveloppent dans

les ouvrages de traitement ls e"istent grandes familles de microorganismes

Les arobies ils ont besoin pour vivre do"g#ne libre quils trouvent dans lair ou

dissous dans leau

Les anarobies ils peuvent ou doivent vivre en labsence do"g#ne libre

Les familles ont besoin dune temprature moenne de & et dvoluer dans un milieu ni

trop acide$ ni trop basique (p )


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La voie principale de lpuration biologique$ voie arobie$ ncessite un apport do"g#ne pour

les microorganismes qui dgradent la mati#re organique sous forme de ga% carbonique$ eau et

biomasse

6.6. Les 4rocds d04uration uti)iss au #aroc :

n distingue lpuration biologique par cultures fi"es (les microorganismes se

dveloppent sur un support) et par cultures libres (les microorganismes sont maintenus en

mlange intimes avec leffluent)

6.6.. !rocds d04uration 4ar cu)tures )ibres

Le l a guna ge n aturel

&e sst#me dpuration copie encore plus le mod#le de lautopuration$ en compltantlaction des microorganismes par celle dalgues et de petits crustacs (consommant les algues

en e"c#s) l ne peut senvisager que dans les %ones o les contraintes gologiques et

climatiques le permettent et implique de disposer de surfaces importantes

La tec!nique du lagunage consiste faire circuler lentement leffluent prtrait dans une

succession de bassins peu profonds u cours de ce c!eminement$ lpuration se fait grce la

prolifration de microorganismes et dalgues microscopiques$ ces derni#res produisant

lo"g#ne ncessaire par leur p!otosnt!#se Laction des raons du soleil permet unedcontamination bactrienne importante de leffluent (destruction de nombreu" germes

microbiens pat!og#nes)

igure Les mcanismes en 'eu dans les bassins de lagunage naturel


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Le l a guna ge a r

Le lagunage ar est une tec!nique dpuration biologique par culture libre$ avec un

apport artificiel do"g#ne l se rapproc!e dun traitement par boues actives ne

comprenant pas de recirculation des boues$ et dans lequel la concentration des boues estfonction du tau" de c!arge organique appliqu et du temps de s'our des eau" dans le

bassin ar l se cre un quilibre entre lapport de pollution biodgradable et la masse de

bactries qui se dveloppe partir de cette pollution

Pour ce procd$ les eau" purer$ passent par deu" tages principau"

ans )es ta(es d8aration$ les eau" uses sont dgrades par des microorganismes$

qui consomment et assimilent les nutriments Le principe de base est le mme que celui

des boues actives avec une densit de bactries faible et labsence de recirculation

Lo"gnation est assure par des arateurs de surface ou une insufflation dair

ans )8ta(e de dcantation$ assur gnralement par une ou deu" simples lagunes$

les mati#res en suspension (amas de microorganismes et de particules piges)

sagglom#rent lentement sous forme de boues &es derni#res doivent tre rguli#rement

e"traites Le curage est facilit grce au moins deu" bassins quil est possible de b

passer sparment

igure Sc!ma du sst#me dpuration des E par lagunage ar

Les bou es acti v es

Le principe des boues actives rside dans une intensification des processus

dautopuration que lon rencontre dans les milieu" naturels l consiste mlanger et agiter

des eau" uses brutes avec des boues actives liquides$ bactriologiquement tr#s actives La

dgradation arobie de la pollution seffectue par un mlange intime des microorganismes


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purateurs et de leffluent traiter Ensuite$ les p!ases eau" pures et boues puratrices

sont spares

igure Snoptique dune boue active

6.6./. !rocds d04uration 4ar cu)tures 'i*esLes li ts bact riens

Le lit bactrien (dit aussi filtre bactrien ou biofiltre) est un procd dpuration

biologique intensif$ arobie et de tpe cultures fi"es sur un support grossier ou ordonn

Lpuration de la p!ase liquide repose sur lactivit bioc!imique de microorganismes qui

dgradent la mati#re organique en prsence do"g#ne &ette o"dation transforme une partie

de la mati#re organique en eau$ ga% carbonique et nergie Le reste est transform en

biomasse$ concentre sous forme de boues

&e procd sera dtaill davantage dans le c!apitre suivant

Les disqu es biologiques

ne autre tec!nique faisant appel au" cultures fi"es est constitue par les disques

biologiques tournant Les microorganismes se dveloppent et forment un film biologique

purateur la surface des disques Les disques tant semiimmergs$ leur rotation permet

lo"gnation de la biomasse fi"e

igure Sc!ma de principe dun disque biologique


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6.6.6. vo)ution de )0uti)isation des 4rocds d04uration bio)o(iue au

#aroc

apr#s les derniers c!iffres annoncs par le minist#re dlgu c!arg de

lenvironnement aupr#s du minist#re de lnergie$ des mines de leau et de lenvironnement

sur la situation des STEP au Maroc dans le cadre du Programme +ational dssainissement

Liquide et dEpuration des Eau" ses (P+) lanc en $ STEP sont en cours de

construction et plus de

STEP sont programms pour les annes proc!aines Parmi ces STEP$ 1 seront quips avec

des lits bactriens (ue%%ane$ ou'niba$ %rou$ Sidi a''a'$ Tounfit$ ni rar$ Ec!eelalate$ El

a'eb$ El-la Srag!na$ oum El ouad$ mmintanout$ $ nia-!lef$ attane$ Sidi Moussa

Ma'doub) alors que parmi les STEP ac!eves en fin 1$ 'uste contenaient des lits

bactriens

Les c!iffres actuels montrent une tendance vers les procds intensifs (boues actives$ lits

bactriens) au dtriment du lagunage comme indiqu par les grap!iques cidessous (igures 1

et )

igure partition du dbit sur les procds dpuration dans les STEP e"istantes

igure partition du dbit sur les procds dpuration dans les STEP pro'etes


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C,A!ITR II : !ROCD

D0!"RATIO% !AR LIT

BACTRI%


26/75

. Lit bactrien :

.. C9oi* du )it bactrien

ne grande varit de procds e"iste au'ourd!ui afin de traiter les eau" uses

domestiques Le c!oi" dun procd ou lautre dpend de nombreu" crit#res parmi lesquelslimportance du dbit$ la c!arge organique$ le cot dinvestissement initial et celui de

lentretien et le"ploitation

u Maroc$ le lagunage est le procd le plus utilis en raison des conditions climatiques

favorables et de sa simplicit de"ploitation Toutefois$ lanalse du fonctionnement des STEP

actuelles a dvoil quelques inconvnients du lagunage comme le probl#me des mauvaises

odeurs$ la difficult de"tension des sites qui ncessite une e"propriation importante$ la faible

acceptabilit environnementale$ la faible capacit daccompagner le dveloppement socio

conomique et les cots levs de mise niveau

Par consquent$ lutilisation des procds intensifs (boues actives et lits bactriens)

commence devenir une solution alternative au lagunage dans les nouvelles STEP

Le lit bactrien est caractris par une faible consommation dnergie Le cot dentretien et

de"ploitation est tr#s raisonnable En plus$ son e"ploitation est tr#s simple Par consquent$ il

ne ncessite pas une main duvre tr#s qualifie comme cest le cas pour les boues actives&eci le rend une solution alternative tr#s intressante surtout dans les milieu" rurau" o la

capacit dautopuration des milieu" naturels est tr#s suffisante par rapport au nombre

d!abitants

./. !rinci4e de 'onctionnement

ans le lit bactrien$ leau traiter ruiss#le partir du !aut du racteur sur un support

fi"e poreu" sur lequel se dveloppe une masse active de microorganismes &ette biomasse se

dveloppe en dgradant la pollution organique pour construire ce quon appelle un bio'i)m.Lorsque le film biologique devient trop important$ il se dtac!e naturellement au fur et

mesure que leau percole

En sortie du lit bactrien$ on obtient un mlange deau traite et de biofilm Leau estac!emine

alors vers un clarificateur afin de sparer leau claire des boues

Laration du lit bactrien est assure ou par voie naturelle ou par aration force l sagit

dapporter lo"g#ne ncessaire au" bactries arobies pour les maintenir en bon tat de

fonctionnement


27/75

Le dbit dalimentation du lit bactrien doit tre suffisant pour assurer une bonne croissance

des microorganismes Toutefois$ il ne doit pas tre trop important afin dviter larrac!ement

de la totalit du biofilm$ appel aussi )essiva(e.

igure Snoptique du traitement secondaire par lit bactrien

.6. Dis4osition des ui4ements :

Larrosage du lit bactrien est ralis par le moen dun s4rin)er &est un bras ouensemble de bras perfors rotatifs fi"s sur la"e central de louvrage Le sprin-ler permet de

rpartir aussi uniformment que possible leffluent la surface suprieure du filtre

Le support fi"e du biofilm (appel couramment matriel de (arnissa(e ou de rem4)issa(e) est

dispos dans une cuve en bton gnralement de forme clindrique et repose sur un

cai))ebotis &e dernier a pour rle de supporter le poids de garnissage sans pour autant

nuire ni lcoulement de leau$ ni laration naturel dans louvrage

Lalimentation des sprin-lers est assure gnralement par des stations de 4om4a(e Le dbit

dalimentation doit tre calcul de telle mani#re assurer lautocurage et l!umidification

suffisante du biofilm Pour ce faire$ on prvoit un sst#me de recircu)ation des eau*

igure Elments constituant un lit bactrien


28/75

.1. T;4es de )its bactriens :

Selon la c!arge volumique applique$ on peut distinguer les lits bactriens faible

c!arge$ c!arge normale et !aute c!arge Les caractristiques de fonctionnement pour

les eau"

rsiduaires urbaines sont les suivantes

&!arge aible +ormale orte

&v g m' 1 11

& mm' 1 1

Tau" de recirculation

(r)

1

(m) 1 1 1

T &aractristiques de fonctionnement des lits bactriens selon le tpe de c!arge

Proprits des lits 'aib)e c9ar(e

- Seulement la partie du filtre dont la !auteur varie entre et 1 m verra un

dveloppement important des microorganismes

- Les parties infrieures du lit bactrien risquent dtre colonises par des bactries

nitrifiantes autotrop!es

- Permet une bonne efficacit dlimination de la et un effluent bien nitrifi la

sortie ( )

Proprits des lits mo;enne ou 'orte c9ar(e

- La recirculation est tr#s recommand afin dassurer une c!arge organique importante

Elle varie gnralement entre 1

- Peut tre dsign comme un filtre un seul ou deu" tages

- eu" filtres bactriens en srie oprant avec la mme c!arge !draulique vontfonctionner comme un seul filtre quivalent avec une !auteur gale la somme des

deu"

.5. Les 'acteurs a''ectant )a 4er'ormance des )its bactriens

l e"iste plusieurs facteurs qui influencent le niveau de performance des lits bactriens

Parmi lesquels

- Le matriau de remplissage

- La recirculation


29/75

- Laration

- La temprature

.5.. Le matriau de rem4)issa(e

Les produits de remplissage sont caractriss entre autres par les grandeurs suivantes quiservent de base leur comparaison

$ur'ace s4ci'iue m6? l sagit de la surface de croissance du biofilm par unit

de volume T!oriquement$ un matriau est dautant plus performant en termes de

traitement que sa surface spcifique est grande

Indice de vide Traduit le pourcentage de vide sur le produit n grand indice de vide

indique un moindre risque de colmatage$ une faible masse volumique et une bonne

aptitude au transit dair (donc forte !auteur du lit possible)

!oids s4ci'iue m6? &est le poids par unit de volume dun matriau Le poids

spcifique plus faible des garnissages plastique permet de rduire le gnie civil

ncessaire leur support$ et de raliser des grandes !auteurs dempilage

Les matriau" de remplissage des lits bactriens sont diviss en deu" catgories principales

-arn iss a(e t rad itionn e)


30/75

igure 1 Lit bactrien avec garnissage traditionnel

-arn issa(e 4)astiu e

Les garnissages plastiques sont apparus vers 1 ls permettent dappliquer sur les lits

bactriens des c!arges bien suprieures celles qui sont pratiques avec les matriau"

traditionnels (caillou"$ graviers$ )

l e"iste deu" principau" tpes de garnissages plastiques les garnissages en vrac $

souvent composs danneau" de P&$ de polt!l#ne ou de polpropl#ne de formes

diverses Lcoulement lintrieur de ces garnissages se rapproc!e de ce qui se passe dans les

lits garnissage traditionnel Lautre tpe de matriau$ dit ordonn$ est prsent sous forme

de modules empiler$ de tubes$ ou de bandelettes suspendues

-arnissa(e 4)astiue en vrac :

&es produits ont des tailles du mme ordre de grandeur que les matriau" classiques ls

sont plus lgers ( gm)$ ont un indice de vite plus fort () et une surface

spcifique plus importante ('usqu mm) que ces derniers Par consquent$ des !auteurs

de lits suprieures m sont possibles$ les volumes de lits peuvent tre rduits (compars au"

lits matriau" classiques) La surface au sol peut ainsi tre optimise

+anmoins$ ce sont des matriau" c!ers quil faut importer dEurope ls ne sont pas non plus

favorables au transport car incompressibles pour le transport Enfin$ du faite de leur allure$ le

risque de colmatage est non ngligeable


31/75

igure 11 E"emples de produits de garnissage plastique en vrac

-arnissa(e 4)astiue ordonn :

Les produits de remplissage plastique ordonn ont une surface spcifique et un indice de

vide de mme ordre que les produits de garnissage plastique en vrac &eci autorise galement

des lits aant une !auteur allant 'usqu 1 m ls se divisent en plusieurs sousfamilles qui se

distinguent par leur structure et indirectement par leur aptitude au transport$ savoir

Structure clindrique verticale

Structure en feuilles

arnissage suspendu

u fait du pri" lev du matriau$ les lits fonctionnent tou'ours tr#s forte c!arge Les

produits de garnissage plastique ordonn sont moins sensible au colmatage mais la qualit du

traitement est moindre galement ( dlimination de la pollution carbone)

igure 1 arnissage plastique ordonn pour les lits bactriens


32/75

.5./. La recircu)ation

La recirculation est indispensable pour assurer un fonctionnement optimal du lit

bactrien Parmi les rles de la recirculation$ on cite

ugmenter le rendement par des passages successifs dans le filtre bactrien iluer les eau" brutes dont la concentration est trop leve pour assurer un

traitement secondaire efficace

viter les priodes de non alimentation du lit lesquelles entraneraient

son dess#c!ement

+itrifier (en augmentant le nombre de bactries autotrop!es)

viter la prolifration des insectes

ans les lits bactriens !aute c!arge$ les tau" de recirculation utiliss sontgnralement compris entre et -a))er et -otaas ont dmontr quun tau" de

recirculation suprieur

nest pas un c!oi" conomique du fait quil na plus un grand effet sur lefficacit

.5.6 L0aration

Lo"g#ne ncessaire lactivit des microorganismes est amen par convection

naturelle (ou$ e"ceptionnellement$ force) dair travers lespace vide du garnissage Le

transfert de lo"g#ne vers les microorganismes se fait en plusieurs tapes de transport ans

un premier temps$ lo"g#ne doit atteindre la surface du biofilm$ soit directement$ soit par

diffusion travers le film liquide qui ruisselle Ensuite$ il doit tre transport dans lpaisseur

du biofilm par diffusion ans certains cas$ le transport de lo"g#ne peut tre le facteur

limitant de lactivit de la biomasse

.5.1. La tem4rature

Lefficacit du lit bactrien est influence par les variations de la temprature T

nralement$ le rendement du lit bactrien augmente lorsque T augmente Leffet de la

temprature sur la performance du lit bactrien est e"prim par la relation suivante

vec constante variant entre 1 et 11

ET Efficacit du lit bactrien la temprature T

E Efficacit du lit bactrien &


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.@. !aram+tres de conce4tion :

La c!arge volumique &est la quantit de pollution (-g) qui traverse en 1 'our 1 m du lit bactrien Elle est

dfinie comme tant le rapport entre le flu" 'ournalier de la pollution entrante et le volume dulit bactrien e"prim en (g 'm de volume)

=

0

vec bit 'ournalier en (m')

lentre du racteur en (mgl) olume du racteur en (m)

La c!arge !draulique La c!arge !draulique dite aussi vitesse superficielle est gale au dbit admis sur lit$

compris le recclage$ divis par la surface !ori%ontale du lit &est la quantit deau en m qui

passe en 1 ! sur 1 m de surface du lit bactrien La c!arge !draulique est communment

e"prime en m (m!)$ parfois abrg en m!

= (1 + )

vec r tau" de recirculation

bit deffluent traiter en (m!)

Surface !ori%ontale du lit bactrien en (m)

Si la vitesse est infrieure $ m!$ le lit pourra se colmater audel de 1$ m!$ la %oogle

risque dtre dcroc!e (p!nom#ne de lessivage)

L0e''icacit d0)imination :

Elle est dfinie par le rapport suivant

0

=

0

vec la lentre du lit bactrienS obtenue apr#s traitement la sortie


34/75

Le tau* de recircu)ation r :

&est le rapport adimensionnel entre le dbit 'ournalier recircul en amont du lit

bactrien et le dbit 'ournalier deau brute traiter

=

/. Dimensionnement de )0ouvra(e )it bactrien :

Le dimensionnement des lits bactriens est bas gnralement sur des formules semi

empiriques l tient compte du tpe du matriau utilis traditionnel ou plastique

/.. La Formu)es %RC


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&ette quation stipule que lefficacit dlimination est alors fonction seulement du tau"

de recirculation Pour lappliquer correctement$ il est ncessaire de respecter les conditions

suivantes

- La c!arge organique en tte du lit bactrien ne doit pas dpasser ./ &(DBO5>7>m6

- Le tau" de recirculation doit tre tel que la en tte du lit bactrien compris la

recirculation ne"c#de pas fois la valeur de la de leffluent la sortie

uelque valeur de E en fonction de r

Tau* de

recircu)ation r


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(11) olume augment qui tient compte de la recirculation (n lappellera par la suite le

volume quivalent)

&p1 la c!arge polluante en (g')

1

1

bit trait en (m')

S lentre (mgl)

l est noter que lefficacit dlimination de la varie largement en fonction de latemprature n utilise la formule suivante pour la corriger

1

ET Efficacit dlimination la temprature T (&)

E& Efficacit dlimination &

Le tableau suivant prsente quelques valeurs de lefficacit pour un L 1 seul tage en

1fonction de la c!arge polluante sur le volume quivalent ( ) 11

1en gm'

11Efficacit E en pour un L 1 seul tage

1

1

1

1

1

11


37/75

1

T uelques valeurs de lefficacit E pour un L 1 seul tage en fonction du rapport1

1


38/75

1

/../. Lit Bactrien deu* ta(es :

Si on est en prsence dune !aute c!arge organique$ lutilisation dun seul filtre

bactrien devient impossible vu quon aura des dimensions aberrantes l est recommand

dutiliser deu" filtres bactriens en sries

igure 1 Sc!ma dun lit bactrien tages

Lefficacit du 1er tage du L est la mme que celle dun L un seul tage

Lefficacit pour le #me tage du L est donne par la formule suivante

1

1 +0 . 443

2

1 1 2 2

E Efficacit dlimination de la pour le #me tage & en

E1 Efficacit dlimination de la dans le 1er tage & en

acteur adimensionnel de recirculation pour le #me tage

1 +

2 =

(1 + 0.1 )2

r Tau" de recirculation

&p &!arge polluante appliqu au nd filtre bactrien sans inclure la recirculation en (g')

(1 1)

1

olume de #me filtre bactrien plac en srie en (m)

Remarue :

fin dappliquer la formule du 1er tage au #me tage du L l est ncessaire davoir les

mmes conditions initiales de c!arge organique Pour ce faire$ la c!arge polluante &p lentre


39/75

du #me tage devait tre multiplie par un coefficient correcteur gal 1

&eci est d au

(1 1 )


40/75

fait que les microorganismes ont une affinit pour le substrat brut qui na pas encore t

dgrad En effet$ lorsque la c!arge organique passe travers le 1er tage$ elle subit une

premi#re assimilation son tat brut rrive au #me tage$ les bactries se retrouvent avec un

substrat d' dgrad et plus difficile e"traire et assimiler Lefficacit nest alors plus la

mme vu les conditions diffrentes dans les tages Le coefficient correcteur dtermin

e"primentalement a t donc introduit pour avoir une certaine quivalence de c!arge entre les

tages du L

/..6. O4timisation du dimensionnement du LB deu* ta(es 4ar )a mt9ode %RC

ans le pass$ lutilisation du #me tage dans un lit bactrien venait combler le besoin

dlimination de la qui sa'outait avec le temps et qui ntait pas prvu lors du premier

dimensionnement insi$ le second ouvrage taitil gnralement plus volumineu" que lepremier afin dassurer les ob'ectifs dpuration escompts

Toutefois$ le dimensionnement dun lit bactrien deu" tages d#s le dbut peut tre

ralis en optimisant le gnie civil des deu" ouvrages Pour ce faire$ +& propose de

minimiser la somme des volumes augments des facteurs de recirculation des deu" filtres

11 et

n dfinit alors les param#tres t$ u et v tel que

2 =11 +

2221

2 =1

121

2 =22

21

vec a (la constante figurant sur les formules +& dans le sst#me mtrique

internationale)

Soit E lefficacit dlimination totale et soient E1$ E les efficacits dlimination dans le 1er et

#me tage respectivement n a

1 = = (1 1) (1

2) =

0

()

En substituant t et u dans les formules +& pour le 1er et le #me tage Et en rempla*ant les

e"pressions trouves de E1 et E dans () n obtient la relation suivante entre t et u

22 = 1 + 2 (1 + + 2) 21 +

En drivant t par rapport u on obtient


41/75

(1 ) (1 )


42/75

En fi"ant une valeur de E$ on peut alors dterminer les valeurs de t et u et v Le tableau suivant

donne les rsultats pour quelques valeurs de E (1E)

Efficacit dlimination

totale ()

1en

1 1 +++++++++++g m'

Pourcentage du

volume quivalent du1er tage

100 11

Pourcentage du volume

quivalent du

#me

tage 100 22

1

1

1

T sultats de loptimisation des volumes quivalents dun L tages

/..1. !ro4osition d0une mt9ode de dimensionnement du LB deu* ta(es base sur

%RC

apr#s le tableau (T)$ on remarque que la diffrence entre les volumes augments des

facteurs de recirculation entre les tages du L nest pas tr#s grande Les rsultats indiquent

aussi quun dimensionnement optimal est obtenu lorsque le volume quivalent du #me tage

est lg#rement plus grand que le 1er &eci est obtenu bien videmment en 'ouant soit sur le

volume soit sur le facteur de recirculation

fin de faciliter le dimensionnement tout en gardant une marge de scurit$ il parat

'udicieu" de c!oisir le mme pour les tages dans un premier temps Ensuite$ on calcule leplus grand volume qui est pr#s$ on c!oisira 1 mme si les calculs donnent 1

&ette lg#re augmentation du volume 1 va nous permettre une meilleure scurit dpuration$

facilitera la conception de la STEP et rendra la ralisation des ouvrages plus ais du moment

quils auront les mme dimensions


43/75

/./. La 'ormu)e de $c9u)e :

En 1$ Sc!ul%e sest bas sur le fait que le temps de contact du liquide avec la

biomasse est proportionnel la !auteur du lit bactrien et est inversement proportionnel la

c!arge !draulique

En adaptant la solution gnrale de llimination de la dans un racteur biologique

avec une cintique dordre 1 l a dduit la formule suivante

= exp(

)

vec S de leffluent la sortie en (mgl)

S lentre en intgrant la recirculation en (mgl)

=0 +

1 +

auteur du lit bactrien en (m)T bit lentre du lit bactrien compris celui de recirculation en (ls)

( ) (1

))))))))))))

Surface du filtre en m

T acteur de traitement des E la temprature T dpendant de la !auteur du lit bactrien

en ((ls)m)

6.1 0.5 150

0.5

2 = 1 (

)

()2

acteur de traitement la !auteur 1

1 acteur de traitement dun lit bactrien de !auteur 1 m recevant une 1

mgl lentre

S lentre du lit bactrien en mgl

2


44/75

Le tableau suivant prsente quelques valeurs de 1 & en fonction du tpe des eau" uses


45/75

rigine des eau"

uses1 en (ls)m

omestique 1

affinerie

Sucrerie 1

Laiterie 1

sine de te"tile 1

Papeterie 1

&onditionnement

des viandes1

T aleurs du facteur de traitement de Sc!ul%e & selon lorigine des E

La correction du facteur la temprature T se fait suivant lquation dArr9enius

1

/.6. La 'ormu)e de Bruce#erens

En 1$ une formule empirique intgrant la surface spcifique du garnissage utilise a

t dveloppe par ruce et Mer-ens &ette formule sintresse au" lits bactriens munis de

garnissage plastique$ elle se prsente comme suit

e"p(

15 1

)

vec

S de leffluent la sortie du L en (mgl)

S lentre du L en intgrant la recirculation en (mgl)

1 tau" de raction 1& (1 m')

Sa Surface spcifique du garnissage en (mm)

bit de leffluent en (m')

olume du L en (m)

&oefficient de correction de la temprature ( 1)


46/75

/.1. La 'ormu)e d0cen'e)der

En 11$ Ec-enfelder sest bas sur le fait que lefficacit dlimination de la

diminue lorsque le temps de s'our augmente Ec-enfelder a appliqu son mod#le sur des lits

bactriens traitant des eau" uses domestiques l a montr la relation suivante

1=

1 +

(1 )()

vec

S de leffluent la sortie en (mgl)

S lentre en intgrant la recirculation en (mgl)

=0 +

1 +

r tau" de recirculation

&$ n$ m &oefficients dEc-enfelder (& 1$ n et 1m )

auteur du lit bactrien en (m)

Surface du filtre en (m)

6. Dimensionnement du bras rotati'


47/75

igure 1 ras rotatif (Sprin-ler) du lit bactrien

Le concept de la force dirrigation ou darrosage est apparu en llemagne$ elle est note S

(Spl-raft en allemand) apr#s lT$ La force dirrigation du matriau est dfinie par la

relation suivante$ dans le cas dun arrosage rotatif

1(

)vec S ntensit dirrigation ou arrosage instantan (mm deaupassage de bras)

& &!arge !draulique en mm!

a nombre de bras du sprin-ler

n nombre de tours par minute (trsmin) du sprin-ler

Les principau" avantages dune valeur suffisante de la force dirrigation sont

- un effet de curage avec limination des ccles de dtac!ement anarc!iques du biofilm

- un contrle de la croissance de la biomasse et de lpaisseur de biofilm

- une meilleure efficacit dans le mouillage avec rduction des odeurs

Les valeurs de S observs avec les bras propulsion !draulique !abituellement

utiliss varient entre et mm par bras Les valeurs recommandes en pratique varient dans

la gamme de mm par tour

fin davoir une force darrosage optimale$ il faut prendre en considration divers

param#tres$ parmi lesquels le matriau utilis et la c!arge organique ne S trop faible ne

permet pas davoir un bon mouillage et une paisseur de biomasse optimale tandis quune S

trop leve rend le temps de contact entre la biomasse et leffluent trop faible


48/75

Pour rduire les inconvnients lis la diminution de temps de s'our$ il est propos dutiliser

deu" valeurs de S La valeur forte permet de rguler lpaisseur du biofilm Elle est

applique en priode de faible c!arge (par e"emple la nuit) La valeur faible nest pas

suffisante pour maintenir lpaisseur du biofilm$ mais permet de garder un mouillage optimal$

tout en aant un temps de s'our long$ pendant les priodes de forte c!arge La mise en uvre

de ce sst#me ncessite donc une !orloge pour commuter entre les i faibles et fortes

&ompte tenu des limitations tec!nologiques des sst#mes dentranement mcanique des bras$

le ratio entre les vitesses de rotation lente et rapide ne doit pas dpasser 11

Lpaisseur du biofilm est rgule par un quilibre entre deu" facteurs antagonistes

- La vitesse de croissance du biofilm$ qui dpend de la c!arge organique limine

- La capacit du film liquide roder et entraner une partie du biofilm par les forces de

cisaillement induites par lcoulement$ qui dpend entre autres param#tres de la force

dirrigation et de la surface spcifique

La force darrosage doit donc tre dtermine en fonction de la c!arge organique

applique et des caractristiques du matriau usquici$ les recommandations pour S ne font

pas intervenir les caractristiques du matriau$ faute de donnes suffisantes En premi#re

approc!e$ le tableau suivant donne les recommandations amricaines

&!arge organique g

m'

aleur faible de S

(mmtour)

aleur forte de S

(mmtour)

11

11

1

T Marges des valeurs fortes et faibles de S en fonction de la c!arge organique


49/75

C,A!ITR III :

!RO-RA##ATIO% D"

DI#%$IO%%#%T


50/75

. !rsentation de Visua) $tudio :

Microsoft isual Studio est une suite de logiciels de dveloppement pour

indo,s con*ue par Microsoft

isual Studio est un ensemble complet doutils de dveloppement permettant de gnrer

des applications eb SP+ET$ des Services ebML$ des applications bureautiques et des

applications mobiles isual asic$ isual &$ isual & et isual utilisent tous le mme

environnement de dveloppement intgr (E$ ntegrated evelopment Environment)$ qui

leur permet de partager des outils et facilite la cration de solutions faisant appel plusieurs

langages Par ailleurs$ ces langages permettent de mieu" tirer parti des fonctionnalits

du rame,or- +ET$ qui fournit un acc#s des tec!nologies cls simplifiant le dveloppement

dapplications eb SP et de Services eb ML grce isual eb eveloper

/. Le )an(a(e Basic :

BA$IC est un acronme pour Beginners Allpurpose $mbolic Instruction Code Le

S& a t con*u en 1 par o!n eorge emen et T!omas Eugene urt% luniversit

de artmout! En effet$ lpoque$ lutilisation des ordinateurs ncessitait lemploi dun

langage de programmation assembleur ddi$ ce dont seuls les spcialistes taient

capables Les !uit principes de conception du S& taient

tre un langage gnraliste

utoriser la'out de fonctionnalits pour les e"perts

tre interactif

ournir des messages derreur clairs et conviviau"

voir un dlai de raction faible pour les petits programmes

+e pas ncessiter la compr!ension du matriel de lordinateur

soler lutilisateur du sst#me de"ploitation

6. Lo(icie) de dimensionnement ra)is

6.. Descri4tion du )o(icie)

Le logiciel destin au dimensionnement des lits bactriens permet lutilisateur de

dimensionner son ouvrage selon le tpe du matriau de garnissage quil a c!oisi (traditionnel

ou plastique) l offre la possibilit de faire appel mt!odes de dimensionnement (+& 1

seul tage$ +& tages$ Sc!ul%e$ ruceMer-ens)


51/75

Pour ce faire$ lutilisateur doit tout dabord installer lapplication sur son sst#me

de"ploitation La procdure est simple et se fait en quelques tapes l suffit de suivre les

instructions mentionnes sur loutil dinstallation

6..cran d0accuei)&est la premi#re fentre qui saffic!e lutilisateur apr#s avoir lanc le logiciel Elle

comporte un message daccueil et un bouton (E"it) permettant de quitter lapplication En

cliquant dessus$ il passe la #me fentre qui est celle du c!oi" de la mt!ode de

dimensionnement voulue selon le tpe du matriau de garnissage c!oisi

igure 1 Ecran daccueil de lapplication de dimensionnement des lits bactriens

6./.FenEtre des c9oi*

&ette fentre est disponible en #meplan si lutilisateur dcide de continuer Elle contient

c!oi" renvoant c!acun une fentre de dimensionnement propre la mt!ode c!oisie &es

c!oi" sont

Mt!ode de ruceMer-ens pour un lit bactrien avec garnissage plastique

Mt!ode de Sc!ul%e pour un lit bactrien avec garnissage plastique

Mt!ode +& pour un lit bactrien 1 tage avec garnissage traditionnel

Mt!ode +& pour un lit bactrien tages avec garnissage traditionnel


52/75

igure 1 entre des c!oi" de lapplication de dimensionnement des lits bactriens

6.6.%RC seu) ta(e

6.6.. Descri4tion des di''rents com4osants de )a 'enEtre :

onn e s lutilisateur entre dans ce volet les valeurs initiales de la lentre et la

sortie$ le dbit$ et la temprature moenne en respectant les units prcises

& a lcul e r En cliquant sur ce bouton$ lapplication entre dans le programme Elle effectue les

calculs puis affic!e les rsultats

ini ti ali ser &e bouton permet de remettre les valeurs de toutes les cases

sul t a ts ans ce volet$ lutilisateur peut lire les valeurs des diffrents param#tres de

dimensionnement

ccueil &e bouton permet de retourner la fentre contenant les c!oi"

La fentre contient aussi des messages qui ne deviennent visibles que si certaines conditions

sont vrifies


53/75

igure 1 entre de dimensionnement dun lit bactrien 1 seul tage par la mt!ode +&

6.6./. A)(orit9me uti)is : Entrer la lentre $ )?G la norme la sortie $ )?G le dbit 'ournalier

H 7? et la temprature T en JC

&alculer lefficacit =

&orriger lefficacit ( )

&alculer la c!arge polluante ) ( ( ( Soit r le tau" de recirculation

&alculer le facteur de recirculation =+ (+.)

&alculer le volume du filtre () =

(.

)

&alculer la c!arge organique ( /) = rifier si . (

/) .

oucle sur la c!arge !draulique Pour

(

/) entre 1 et 1 m>7>m=

&alculer la surface du filtre () = ( )


54/75

&alculer le diam#tre du filtre () =

rifier (sinon utiliser filtres en parall#le) &alculer la !auteur du filtre () =

rifier 1.5 3.5

in de boucle

6.6.6. Code uti)is sur Visua) $tudio :

Le programme utilis sur isual Studio (voir anne"e ) comprend plusieurs fonctions

ncessaires pour assurer une bonne interaction entre lutilisateur et le logiciel Parmi ces

fonctions - La fonction de vrification de la co!rence des donnes entres par lutilisateur

- La fonction de calcul par la mt!ode +&

- La fonction de rinitialisation de toutes les cases

- La fonction de retour des rsultats

6.1.$c9u)e

6.1.. $u44ort de )0a44)ication

igure 1 entre de dimensionnement dun lit bactrien avec la mt!ode de Sc!ul%e


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6.1./. A)(orit9me uti)is

Entrer la lentre $ )?G la la sortie $ )?G le dbit 'ournalier

H s? et la temprature T en JC

&!oisir le tau" de recirculation r et la !auteur en (m) ( 1 )

&alculer (Eau" domestiques) &alculer =

&alculer ( ) ( ) ( )

&alculer () = ( )

&alculer () =

Pour le code sur S (oir nne"e )

6.5.Bruce#erens

6.5.. $u44ort de )0a44)ication

igure 1 entre de dimensionnement dun lit bactrien avec la mt!ode de Sc!ul%e


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6.5./. A)(orit9me uti)is :

Entrer la lentre $ )?G la la sortie $ )?G le dbit 'ournalier

H s?G la temprature T en


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6.@.%RC


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terminer selon E la valeur de

=

(+)

&alculer + =

&alculer (%) =

(

en utilisant les pourcentages la table selon E )

+

&alculer le volume du #me tage

=

Prendre le mme volume du #me

tage pour le 1er

tage =

&alculer la c!arge organique au 1er tage ) (/

&alculer la c!arge organique au #me tage ) (/ &alculer lefficacit du 1er tage =

+.

&alculer lefficacit du #me

tage

=

+.

oucle sur la c!arge !draulique Pour (/) entre 1 et 1 m>7>m=

( + )

&alculer la surface du 1er tage ()

=

&alculer le diam#tre du 1er tage () =

&alculer la !auteur du 1er tage ()

=

&alculer la surface du #me tage ()

=

(+

)

&alculer le diam#tre du #me tage () =

&alculer la !auteur du #me tage ()

=

rifier 1.5 1 3.5 1.5 2 3.5

in de boucle


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Pour le code sur S (oir nne"e )


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C,A!ITR IV :

!ROBL2#$ CO"RA%T$

D$ LIT$ BACT3RI%$


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Lors de le"ploitation des lits bactriens$ il est possible dobserver certains

dsfonctionnements au" diffrents niveau" de louvrage ans ce c!apitre$ quelques

probl#mes seront abords tout en mentionnant leurs causes courantes Ensuite$ on proposera

des solutions et des actions quil est possible dappliquer afin de remdier ces probl#mes

. Absence ou 'aib)e dve)o44ement du 'i)m bio)o(iue

Causes courantes :

Mise en service rcente de la station

ilution trop forte de leffluent traiter

Mauvais rglage dosage de la c!arge !draulique (Sousc!arge ou surc!arge)

Mauvais fonctionnement du sst#me dalimentation

ecirculation e"cessive

faut de rotation du sprin-ler

Actions 4ossib)es :

rification des dbits de pompes

ptimisation des consignes de"ploitation (diminution de la recirculation)

rification du bon fonctionnement du sst#me dalimentation

rification de la libre rotation du sprin-ler

Suppression des eau" claires parasites$ amlioration de la collecte

/. Dve)o44ement 9tro(+ne du 'i)m bio)o(iue

&e probl#me peut causer des colmatages partiels et une diminution des performances

puratoires

Causes courantes :

faut de rotation du sprin-ler

bturation des orifices de dversement

$o)utions 4ossib)es :

tablissement de la rotation

+ettoage rgulier des buses du sprin-ler

Tamisage en amont immdiat


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6. F)aues en sur'ace du )it et co)mata(e en 4ro'ondeur

&e probl#me peut gnrer une ano"ie du biofilm (ermentation)$ des dgagements dodeurs$

une mauvaise qualit de leau traite et une mise !ors service du lit

Causes courantes :

sfonctionnement au niveau des ouvrages de prtraitement

Surdveloppement du film biologique

bsence de rgulation

Mauvais rglage des recirculations

Surc!arge de ltage biologique

Perte d!omognit et de porosit du matriau de remplissage

Mauvaise ventilation

&!ute de feuilles (en automne) sur le lit

$o)utions 4ossib)es :

emise niveau des ouvrages de prtraitement$ notamment le dgrillage et

le dgraissage

ugmentation des recirculations

ugmentation localise de la c!arge !draulique pour crer un lessivage du biofilm tassage des trente premiers centim#tres du lit

rification des orifices de ventilation

ilet de protection contre lesfeuilles

1. !ro)i'ration des escar(ots

ans quelques rgions$ les escargots peuvent poser des probl#mes dans les lits

bactriens Les escargots se nourrissent du biofilm ce qui ne posent pas pratiquement un

probl#me

Le probl#me rside dans les coquilles rmanentes apr#s la mort des escargots qui remplissent

le vide dans les filtres bactriens &es coquilles entravent le passage de leau et de lair et

participent par consquent au colmatage du filtre

fin de dbarrasser le lit bactrien des coquilles$ il est ncessaire de dplacer les matriau" de

garnissage &ette opration demande du temps et cote c!#re


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$o)utions 4ossib)es

ugmenter la c!arge !draulique afin dinonder le filtre bactrien et tuer les escargots

en les asp!"iant

uand les escargots se dcomposent$ les ga% produits ram#nent les restes lasurface o ils peuvent tre racls aisment

5. !rob)+me des mauvaises odeurs

Elles sont causes par les ractions anarobies se passant dans la partie infrieure du biofilm

Causes courantes :

&olmatage du massif

ration insuffisante du massif

Surc!arge organique

sfonctionnement au niveau des ouvrages de traitement

Actions 4ossib)es :

colmatage du massif (arrosage$ c!loration ou salptre)

tilisation dune ventilation force si le tirage naturel est insuffisant

ilution de leffluent par recirculation

@. Dtrioration de )a ua)it de )0e'')uent trait avec 4rsence

de #$

Causes courantes :

Mauvaise rotation du sprin-ler

ecclage insuffisant

sfonctionnement au niveau des ouvrages de prtraitement Surc!arge !draulique Lessivage partiel du massif

ariation saisonni#re importante

Matriau filtrant trop fin

ans le cas dun support traditionnel$ production de fines par dsagrgation du

matriau filtrant (frottement ou temprature leve)

Actions 4ossib)es :

Limitation du dbit admis en prtraitement


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ec!erc!e de le"istence deau" claires parasites

emise niveau les ouvrages de prtraitement notamment le dgrillage et

le dgraissage

En cas de"istence de surc!arge saisonni#re$ dimensionner linstallation sur le mois

de pointe

&!oisir un matriau plus grossier$ adapt au volume disponible et la c!arge

applique en cas de garnissage traditionnel

ugmenter le recclage


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Conc)usion

travers ce travail$ nous avons vu les diffrentes formules empiriques et semi

empiriques proposes par les auteurs et les organismes spcialiss pour dcrire le

fonctionnement des lits bactriens ans la partie traitant le dimensionnement des L

tages par la mt!ode +&$ nous avons propos une mani#re doptimiser et faciliter le

dimensionnement sans avoir passer par plusieurs itrations 'usqu lobtention des

param#tres dans la fourc!ette

En se basant sur les formules les plus utilises$ nous avons labor des algorit!mes de

dimensionnement qui respectent les conditions sur la !auteur et la c!arge organique Ensuite$

nous avons utilis loutil de dveloppement isual Studio afin de crer un logiciel interactif et

simple utiliser pour le dimensionnement des lits bactriens &e logiciel permet le c!oi" de la

mt!ode de dimensionnement selon le tpe de garnissage c!oisi (traditionnel ou plastique)

Le logiciel labor est fle"ible peut tre encore dvelopp afin dintgrer dautres volets

du dimensionnement relatif au lit bactrien savoir la clarification et le pompage en tte du lit

si ncessaire

Pour conclure notre tude$ nous avons ralis un c!apitre sur les probl#mes lis

le"ploitation des lits bactriens$ leurs origines et les solutions possibles pour les traiter


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R'rences bib)io(ra49i5ues

Abde)(9ani nnaKaKi


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Anne*es

nne" e & ode uti lis pour pro gramme r la mt !ode +& un seul ta ge

Public &lass+& 1Etage

Private Sub T&alcul&lic-(sender s b'ect$ e s Eventrgs) andles T&alcul&lic- rification des cases avant de commencer laffectation et le calculf verification() T!en

ffectation des donnes entres par lutilisateur au" diffrentes variablesim So$ Sf$ $ T s oubleSo MeTiTe"tSf MeTsTe"t MeTTe"tT MeTTempTe"t

LLEEisible alseLabelisible alseTsurisible alseonction de calcul des diffrentes dimensions (+&)

im Eo$ ET$ &p$ $ $ $ $ & s oubleEo (So Sf) So &alcul de lefficacitET Eo (1 (T )) &orrection de lefficacit en fonction de la temprature&p ( So) 1 &alcul de la c!arge polluante en g'im r s ouble im &o s ouble

im s ouble pplication de an-ins pour dterminer le tau" de recirculation

f ET T!en r Elsef ET T!en r Else r (1 ET 1) (1 ET)End f& 1!ile & 1 oucle sur la c!arge !draulique

f 1 r T!en

(1 r (1 1 r) ) &alcul du acteur de recirculation (&p ) (( ET) (1 ET)) &acul du volume en m&o &p &alcul de la c!arge organique gm' ((1 r) ) & &alcul de la surface en m (( ) Mat!P) (1 ) &alcul du diam#tre en m &alcul de la !auteur en m& & 1 ncrmentation de la c!arge !draulique

Else & & 1End f

End !ile

MeTTe"t ormat+umber($ )


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MeTTe"t ormat+umber($ )MeTTe"t ormat+umber($ 1)MeTTe"t ormat+umber($ )MeTrTe"t ormat+umber(r$ 1)MeT&oTe"t ormat+umber(&o$ )MeTsurTe"t ormat+umber( $ 1)MeTETe"t ormat+umber(ET 1$ 1)tilisation de lits bactriens en parall#le si le diam#tre trouv est m f T!en MeLabelisible True MeTsurisible TrueEnd f

Else MeLLEEisible TrueEnd f

End Subonction de vrification si les donnes sont correctement entresretourne une valeur

boolenneunction verification() s oolean

im s oolean Truef MeTiTe"t s +ot!ing r +ot s+umeric(MeTiTe"t) T!en

alseEnd ff MeTsTe"t s +ot!ing r +ot s+umeric(MeTsTe"t) T!en

alseEnd f

f MeTTe"t s +ot!ing r +ot s+umeric(MeTTe"t) T!en alseEnd ff MeTTempTe"t s +ot!ing r +ot s+umeric(MeTTempTe"t) T!en

alseEnd feturn

End unctiononction de rinitialisation des cases lors du clic sur le bouton rinitialiser Private Sub Trenitialisation&lic-(sender s b'ect$ e s Eventrgs) andles

Trenitialisation&lic-TiTe"t TsTe"t TTe"t TTempTe"t TTe"t TTe"t TTe"t TTe"t TrTe"t T&oTe"t TETe"t LLEEisible alseLabelisible alse Tsurisible alse

End Sub

End &lass


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nne" e & ode utili s pour programme r la mt !ode de Sc!ul% e

Public &lass Sc!ul%ePrivate Sub T&alcul&lic-(sender s b'ect$ e s Eventrgs) andles

T&alcul&lic-

rification des cases avant de commencer laffectation et le calculf verification() T!en

ffectation des donnes entres par lutilisateur au" diffrentes variablesim So$ Sf$ $ T$ r$ s oubleSo MeTiTe"tSf MeTsTe"t MeTTe"tT MeTTempTe"tr MeTrTe"t

MeTTe"tLLEEisible alseLabelisible alseTsurisible alseonction de calcul des diffrentes dimensions (Sc!ul%e)im T$ S$ T$ $ $ $ Eo$ ET$ &o s oubleS (So r Sf) (1 r) &alcul de S en mglT 1 ((1 ) (1 So)) (1 (T )) &orrection du

coefficient TT (1 r) (1 ) &alcul du dbit total en ls T ((Mat!Log(Sf S)) (T )) &alcul de la surface en m (( ) Mat!P) (1 ) &alcul du diam#tre en mEo (So Sf) So &alcul de lefficacitET Eo 1 (T ) &orrection de lefficacit en fonction de la temprature &o (T S) (1 ) MeTTe"t ormat+umber($ ) MeTTe"t ormat+umber($ ) MeTTe"t ormat+umber($ 1) MeTETe"t

ormat+umber(Eo 1$ )MeTsurTe"t ormat+umber( $ 1)

tilisation de lits bactriens en parall#le si le diam#tre trouv est m f T!en

MeLabelisible TrueMeTsurisible True

End fElse

MeLLEEisible TrueEnd f


70/75

End Subonction de vrification si les donnes sont correctement entresunction verification() s oolean



alseEnd ff MeTTe"t s +ot!ing r +ot s+umeric(MeTTe"t) T!en

alseEnd ff MeTTempTe"t s +ot!ing r +ot s+umeric(MeTTempTe"t) T!en

alseEnd ff MeTrTe"t s +ot!ing r +ot s+umeric(MeTrTe"t) T!en


alseEnd feturn

End unctiononction de rinitialisation de toutes les cases lors du clic sur le bouton rinitialiser Private Sub Trenitialisation&lic-(sender s b'ect$ e s Eventrgs) andles

Trenitialisation&lic-TiTe"t TsTe"t TTe"t TTempTe"t TTe"t TTe"t TTe"t TTe"t TrTe"t TsurTe"t TETe"t LLEEisible alseLabelisible alseTsurisible alse

End Sub

End &lass


71/75

nne" e & &ode uti li s pour pro gramme r la mt !ode de ruceMe r-ens

Public &lass ruceMer-ensPrivate Sub T&alcul&lic-(sender s b'ect$ e s Eventrgs) andles

T&alcul&lic-

rification des cases avant de commencer laffectation et le calculf verification() T!en

ffectation des donnes entres par lutilisateur au" diffrentes variablesim So$ Sf$ $ T$ r$ Sa s oubleSo MeTiTe"tSf MeTsTe"t MeTTe"tT MeTTempTe"tr MeTrTe"t

Sa MeTsTe"tLLEEisible alseLabelisible alseTsurisible alseim T$ S$ T$ $ $ $ $ Eo$ &o$ & s oubleEo (So Sf) So &alcul de lefficacitS (So r Sf) (1 r) &alcul de S en mglT 1 (T 1) &orrection du coefficient T en m'T (1 r) &alcul du dbit total en m'& 1 &!arge !draulique (m'm)!ile & 1 oucle sur la c!arge !draulique

f r 1 T!en (T Mat!Log(Sf S)) (T Sa)&o (T S) (1 ) &alcul de la c!arge organique ((1 r) ) & &alcul de la surface en m &alcul de la !auteur en m (( ) Mat!P) (1 ) &alcul du diam#tre en mMeTTe"t ormat+umber($ )MeTTe"t ormat+umber($ )

MeTTe"t ormat+umber($ 1)MeT&oTe"t ormat+umber(&o$ )MeTETe"t ormat+umber(Eo 1$ )MeTTe"t ormat+umber($ 1)MeTsurTe"t ormat+umber( $ 1)

Else& & 1 incrmentation de la c!arge !draulique

End fEnd !ile

tilisation de lits bactriens en parall#le si le diam#tre trouv est m f T!en


72/75

MeLabelisible TrueMeTsurisible True

End fElse

MeLLEEisible TrueEnd f

End Subonction de rinitialisation de toutes les cases lors du clic sur le bouton rinitialiser Private Sub Trenitialisation&lic-(sender s b'ect$ e s Eventrgs) andles

Trenitialisation&lic-TiTe"t TsTe"t TTe"t TTempTe"t TTe"t TTe"t TTe"t TTe"t

TETe"t T&oTe"t TsurTe"t LLEEisible alseLabelisible alse Tsurisible alse

End Subonction de vrification si les donnes sont correctement entresunction verification() s oolean


alse

End ff MeTsTe"t s +ot!ing r +ot s+umeric(MeTsTe"t) T!en alse

End ff MeTTe"t s +ot!ing r +ot s+umeric(MeTTe"t) T!en


alseEnd ff MeTrTe"t s +ot!ing r +ot s+umeric(MeTrTe"t) T!en


alseEnd feturn

End unction

End &lass


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nne" e & ode uti li s pour pro grammer la mt !ode +& pour un L ta ges

Public &lass+&EPrivate Sub T&alcul&lic-(sender s b'ect$ e s Eventrgs) andles

T&alcul&lic-f verification() T!en

im So$ Sf$ $ T s oubleSo MeTiTe"tSf MeTsTe"t MeTTe"tT MeTTempTe"tim Eo$ Et$ $ P$ &p1$ 1$ s oubleEo (So Sf) So &alcul de lefficacitEt Eo (1 (T )) &orrection de lefficacit en fonction de la temprature

&p1 ( So) 1 &alcul de la c!arge polluante en g'pplication de la mt!ode doptimisation dun L tages 1 ( 1) ( Et)f Et Et T!en

P Elsef Et Et 1 T!en

P Elsef Et Et T!en

P End f &p1 P

1 im Eo1$ Eo$ &o1$ &o$ &p$ r1$ r$ $ s ouble&o &p &alcul de la c!arge organique gm'&o1 &p1 1Eo1 1 (1 (&p1 1) ) &alcul de lefficacit du 1er tageEo 1 (1 ((&p1 1) ) (1 Eo1)) &alcul de lefficacit du #me

tage f Eo T!en pplication de an-ins pour dterminer le tau" de recirculation

dans le #me tager

Elsef Eo T!en

r Else

r (1 Eo 1) (1 Eo)End ff Eo1 T!en pplication de an-ins pour dterminer le tau" de recirculation

dans le 1er tager1

Elsef Eo T!enr1

Elser1 (1 Eo 1) (1 Eo)

End f


74/75

im s ouble im & s ouble & !ile & 1 oucle sur la c!arge !draulique

f r 1 T!en

((1 r1) ) & &alcul de la surface en m (( ) Mat!P) (1 ) &alcul du diam#tre en m 1 &alcul de la !auteur en m& & ncrmentation de la c!arge !draulique

Else& &

End f

End !ile

MeT1Te"t ormat+umber(1$ )MeT1Te"t ormat+umber($ )MeT1Te"t ormat+umber($ 1)MeT1Te"t ormat+umber($ 1)MeTr1Te"t ormat+umber(r1$ 1)MeTE1Te"t ormat+umber(Eo1 1$ )MeTTe"t ormat+umber($ )MeTTe"t ormat+umber($ )MeTTe"t ormat+umber($ 1)MeTTe"t ormat+umber($ 1)

MeTrTe"t ormat+umber(r1$ 1)MeTETe"t ormat+umber(Eo 1$ )

ElseMeLLEEisible True

End fEnd Subonction de vrification si les donnes sont correctement entresunction verification() s oolean





alseEnd f

eturn End unction


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Private Sub Trenitialisation&lic-(sender s b'ect$ e s Eventrgs) andlesTrenitialisation&lic-

TiTe"t TsTe"t

TTe"t TTempTe"t T1Te"t T1Te"t T1Te"t T1Te"t TE1Te"t Tr1Te"t TTe"t TTe"t TTe"t TTe"t TETe"t TrTe"t LLEEisible alse

End Sub

End &lass

Documents

Marouane MERIZAK