Analyse Cinétique De Dégradation De La Pollution Carboné.Pdf

الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليم العالي والبحث العلمي Ministère de l’enseignement Supérieur et de la Recherche scientifique

Université Larbi Ben M’hidi Oum-El-Bouaghi Faculté des Sciences et Sciences Appliquées Département Hydraulique

Mémoire de Fin d'Etudes En vue de l’obtention du diplôme de : Master en Hydraulique Urbaine

Analyse de la cinétique de dégradation de la pollution carbonée, cas des stations d’épuration de Sidi Marouane, Oued Athmania (W. Mila), Ain Beida (W. Oum Elbouaghi), et Timgad (W. Batna)

Présenté par : • MEZILI Salaheddine • ACHOUR Abdelghani

Soutenu le :21Juin 2017 devant le jury

Président du jury Mr Djeddou Messaoud MCA Examinateur Melle Larakeb Manal MAB Encadreur : Mr Sekiou Fateh MCA

….

Année universitaire : 2016 / 2017 Remerciements

Nous remercions tout d’abord le grand Dieu pour l’achèvement de ce

mémoire.

Nous nous serions réellement, trouver les expressions éloquentes que

mérité notre encadreur Monsieur, Dr. SEKIOU Fateh maitre de

conférences à l’université Oum El Bouaghi le remercier pour ses encouragements, et sa présence totale, et suggestions avisées qui nous ont

aidés à mener à bien ce travail, et d’avoir rapporté à ce mémoire ces

remarques et conseils.

Nous tenons à remercier également les membres de jury

Mr Djeddou Messaoud

Melle Larakeb Manal

Pour leur participation à l’évaluation de ce travail.

Nous tenons à présenter notre remerciement au personnel de la station

d’épuration des eaux usées de la ville de Sidi Merouane wilaya de Mila

et particulièrement

Mr. Khemisi Sebti (chef de station d’épuration de sidi merouane wilaya

de Mila

Mme.Aouadi Fatma (chef de laboratoire de la station de Sidi Merouane

Mr.Mekhbi ramzi

Mr.Zaki Melloul

Mr Laachi Ibrahim chef de maintenance de la station de Sidi Merouane A tous les administrateurs de l’office national de l’assainissement, unité

de Mila

Enfin nous tenons à remercier nos parents pour nous ‘avoir appris à

toujours aller au bout de nos idées, ainsi que nos frères et sœurs.

Sans omettre bien sûr de remercier profondément tous ceux qui ont

contribué de près ou de loin à la réalisation du présent travail.

Et tous nos enseignants du primaire, moyen, secondaire, et universitaire,

et ceux qui ont contribués à notre éducation et à notre formation à la

recherche scientifique

Références Bibliographiques Dédicaces

Je dédie ce mémoire

A mes chers parents

Pour l’éducation et le grand amour dont ils m’ont entouré depuis ma naissance pour leurs patiences et leurs sacrifices.

Pour m’avoir poussé jusqu’a au bout et pour avoir été toujours un confort moral.

A mon frère et mes sœurs, en lui souhaitant la réussite dans leurs vies.

A toute ma promotion 2017 sans exception

A toute personne utilisant ce document pour un bon usage

A toute la famille achour et khalfalah

salah eddine Sommaire

Sommaire

Liste des figures …………………………………………………………………I

Liste des tableaux………………………………………………………………..V

Liste des Abréviations………………………………………………………….VIII

Introduction Générale……………………………………………………………1

Chapitre I

Généralités sur les eaux usées

1. Introduction .………………………………..…….…………………………………3 I.2.Définition des eaux usées .……..…………………………………………………….3 I.3.Origines des eaux usées ..…………………………………..………………………..3 I.3.1. Les eaux usées domestiques .………………………………………………..3 I.3.2. Les eaux usées industrielles .………………………………………………..4 I.3.3. Les eaux usées pluviales .………………………………………………..….4 I.3.4. Les eaux usées agricoles . …………………………………………………..4 I.4. La pollution des eaux usées ………………………………………………………5 . I.4.1. Différents types de pollution ………………………………………………...5 1.4.1.1. Pollution physique……………………………………………………..5 I.4.1.2. Pollution mécanique …………………………………………………..5 I.4.1.3. Pollution thermique …………………………………………………...5 I.4.1.4. Pollution radioactive …………………………………………………5 I.4.2. Pollution chimique .……………………………………….………………..….5 I.4.2.1. Pollution organique .…………………………………………………5 I.4.2.2. La pollution microbienne .………………………..………………….6 I.4.3 pollution par hydrocarbures .…………………………………………………...6 I.4.3.1 Toxicité aigüe . …………………………………………………………...6 I.4.3.2. Toxicité à long terme ……………………………………………………..7 I.5. Les paramètres physico-chimiques .……………………………………………..……..7 a. La température …………………….………………………………………………...7

Sommaire

b.Turbidité .……………………………………………………… ……..………..…...7 c. Potentiel d’hydrogène (PH) ………………………………………………………….7 d. Hydrocarbures ……………………………………………………………………….7 e. La conductivité électrique (CE) ……………………………………………………..8 f. Oxygène dissous …………………………………………………………………….…...8 g. Les matières en suspension﴾M.E. S﴿ ………………………………………..…………...8 h. La demande biochimique en oxygène (DBO) ……………………………..…………....9 i. Demande chimique en oxygène (DCO) …………………………...………………...... 9 j. L’indice de biodégradabilité …………………………………………………...... 9 k. Les nitrites, les nitrates et les phosphates ……………………………………………10 I.6. Normes internationales …………………………………………………………….10 I.7. Normes Algériennes …………………………………………………………..……10 I.8. Traitement des eaux usées …………………………………………………………11 I.8.1. Paramètres essentiels pour le choix d’une technologie de traitement :……….11 I.9. Les procédés de traitement des eaux usées ………………………………………...12 I.9.1. Les prétraitements …………………………………………………………..12 I.9.1.1. Dégrillage …….………………………………………………………...... 12 I.9.1.2. Dessablage…………………………………………………………...……12 I.9.1.3. Dégraissage déshuilage : .…………………………………………………12 I.9.2. La décantation primaire ………………………………………………………...... 13 I.9.3. Le traitement biologique ………………………………………………………….13 I.9.3.1. Les boues actives ……………………………………………………………..13 I.9.3.1.2. Paramètre de fonctionnement des stations à boues activées ………………..14 I.9.4. La décantation secondaire ………………………………………………………...15 I.9.5. Le traitement tertiaire …………………………………………………………...... 16 1-L’azote ………………………………………………………………………………...16 2- Phosphore ……………………………………………………………………………..16 I.9.5.1. L'élimination de l'azote ……………………………………………………….....16 I.9.5.2. L'élimination du phosphore ……………………………………………………...17 I.9.5.3. L'élimination des odeurs ………………………………………………………....17 I.10. La désinfection ……………………………………………………………………...17 I.11. La filtration …………………………………………………………………………18 I.12. Conclusion …………………………………………………………………………..18

Sommaire

Chapitre II Description des stations étudiés Introduction………………………………………………………………………………….. 19 . STEP de Sidi Marouane ………………………………………………………………... 19 1. Station d’épuration de Sidi Merouane wilaya de Mila………………………………… 19 1.1. Présentation de la ville ………………………………………………………………. 19 1.2. La station d’épuration de Sidi Merouane …………………………………………… 20 1.3 Données techniques de la STEP …………………………………………………….. 20 1.4. Description des différents ouvrages de la Station d’épuration sidi marouane……….. 21 1.4.1. Poste de relevage …………………………………………………………………... 21 1.4.2. Dégrilleur grossier …………………………………………………………………. 22 1.4.3. Dégrilleur Fin ………………………………………………………………………. 23 1.4.4. Comptage des effluents …………………………………………………………….. 24 1.4.5. Dessablage / déshuilage …………………………………………………………….. 24 1.4.5.1 Pompe à sable …………………………………………………………………… 25 1.4.5.2 Classificateur de sable …………………………………………………………… 25 1.4.6. Le traitement biologique ……………………………………………………………. 26 1.4.6.1. La zone aérée dans le chanel …………………………………………………. 27 1.4.6.2 La zone anoxie dans le chenal …………………………………………………. 27 1.4.6.3. Zone anaérobie ………………………………………………………………… 27 1.4.6.4. Zone anoxie amont …………………………………………………………... 28 1.4.6.5. Système d’aération …………………………………………………………… 28 1.4.7. Dégazage …………………………………………………………………………... 28 1.4.8. Clarificateur (décanteur) …………………………………………………………… 29 1.4.9. Recyclage et extraction des boues …………………………………………………. 30 1.4.10. Traitement des boues ……………………………………………………………... 30 1.4.10.1. Tableau d’égouttage ……………………………………………………………. 30 1.4.10.2. Conditionnement au polymère …………………………………………………. 30 1.4.10.3. Filtres à bandes …………………………………………………………………… 31

Sommaire

1.4.10.4. Lits de sechage …………………………………………………………………... 31 1.4.10.5. Aire de stockage …………………………………………………………………. 32 1.4.11. Salle de commande ………………………………………………………………... 33 1.4.12 Laboratoire ………………………………………………………………………… 33 1.5 Principaux ouvrage et équipements annexes ……………………………………...... 34 1.5.1. La désodorisation biologique ………………………………………………………. 34 1.5.2. Alimentation Générale ……………………………………………………………... 35 1.5.2.1. Eau Potable ……………………………………………………………………... 35 1.5.2.2. Poste toutes eaux ………………………………………………………………… 35 1.5.3. Poste de lixiviat ……………………………………………………………………... 35 1.5.4. Prélèvement …………………………………………………………………………. 36 2. Station d’épuration d’oued Athmania ………………………………………………… 37 2.1 Présentation de Station ……………………………………………………………….. 37 2.2 Donnée technique ……………………………………………………………………… 37 2.2.1 Capacité Nominale et quantité moyenne des eaux usées à l’entrée de la station ... 37 2.2.2 Normes de Rejet des eaux usées épurées ……………………………………………. 37 2.3. Étapes d’épuration dans la STEP oued el athmania ……………………………… 38 2.4. Equipement de la Station d’épuration……………………………………………….. 38 2.4.1 Prétraitement …………………………………………………………………………. 38 2.4.1.1 Dégrillage Mécanique ……………………………………………………………... 38 2.4.1.2 Dessableur Déshuileur ……………………………………………………………… 38 2.4.2. Traitement biologique ……………………………………………………………….. 39 2.4.3. Clarification ………………………………………………………………………. 39 2.5. Épaississeurs gravitaires des boues …………………………………………………… 40 2.6. Retour des boues en excès ……………………………………………………………. 40 2.7. Lits de séchage des boues …………………………………………………………….. 40 3.Station d’épuration de Ain el Beida …………………………………………………… 41 3.1. Présentation de station ………………………………………………………………... 41 3.2. Données techniques de la STEP ……………………………………………………... 41 3.3 Description des différents ouvrages de la Station d’épuration D’Ain Beida ……… 41 3.3.1. By- Pass …………………………………………………………………………… 42 3.3.2. Prétraitement ………………………………………………………………………. 42 3.3.2.1. Panier grossier ………………………………………………………………. 43

Sommaire

3.3.2.2 Poste de relevage ………………………………………………………………… 43 3.3.2.3. Dégrillage grossier …………………………………………………………… 43 3.3.2.4. Dégrillage fin ………………………………………………………………… 43 3.3.2.5. Dessableur _ déshuileur aéré ……………………………………………… 43 3.3.2.5.1. Classificateur à sables …………………………………………………… 44 3.3.3. Traitement secondaire ……………………………………………………………….. 44 3.3.3.1. Le bassin biologique ………………………………………………………………. 44 3.3.4. Bassin de dégazage …………………………………………………………………. 44 3.3.5. Décanteur secondaire ……………………………………………………………… 45 3.3.6. Traitement tertiaire ………………………………………………………………….. 45 3.3.6.1. Bassin de chloration ……………………………………………………………… 45 3.3.7. Traitement des boues ……………………………………………………………… 45 3.3.7.1. Epaississeur primaire …………………………………………………………….. 45 3.3.7.2. Digesteur aérobie ……………………………………………………………... 46 3.3.7.3. Epaississeur secondaire ……………………………………………………… 46 3.3.7.4. Lits de séchage ……………………………………………………………….. 46 3.3.8. Salle de commande …………………………………………………………………. 47 3.3.9. Laboratoire ………………………………………………………………………….. 47 4. Station d’épuration de Timgad ……………………………………………………….. 48 4.1. Présentation de STEP de TIMGAD …………………………………………………. 48 4.2. Les caractéristiques de la STEP de Timgad ………………………………………… 48 4.2.1 La capacité de la STEP .…………………………………………………………… 48 4.2.2. La charge hydraulique admissible de la STEP …………………………………… 48 4.2.3. La charge de pollution prise en compte par la STEP de TIMGAD ……………... 48 4.3. Description des différents ouvrages de la Station d’épuration ……………………. 49 4.3.1. Les prétraitements …………………………………………………………………… 49 4.3.1.1. Le dégrillage …………………………………………………………………. 49 Dégrillage mécanisé grossier ……………………………………………………………. 49 Dégrillage mécanisé fin ………………………………………………………………… 50 Traitement des refus de dégrillage ……………………………………………………… 50 4.3.1.2. Dessablage-déshuilage aéré ……………………………………………………….. 50 4.3.1.3. Pompes à sables et classificateur à sable ………………………………………..... 51 4.3.1.4. Récupération des graisses ……………………………………………………….. 51

Sommaire

4.3.2. Bassin biologique …………………………………………………………………….. 51 4.3.3. Clarificateur (décanteur) …………………………………………………………….. 52 4.3.4. La Désinfection ……………………………………………………………………… 52 4.3.5. Traitement des boues ………………………………………………………………. 53 4.3.5.1. Epaississement des boues ………………………………………………………... 53 4.3.5.2. Stabilisation des boues …………………………………………………………… 53 4.3.5.3. Déshydratation …………………………………………………………………… 54 4.3.6. La supervision ………………………………………………………………………. 54 4.3.7. Laboratoire …………………………………………………………………………... 54 5.Conclusion ……………………………………………………………………………… 57 Chapitre III Partie expérimentale III.1. Introduction ………………………………………………………………………. 58 III.2. Analyse de dégradation de la pollution des quatre stations ………………………... 59 III.2.1. Station d’épuration de Sidi Merouane ………………………………………... 59 III.2.1.1 Calcul de la capacité du traitement de la station d’épuration de Sidi Merouane …………………………………………………………………………………. 60 III.2.2. La station d’épuration de Ain el Beida ………………………………………. 61 III.2.2.1 Calcul de la capacité du traitement de la station d’épuration …………… 62 III.2.3. Station d’épuration de Timgad ……………………………………………….. 64 III.2.3.1. Calcul de la capacité de traitement de la station d’épuration de Timgad…. 65 III.2.4. Station d’épuration de Oued Athmania ………………………………………. 66 III.4.2.1 Calcul de la capacité du traitement de la station de Oued Athmania ……… 67 III.3. Comparaison entre les stations…………………………………………………….. 68 III.4. Analyse de la cinétique de DBO …………………………………………………. 70 1-La station de Sidi Merouane …………………………………………………… 70 2-Cinétique de la DBO, cas de la station de Ain El Beida………………………. 78 3 -Cinétique de la DBO, cas de la station de Timgad ……………………………. 79 4-Cinétique de la station d’Oued Athmania ………………………………………. 80 III.5.Conclusion…………………………………………………………………………… 89

Conclusion Générale…………………………………………………………………………….. 90

Liste des figures Chapitre I

Figure I.1 Schéma générale d’une station d’épuration a boues activée………………………14 Chapitre II

Figure. II.1 La STEP de Sidi Merouane …………………………………………. 19 Figure.II.2 Impact de la STEP de Sidi Merouane sue le barrage de beni Haroune…….. 19 Figure. II.3 Locale réciption et relvage ………………………………………………... 22 Figure.II.4 Dégrillage grossier ………………………………………………………… 22 Figure.II.5 Dégrillage fin ………………………………………………………………. 23 Figure.II.6 Dessableur /déshuileur ……………………………………………………. 25 Figure.II.7 Pompe sable ……………………………………………………………….. 25 Figure.II.8 Classificateur de sable ……………………………………………………… 26 Figure. II. 9 Bassain biologique ………………………………………………………… 27 Figure. II.10 Systèmed’aération ………………………………………………………. 28 Figure. II. 11 Dégazage ………………………………………………………………….. 29 Figure. II.12 Clarificateur ……………………………………………………………… 30 Figure. II.13 filter de bandes …………………………………………………………... 31 Figure. II.14 lits de séchage ……………………………………………………………. 32 Figure. II.15 les air de stokage ………………………………………………………… 33 Figure. II.16 Salle de commande ………………………………………………………. 33 Figure. II.17 Equipement de Laboratoire …………………………………………..…... 33 Figure. II. 18 Désodorisation biologique ……………………………………………….. 35 Figure. II.19 Poste de lixiviat ………………………………………………………….. 36 Figure. II. 20 Schéma illustratif des points de prélèvement ……………………………. 36 Figure. II. 21 Schéma Général de STEP ……………………………………………….. 39 Figure. II. 22 Dégrilleur …………………..……………………………………………… 39 Figure. II. 23 Dessableur,Désuileur ……………………………………………………. 40 Figure. II.24 Bassain d ’aeration ………………………………………………………… 40

Figure. II.25 Clarification ……………………………………………………………… 41 Figure. II.26 D’épaississeurs de boue ………………………………………………….. 41 Figure .II.27 Lits de séchage des boues d’épuration ………………………………….. 42 Figure. II.28 Situation géographique de la station ……………………………………. 43 Figure. II. 29 Panier grossier …………………………………………………………... 45 Figure. II.30 Poste de relevage …………………………………………………………. 45 Figure. II.31 Dessableur-déshuileur aéré ……………………………………………… 46 Figure. II.32 Bassin de chloration ……………………………………………………… 47 Figure. II.33 Epaississeur 1 …………………………………………………………….. 48 Figure. II.34 Digesteur aérobie ………………………………………………………… 48 Figure. II.35 Epaississeur secondaire 2 ………………………………………………... 49 Figure. II.36 Lits de séchage ……………………………………………………………. 49 Figure. II.37 Salle de commande ………………………………………………………. 49 Figure. II.38 Laboratoire ……………………………………………………………….. 50 Figure. II.39 maquette de la STEP …………………………………………………….. 51 Figure. II.40 Puits collecteur de la STEP …………………………………………….… 52 Figure. II.41 Dégrilleur mécanique grossier …………………………………………... 53 Figure. II.42 Dégrilleur mécanique fin ………………………………………………… 53 Figure. II.43 Déssableur / déshuileur ………………………………………………….. 54 Figure. II.44 Classificateur à sables ……………………………………………………. 54 Figure. II.45 fosse des graisses …………………………………………………………. 54 Figure. II.46 Le bassin biologique ……………………………………………………... 55 Figure. II.47 Clarificateur (décanteur) ………………………………………………... 55 Figure. II.48 Bassin de désinfection …………………………………………………… 56 Figure. II.49 Stabilisation des boues …………………………………………………... 57 Figure. II.50 déshydratation mécanique ………………………………………………… 57 Figure. II.51 la salle de supervision et de télégestion …………………………………… 58 Figure. II.52 Ecran de commande ………………………………………………………. 58

Chapitre III

Figure III.1 Variation du rendement d’élimination de MES …………………………….. 60 Figure III.2 Variation du du rendement d’élimination de DCO …………………………. 61

Figure III.3 Variation du rendement d’élimination de DBO5…………………………… 61 Figure III.4 Variation du rendement d’élimination de MES …………………………….. 63 Figure III.5 Variation du rendement d’élimination de DCO …………………………….. 63

Figure III.6 Variation du rendement d’élimination de DBO5…………………………… 64 Figure III.7 Evolution de MES à la sortie de la station de Timgad………………………. 65

Figure III.8 Evolution de DBO5 à la sortie de la station de Timgad …………………….. 66

Figure III. 9 Evolution de la DBO5 à la sortie de la station d’Oued Athmania…………. 67

Figure III.10Variation du rendement d’élimination de DCO ……………………………. 67

Figure III.11 Variation du rendement d’élimination de DBO5…………………………… 68 Figure III.12 Variation des débits de dimensionnement des quatre stations …………….. 68 Figure III.13 Variation de la DCO des quatre stations …………………………………... 69 Figure III.14 Variation des MES des quatre stations ……………………………………. 69

Figure III.15 Variation de la DBO5 des quatre stations …………………………………. 70 Figure III.16 Cinétique de la DBO des eaux usées brutes de la station de Sidi Merouane 1ier échantillon ……………………………………………………………………………. 71 Figure III.17 Cinétique de la DBO des eaux usées épurées de la station de Sidi Merouane 1ier échantillon ……………………………………………………………… 72 Figure III.18 Cinétique de la DBO des eaux usées brutes de la station de Sidi Merouane 73 2ème échantillon…………………………………………………………………………… Figure III.19 Cinétique de la DBO des eaux usées épurées de la station de Sidi Merouan 75

Figure III.20 Cinétique de la DBO des eaux usées brute de la station de Sidi Merouane 76 Echantillon 3………………………………………………………………………………. Figure III.21 Cinétique de la DBO des eaux usées épurées de la station de Sidi 76 Merouane Echantillon 3………………………………………………………………………….

III

Figure III.22 Cinétique de la DBO des eaux usées brutes de la station de Sidi Merouane Echantillon 4……………………………………………………………………………………….. 77

Figure III 23 Cinétique de la DBO des eaux usées brutes de la station d’Ain El Beida…. 78

Figure III 24 Cinétique de la DBO des eaux usées épurées de la station de Timgad …… 80 Figure III .25 Cinétique de la DBO des eaux usées Bruts de la station oued athmania ….. 81 Figure III .26 Cinétique de la DBO des eaux usées épurées de la station oued athmania... 82 Figure III .27 Comparaison entre les Stations En fonction du DBOu……………………. 83 Figure III .28Comparaison entre les Stations En fonction du DBOu et K ………………. 83 Figure III .29Comparaison entre les Stations En fonction du K ………………………… 84 Figure III .30Comparaison entre les Stations En fonction Débit - DBOu……………….. 84 Figure III .31 Comparaison entre les Stations En fonction Débit - K ……………………. 85

Figure III .32 Comparaison entre les Stations En fonction DBO5 – K …………………… 86

Figure III .33 Comparaison entre les Stations En fonction DBO5 - DBOu………………. 86 Figure III .34 Comparaison entre les Stations En fonction DCO – DBOu……………….. 87 Figure III .35 Comparaison entre les Stations En fonction DCO - K …………………… 87 Figure III .36 Comparaison entre les Stations En fonction MES - DBOu……………… 88 Figure III .37 Comparaison entre les Stations En fonction MES - K ……………………. 88

Liste des tableaux

Chapitre I Généralités sur les eaux usées Tableau I.1: Germes pathogène rencontrés dans les eaux usées…………………………6 Tableau I.2 : Échelle de valeurs de DBO5………………………………………………9 Tableau I.3 : Normes de rejets internationales…………………………………………10 Tableau I.4 : Normes de rejets algériennes…………………………………………...…11

Tableau I.5 : Classification des procédés à boues activées……………………………...15

Chapitre II Description des stations d’étude

Tableau. II.1 Données Générales de la STEP …………………………………………. …. 20 Tableau. II.2 Les bases de dimensionnement de la STEP ………………………………… 21 Tableau. II.3 Qualité des eaux épurées rejetées ………………………………………...... 21 Tableau. II.4 Description des équipements de poste de relevage ……………………….. 21 Tableau. II.5 Description des équipements Dégrillage grossier ……………………...... 22 Tableau. II.6 Description des équipements Dégrillage fin ……………………………… 23 Tableau. II.7 Caractéristiques de Comptage Des Effluents ……………………………… 24 Tableau. II.8 Description des équipements Dessaleur /déshuileur ………………………. 24 Tableau. II.9 Description des équipements pompe à sable ……………………………… 25 Tableau. II.10 Caractéristiques de classificateur à sable …………………………...... 26 Tableau. II.11 Caractéristique de bassin biologique …………………………………...... 26 Tableau. II.12 Description des équipements dans la zone aérée …………………………. 27 Tableau. II.13 Description des équipements dans la zone anaérobie …………………….. 28 Tableau. II.14 Descriptif de l’équipement de Dégazage …………………………………. 29 Tableau. II.15 Caractéristique de clarificateur ……………………………………….. …. 29 Tableau. II.16 Description de l’équipement de recirculation et extraction des boues……. 30 Tableau. II.17 Description d’équipement de Déshydratation mécanique ………………... 31 Tableau. II.18 Caractéristiques des lits de séchage des boues ……………………...... 32

Tableau. II.19 Caractéristiques d’air de stockage ………………………………………... 32 Tableau. II.20 Les équipements laboratoire ………………………………………….. 34 Tableau. II.21 Description des post de tout des eaux ………………………………… 36 Tableau. II.22 Description de l’équipement de Poste des lixiviats …………………... 36

Tableau. II.23 Données technique de la STEP AIN BEIDA…………………………...... 43 Tableau. II.24 Description de traitement ………………………………………………………… 44 Tableau.II.25 Paramètre de pollution de conception ………………………………………… 44 Tableau. II.26 Qualité et quantité des eaux usées ……………………………………………….. 44 Tableau. II. 27 Les charges polluantes à l’entrée de STEP ………………………………... 52 Tableau II.28 Comparaison entre les stations d’étude……………………………………. 58

Chapitre III Partie Expérimentale

Tableau III.1 Statistique descriptive des paramètres de pollution de la station de Sidi Merouane …………………………………………………………………………………….. 59 Tableau III.2 Capacité du traitement de la station d’épuration de Sidi Merouane …… 60 Tableau III.3 Statistique descriptive des paramètres de pollution de la station de Ain 62 Beida…………………………………………………………………………………………… Tableau III.4 Capacité du traitement de la station d’épuration Ain Beida ……………… 62 Tableau III.5 Statistique descriptive des paramètres de pollution de la station de Timgad …… 64 Tableau III.6 Capacité de traitement de la station de Timgad…………………………………. 65 Tableau III.7 Capacité de traitement de la station d’oued Athmania …………………………. 67 Tableau III. 8 Synthèse des résidus, cas des usées brutes de la station de Sidi Merouane ……………………………………………………………………………………...... 72 Tableau III.9 Synthèse des résidus, cas des eaux épurées de la station de Sidi Merouane. …… 73 Tableau III.10 Synthèse des résidus, cas des eaux brutes de la station de Sidi Merouane 2ème échantillon …………………………………………………………………………….... 74 Tableau III.11 Synthèse des résidus, cas des eaux épurées de la station de Sidi Merouane 2ème échantillon …………………………………………………………………...... 75

Tableau III.12 Synthèse des résidus, cas des eaux de la station de Sidi Merouane 3ème et 4ème 77 échantillons ……………………………………………………………………………………. Tableau III.13 Synthèse des résidus, cas des eaux brutes de la station de Ain El Beida……. 79 Tableau III.14 Synthèse des résidus, cas des eaux brutes de la station de la station de Timgad ………………………………………………………………………………………...... 80 Tableau III.15 Synthèse des résidus, cas des eaux brutes de la station d’Oued Athmania ……………………………………………………………………………………… 81 Tableau III.16 Synthèse des résidus, cas des eaux épurées de la station d’Oued Athmania ………………………………………………………………………………………. 82

VII

Liste des abréviations

MES Matières en suspension

MVS Matières volatiles en suspension

La demande biologique en DBO5 Oxygène.

La demande chimique en DCO Oxygène.

NO2 Nitrite

OMS Organisation mondiale de la santé.

IM Indice de Mohlmane

Station d’épuration des STEP Eaux usées

HPA hydrocarbures aromatiques polycycliques

Eaux résiduaires industrielles. ERI

ONA Office national de l’assainissement.

Conductivité électrique en ms/cm. CE

REQM l’erreur quadratique moyenne

VIII

Introduction Générale Introduction Générale

Introduction Générale

L’eau est une denrée de plus en plus rare en Algérie et de moins en moins renouvelable. Elle fait actuellement l’objet d’une exploitation concurrentielle entre les besoins de la population, ceux de l’agriculture et de l’industrie qui se disputent une disponibilité limitée. La pollution des eaux de surface et souterraines est possible par les rejets d’eaux usées tant domestiques qu’industrielles ainsi que par l’utilisation d’engrais et de pesticides en agriculture. La pollution risque de constituer, à court terme, un risque de pénurie d’eau accentué imposant la nécessité de protéger cette ressource contre toute altération et utilisation irrationnelle. [1] L’utilisation des eaux engendre un nouveau produit appelé effluent ou eau usée. Les problèmes liés aux eaux usées sont anciens qu’eux même et ils s’aggravent avec la croissance démographique, l’amélioration de la qualité de vie des populations et le développement des activités industrielles. Ces eaux usées pour l’essentiel sont déversées par les populations sur les terrains vagues ou tout simplement dans les milieux aquatiques (lacs, rivières, mers, etc.…) utilisées comme exutoires naturels, mise en contact direct avec le milieu récepteur, les eaux usées brutes engendrent des effets néfastes notamment une nuisance liée à la stagnation de ces eaux et au dégagement d’odeurs nauséabondes, une perturbation de l’équilibre écologique du milieu naturel surtout la pollution des eaux de surface et des nappes phréatiques et un risque sanitaire par contamination microbiologique ou parasitaires . [2] L’épuration des eaux usées s’est donc imposée pour préserver la qualité des milieux naturels et notamment les eaux de surface et souterraines l’eau épurée est actuellement en majorité rejeté. [3] Notre travail est structuré en trois chapitres on deux parties (bibliographique et expérimental) Le premier chapitre est une synthèse bibliographique consacrée aux généralités sur les eaux usées, la pollution de l’eau et les procèdes d’épuration des eaux usées. Le deuxième chapitre est une description des quatre stations d’épuration étudiées • Station d’épuration de sidi Marouane Wilaya de Mila • Station d’épuration d’Oued Athmania Wilaya de Mila • Station d’épuration d’Ain El-Beida Wilaya de Oum El Bouaghi • Station d’épuration de Timgad Wilaya de Batna La troisième partie est une partie expérimentale, elle concerne l’analyse de la cinétique de dégradation de la DBO de l’eau brute à l’entrée de la station et de l’eau épurée à la sortie en

Introduction Générale

vue de déterminer les modèles régissant la cinétique de dégradation de la pollution carboné. Ceci pour les quatre stations étudiées, ce travail est clôturé par une conclusion générale.

Chapitre I Généralités sur les eaux usées Chapitre I. Généralités sur les eaux usées

I.1. Introduction : Le rejet direct des eaux usées dans le milieu naturel perturbe l’équilibre aquatique en transformant le milieu accepteur en égouts. Cette pollution peut aller jusqu'à la disparition de toute vie. Pour cela, il faut épurer et retirer des eaux usées un maximum de déchets, avant de les rejeter dans l’environnement, pour que leur incidence sur la qualité de l'eau, en tant que milieu naturel aquatique, soit la plus faible possible. L’épuration consiste à éliminer les plus gros débris organiques ou minéraux, retirer les MES de densité différente de l’eau tels que les grains de sables et les particules minérales, et aussi à éliminer les pollutions résiduelles qui pourraient être gênantes en aval (germes pathogènes, azote, phosphore…etc.) Elle se fait dans des stations d’épuration qui comportent des installations de traitement des eaux et des dispositifs de traitement des boues produites [4]. I.2 Définition des eaux usées : L’eau usée est une eau dont les caractéristiques physiques, chimiques ou biologiques sont dégradées suite à son utilisation dans différents domaines (domestique, agricole, industriel, etc.). Pour cette raison, ces eaux usées devront être traitées avant d’être restituée au milieu naturel et éviter ainsi de causer d’autre pollution notamment des sols et de l’atmosphère. Les eaux usées proviennent de plusieurs sources. L’eau de pluie, ainsi que les différents polluants qui s’écoulent dans les égouts, aboutissent dans les centres de traitement. Les eaux usées peuvent aussi provenir de sources agricoles et industrielles. Généralement, les eaux usées issues des unités industrielles sont plus difficiles à traiter que les eaux usées domestiques. Par ailleurs, ces dernières peuvent être difficiles à traiter en raison de l’augmentation du nombre de produits pharmaceutiques et de soins personnels qui s’y trouvent. [5]. I.3 Origines des eaux usées Les eaux usées sont réparties en 4 catégories : I.3.1. Les eaux usées domestiques : Elles constituent l’essentiel de la pollution et se composent : des eaux de cuisines qui contiennent des matières minérales en suspension provenant du lavage des légumes des substances alimentaires à base de matières organiques (glucides, lipides, protéines) et des produits détergents : des eaux de buanderie contenant principalement des détergents, des eaux de salle de bains, chargées en produits pour l’hygiène corporelle. Généralement de matières grasses hydrocarbonées.

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Des eaux de vannes, qui proviennent des sanitaires (WC), très chargées en matières organiques hydrocarbonées, en composée azotés, phosphorés et en microorganismes. [6]. I.3.2. Les eaux usées industrielles : Les eaux industrielles ou résiduaires véhiculent souvent des produits chimiques toxiques (Arsenic, acide sulfurique, du cyanure et divers métaux lourds). Elles posent à l’heur actuelle de multiples problèmes par leurs risques toxiques chez tous les êtres vivants [4]. I.3.3. Les eaux usées pluviales : Ce sont des eaux de ruissellement qui se forment après une précipitation. Elles peuvent être particulièrement polluées sur tout en début de pluie par deux mécanismes : Le lessivage des sols et des surfaces imperméabilisées : ➢ Les déchets solides ou liquides déposés par temps sur ces surfaces sont entrainés dans le réseau d’assainissement par les premières précipitations qui se produisent ➢ Par temps sec, l’écoulement des eaux usées dans les collecteurs des réseaux est lent ce qui favorise le dépôt de matières décantables. Lors d’une précipitation, le flux d’eau plus important permet la remise en suspension de ces dépôts [4]. I.3.4. Les eaux usées agricoles : Ce sont des « eaux usées provenant d'établissements ou sont gardés ou élevés des animaux entrainant une charge polluante globale inferieure à un chiffre maximal fixe par le Gouvernement et qui ne sont ni des jardins zoologiques ni des ménageries permanentes ». Parmi ces eaux, il faut distinguer : • Les eaux brunes : eaux issues des aires non couvertes de parcours ou d'attente des animaux, souillées régulièrement par ces animaux. • Les eaux de cours : eaux issues des aires en dur, souillées occasionnellement par les animaux lors de leur passage et par les engins agricoles lors de leurs manœuvres, à l'exclusion de toute aire de stockage proprement dite. • Les eaux vertes : eaux de lavage des sols de salles de traite. • Les eaux blanches : eaux usées issues du lavage des installations de traite.

Ces eaux font l'objet d'un traitement particulier, et ne peuvent en aucun cas se retrouver à l'egout8. Une exception existe toutefois pour les eaux blanches qui peuvent, exceptionnellement être envoyées à l'égout moyennant l'accord de l'organisme d'assainissement agrée. [7].

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I.4. La pollution des eaux usées : Les eaux usées, aussi appelées eaux polluées, sont constituées de toutes les eaux de nature à contaminer les milieux dans lesquels elles sont déversées. Ces eaux sont altérées par les activités humaines à la suite d’un usage domestique, industriel, artisanal, agricole ou autre. Elles sont considérées comme polluées et doivent être traitées. [8].

. I.4.1. Différents types de pollution : 1.4.1.1. Pollution physique C'est une pollution due aux agents physiques (tout élément solide entraîné par l'eau), elle est d'origine domestique, essentiellement industrielle. On peut la répartir en trois classes : Mécanique, thermique et radioactive. [8]. I.4.1.2. Pollution mécanique : Elle résulte des décharges de déchets et de particules solides apportés par les ERI, ainsi que les eaux de ruissellement. Ces polluants sont soit les éléments grossiers soit du sable ou bien les matières en suspension MES [9]. I.4.1.3. Pollution thermique : Elle résulte des rejets d’eaux à température trop élevée (eaux de refroidissement, par exemple) qui influe à la fois sur la solubilité de l’oxygène et sur l’équilibre biologique du milieu. Les poissons les plus résistants meurent à 35 oc. [10]. I.4.1.4. Pollution radioactive : C’est celle occasionnée par une éventuelle radioactivité artificielle des rejets qui trouve sa source dans l’utilisation de l’énergie nucléaire sous toutes ses formes (installations et centrales nucléaires, exploitation de mines d’uranium, traitement des déchets radioactifs...). [10]. I.4.2. Pollution chimique : Elle résulte des rejets chimiques, essentiellement d'origine industrielle. La pollution chimique des eaux est regroupée dans deux catégories : Organiques (hydrocarbures, pesticides, détergents, phénols.) ; Minérales (métaux lourds, cyanure, azote, phosphore…). [11]. I.4.2.1. Pollution organique : C'est les effluents chargés de matières organiques fermentescibles (biodégradables), fournis par les industries alimentaires et agroalimentaires (laiteries, abattoirs, sucreries…). Ils provoquent une consommation d'oxygène dissous de ces eaux, en entraînant la mort des

Chapitre I. Généralités sur les eaux usées poissons par asphyxie et le développement (dépôts de matières organiques au fonds des rivières) de fermentation anaérobie (putréfaction)génératrices de nuisances olfactives. [11] I.4.2.2. La pollution microbienne : Les eaux d’égout contiennent une multitude d’organismes vivants apportés par les excréments d’origine humaine ou animale. La nature de la population bactérienne par exemple est très variée et il n’est pas possible d’en faire ici un inventaire complet L'eau peut contenir des microorganismes pathogènes (virus, bactéries, parasites). Ils sont dangereux pour la santé humaine, et limitent donc les usages que l’on peut faire de l'eau (industrie, utilisation domestique etc.…). Les gemmes pathogènes susceptibles d’être présents dans les eaux sont données sur le tableau suivant : [12] Tableau I.1 Germes pathogène rencontrés dans les eaux usées [12] Germes Organisme Maladie Les bactéries pathogène Salmonella Typhoïde Shigelles Dysenterie Entérobactérie vibrions Colibacilles Cholera Leptospires Mycobactéries Vibrion coma Les virus Entérovirus Poliomyélite Reovirus Méningite Adénovirus Affection respiratoire, Rota virus Diarrhée Les parasites et Les Taenia, ascaris Lésions Viscérales Eczéma, Maladie de la peau champignons

I.4.3 pollution par hydrocarbures : La pollution par les hydrocarbures résulte de plusieurs activités liées à l'extraction du pétrole, à son transport et en aval à l'utilisation de produits finis (carburants et lubrifiants), ainsi qu'aux rejets effectués par les navires (marées noires). En fait leurs activités peuvent s'exercer selon plusieurs modalités très différentes. [12] I.4.3.1 Toxicité aigüe : Elle s'exerce sur l'ensemble des êtres vivants du milieu (végétaux, animaux ou bactéries) provoquant des disparitions immédiates des poissons s'effectuent par colmatage des bronchites. Les oiseaux sont également tués en masses par engluage des plumes. On n'estime que 150 000 à 400 000 le nombre d’oiseaux tués annuellement par les hydrocarbures. [12]

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I.4.3.2. Toxicité à long terme : Les hydrocarbures ou les produits de dégradation, peuvent être accumulés par les différents organismes marins, après leur ingestion, leurs effets peuvent s’étaler sur des périodes très longues. Ce danger est évidemment plus grave lorsqu'il s'agit des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HPA) cancérigènes. Ils sont repris par les chaînes alimentaires et concentrées jusqu'à des taux très élevés. On imagine le danger que peut présenter ce phénomène pour le consommateur humain [12]. I.5. Paramètres physico-chimiques : Ils résultent de l’introduction dans un milieu des substances conduisant à son alternation, se traduisant généralement par des modifications des caractéristiques physico-chimique du milieu récepteur. La mesure de ces paramètres se fait au niveau des rejets, à l’entrée et à la sortie des usines de traitement et dans les milieux naturels. [13] a. Température : La température est un facteur écologique important des milieux aqueux, son élévation peut perturber fortement la vie aquatique (pollution thermique). Elle joue un rôle important dans la dénitrification et la dénitrification biologique. [13] b. Turbidité : La turbidité représente l’opacité d’un milieu trouble. C’est la réduction de la transparence d’un liquide dû à la présence de matières non dissoutes. Elle est causée, dans les eaux par la présence de matière en suspension (MES) fines, comme les argiles, les grains de silice et les microorganismes. De plus la turbidité va perturber le fonctionnement des unités de désinfection, réduire l’efficacité du chlorure, c’est toute fois un indicateur facile à mesurer [14]. c. Potentiel d’hydrogène (PH) : Le PH est un paramètre qui permet de mesurer l'acidité, l'alcalinité ou la basicité d'une eau. Sa mesure doit s'effectuer par la méthode potentiométrique. Sa valeur caractérise un grand nombre d'équilibre physicochimique. La valeur du PH altère la croissance des microorganismes existant dans l'eau (leur gamme de croissance est comprise entre 5 et 9). [15] d. Hydrocarbures : La mesure des hydrocarbures dans les ERI constitue une opération souvent délicate. En effet, l'échantillonnage est fréquemment hasardeux, particulièrement lorsque les ERI ne sont pas prélevées dans un réseau sous pression ou quand elles sont très chargées d’huiles. Par ailleurs, les valeurs obtenues lors du dosage réalisé sur un même échantillon est selon la méthode

Chapitre I. Généralités sur les eaux usées utilisée, car celle-ci se rapportent alors à la détection partielle ou totale de composés différents. [15] e. Conductivité électrique (CE) : La conductivité électrique d’une eau est la conductance d’une colonne d’eau comprise entre deux électrodes métalliques (Platine) de 1cm2 de surface et séparée l’une de l’autre de 1cm. Elle est l’inverse de la résistivité électrique. L’unité de la conductivité est le Siemens par mètre (S/m) : La conductivité donne une idée de la minéralisation d’une eau et est à ce titre un bon marqueur de l’Origine d’une eau. [7] f. Oxygène dissous : L’oxygène dissous est un composé essentiel de l’eau, car il permet la vie de la faune et il conditionne les réactions biologiques qui ont lieu dans les écosystèmes aquatiques. Dans le domaine de l’épuration, il est indispensable pour la dégradation de l’oxygène dans l’eau . ﴿dépend de différents facteurs dont la température, la pression et la force ionique du milieu [16] g. Les matières en suspension (MES) : La pollution en M.E.S. des eaux usées urbaines est à l’origine a l’origine de nombreux problèmes au niveau de la station d’épuration, comme ceux liés au dépôt des matières dans les ,bassins ou les canalisations, à leur capacité d’adsorption physico-chimique ﴾métaux microorganismes… ﴿Ou aux phénomènes de détérioration des matériels ﴾abrasion﴿. Cette pollution représente l’essentiel de la charge des rejets urbains des réseaux unitaires par temps de pluie. Dans le milieu récepteur, les MES peuvent entrainer des perturbations de l’écosystème par une diminution de la clarté de l’eau, limitant la photosynthèse végétale par le dépôt, l’envasement, et l’asphyxie des poissons par colmatage des branchies. Les dépôts dans les zones calmes sont susceptibles d’entrainer le développement de bactéries anaérobies, avec la conséquence habituelle : fermentation, production de composes acides et d’odeur [16] :﴿ Les matières volatiles en suspension ﴾MVS Elles sont constituées par la partie organique des MES, elles sont mesurées par calcination à 600˚C en deux heures et présentent en moyenne 70% des MES. • Les matières minérales (M.M) : Elles représentent la fraction minérale des MES. C’est la déférence entre les matières en suspension et matières volatiles en suspension, Elles représentent par conséquent le résidu de la calcination. [16]

Chapitre I. Généralités sur les eaux usées h. La demande biochimique en oxygène (DBO) : La DBO (demande biochimique en oxygène) exprime la quantité d’oxygène nécessaire à la dégradation de la matière organique biodégradable d’une eau par le développement de microorganismes, dans des conditions données. Les conditions communément utilisées sont 5 jours (on ne peut donc avoir qu’une dégradation partielle) à 20°C, à l’abri de la lumière et de l’air, on parle alors de la DBO5. Cette mesure est très utilisée pour le suivi des rejets des stations d’épuration, car elle donne une approximation de la charge en matières organiques biodégradables. Elle est exprimée en mg d’O2 consommé (cf. tableau ci-dessous). En ce qui concerne la vie aquatique et la productivité piscicole la présence de matières organiques semblerait plutôt souhaitable à moins que la DBO5, par un effet indirect provoque une diminution de la teneur en O2 dissous qui affecte alors la vie du poisson. [17]

Tableau I.2 Échelle de valeurs de DBO5 [17]

Situation DBO5 (mg d’O2/l) Eau naturelle pure et vive C < 1 Rivière légèrement polluée 1 < C < 3 Egout 100 < C < 400 Rejet station d’épuration efficace 20 < C < 40 i. Demande chimique en oxygène (DCO) : La DCO (demande chimique en oxygène) exprime la quantité d’oxygène nécessaire pour oxyder chimiquement la matière organique (biodégradable ou non) d’une eau à l’aide d’un oxydant, le bichromate de potassium. Ce paramètre offre une représentation plus ou moins complète des matières oxydables présentes dans l’échantillon (certains hydrocarbures ne sont, par exemple, pas oxydés dans ces conditions). L’objectif de la DCO est donc différent de celui de la DBO. La DCO peut être réalisée plus rapidement que la DBO (oxydation forcée) et donne une image de la matière organique présente, même quand le développement de micro-organismes est impossible (présence d’un toxique par exemple). Le résultat s’exprime en mg/l d’O2.

Généralement, la DCO vaut de 1,5 à 2 fois la DBO5 pour les eaux usées domestiques. [17]. j. Indice de biodégradabilité : La biodégradabilité traduit l'aptitude d'un effluent aqueux à être décomposé ou oxydé par les micro-organismes qui interviennent dans les processus d'épuration biologique des eaux. La biodégradabilité est exprimée par un coefficient :

K= DCO/DBO5. 9

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Le rapport K permet d’apprécier la dégradabilité de la matière organique. Il est proche de 1.5 pour les eaux vannes, de 2 pour les eaux usées urbaines et varie entre 3 et 5 pour les effluents issus des stations d’épuration ; l’élévation du rapport indique un accroissement des matières organiques non biodégradables. [6] k. Les nitrites, les nitrates et les phosphates : Ils sont dosés par colorimétrie, à l’aide d’un spectrophotomètre de type DR/2000, qui donne par lecture directe, les concentrations de chaque élément. Le dosage des nitrites, nitrates et phosphates ont été réalisés au niveau du laboratoire de la station. [7] I.6. Normes internationales : La norme est représentée par un chiffre qui fixe une limite supérieure à ne pas dépasser ou une limite inférieure à respecter. Un critère donné est rempli lorsque la norme est respectée pour un paramètre donné. Une norme est fixée par une loi, une directive, un décret de loi. Les normes internationales selon l'organisation mondiale de la santé pour les eaux usées sont Représentées dans le tableau suivant [4] Tableau I.3 Normes de rejets internationales. OMS 2006 Paramètres Unité Normes utilisées (OMS) Ph 6,5-8,5

DBO5 mg/l <30 DCO mg/l <90 MES mg/l <20

NH4+ mg/l <0,5

NO2 mg/l 1

NO3 mg/l <1

P2O5 mg/l <2 Température T °C <30 Couleur - Incolore Odeur - Inodore

I.7. Normes Algériennes Les eaux usées se caractérisent par des paramètres physico-chimiques et bactériologiques, qui permettent de déterminer leur éventuelle origine et de connaitre l'importance de leur charge polluante. Avant qu'elles ne soient rejetées dans le milieu naturel et ne le dégradent, elles doivent impérativement obéir à des normes établies pour protéger les milieux récepteurs

Chapitre I. Généralités sur les eaux usées contre la pollution. Pour cela, elles sont acheminées vers une station d'épuration où elles subissent plusieurs phases de traitement. Selon les normes Algériennes les valeurs limites maximales de rejet d'effluents sont regroupées dans le tableau I.4 [4] Tableau I.4 Normes de rejets algériennes (Journal Officiel de la République Algérienne, 2006). [4] PARAMÈTRES UNITÉS VALEURS LIMITES

Température °C 30 PH - 6.5 à 8.5 MES mg/l 35

DBO5 mg/l 35 DCO mg/l 120 Azote Kjeldahl mg/l 30 Phosphates mg/l 02 Phosphore total mg/l 10

I.8. Traitement des eaux usées : I.8.1. Définition : C’est un ensemble de techniques qui consistent à purifier l’eau soit pour recycler les eaux usées dans le milieu naturel, soit pour transformer les eaux naturelles en eau potable. [18] I.8.2. Paramètres essentiels pour le choix d’une technologie de traitement : Les paramètres essentiels qui doivent être pris en compte pour le choix d’une technologie de traitement doivent tenir compte : - Des caractéristiques des eaux usées, (demande biochimique en oxygène, demande chimique en oxygène, matière en suspension ...etc.).

- Des conditions climatiques (température, évaporation, vent, …etc.).

- De la disponibilité du site.

- Des conditions économiques (cout de réalisation et d’exploitation).

- Des facilités d’exploitation, de gestion et d’entretien [18].

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I.9. Les procédés de traitement des eaux usées : Pour recycler les eaux usées dans le milieu naturel et les rendre propres et sécuritaires, l’épuration des eaux usées s’avère une nécessité primordiale. Elle est effectuée au niveau des stations d’épuration (STEP) où les eaux usées subissent des prétraitements, et différents types de traitements : physiques, biologiques et physico- chimiques. [19] I.9.1. Les prétraitements : Ils permettent d’éliminer la fraction la plus grossière afin de ne pas gêner les opérations ultérieures. Ce sont le dégrillage, le dessablage, le dégraissage également appelé déshuilage. [19] I.9.1.1. Dégrillage : Il permet de filtrer les objets ou les détritus les plus grossiers véhiculés par les eaux usées. Son principe consiste à faire passer l'eau brute à travers des grilles composées de barreaux placés verticalement ou inclinés de 60° à 80° sur l'horizontal Le choix d'espacement des barreaux de la grille est défini par la taille et la nature des déchets acceptés par la STEP. Un espacement de 10mm (dégrillage fin) maximum est utilisé pour protéger les filières d’épuration des eaux ou des boues spécifiques (decantation lamellaire, centrifugation…). Plus communément, l'espacement des barreaux est de 2,0 à 2,50 cm pour un dégrilleur mécanique et 3 à 4 cm pour un dégrilleur manuel La vitesse moyenne de passage de l'eau entre les barreaux est comprise entre 0,6 et 1 m/s. Les déchets récupérés sont compactés afin de réduire leur volume puis stockés dans une benne avant d'être envoyés vers une filière de traitement adapté. [9] I.9.1.2. Dessablage Les matières minérales grossières en suspension tels que les sables et les graviers, dont la vitesse de chute est inférieure à 0,3 m/s, susceptibles d'endommager les installations en aval, vont se déposer au fond d'un des sableurs par décantation. Il faut 60 secondes à l'eau pour traverser le tamis et éliminer 90% du sable qui ensuite récupéré par un râteau mécanique et poussé dans un contenaire d’évacuation. [9] I.9.1.3. Dégraissage déshuilage : C’est une opération destinée à réduire les graisses et huiles non émulsionnées par simple sédimentation physique en surface. Il existe différents dispositifs de déshuilage-dégraissage conçus suivant la nature de l’eau à traiter

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a. Dégraisseur-déshuileur aéré : Ce type d’ouvrage comprend une zone aérée (avec insufflation par le bas) suivi d’un compartiment de sédimentation latéral calculé pour une vitesse ascensionnelle de 15 à 20m/h b. Déshuileur longitudinal : C’est un bassin de forme rectangulaire équipé de racleur de surface de fond. L’ouvrage et calculé pour : -une vitesse d’écoulement horizontal de 20 à 50 m/h -une longueur de 2 à 6 m -une hauteur d’eau de 1 à 3 m [12]. I.9.2. Décantation primaire : Elle consiste en une séparation des éléments liquides et des éléments solides sous l’effet de la pesanteur. Les matières solides se déposent dans le fond d’un ouvrage appelé décanteur pour former les boues primaires. Ces dernières sont récupérées au moyen d’un système de raclage Ce traitement s’effectue par des voies physico-chimiques pour faciliter la décantation. - La décantation simple : processus physique de séparation sous l’action de la pesanteur. Les matières en suspension ou colloïdales tendance à se séparer du liquide par sédimentation. - La décantation associée : le principe ici et de favoriser l’agrégation des molécules en suspension grâce aux techniques de coagulation et de floculation pour former des flocs plus gros et faciliter la décantation. [12] I.9.3. Le traitement biologique : Le traitement biologique des eaux usées est le procédé qui permet la dégradation des polluants grâce à l'action de micro-organismes. [12] Ce processus existe spontanément dans les milieux naturels tels que les eaux superficielles suffisamment aérées. Une multitude d'organismes est associée à cette dégradation selon différents cycles de transformation. Parmi ces organismes, on trouve généralement des bactéries, des algues, des champignons et des protozoaires. Les microorganismes responsables de l’épuration s'agglomèrent sous forme de flocs et se développent en utilisant la pollution comme substrat nécessaire à la production d'énergie vitale et à la synthèse de nouvelles cellules vivantes [4] I.9.3.1. Les boues activées : Le procédé des boues activées est un système fonctionnant en continu dans lequel, les microorganismes sont mis en contact avec les eaux usées contenant des matières organiques. De l’oxygène est injecté dans le mélange, permettant de fournir aux bactéries cet élément vital à leurs besoins respiratoires.

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En fait, on peut considérer que le système à boues activées est une extension artificielle des phénomènes d’épuration naturels. Dans un cours d’eau ou une rivière, les phénomènes entrant en jeu sont identiques à ceux présents dans les systèmes à boues activées, seule varie la concentration en micro-organismes dans le milieu et, à fortiori, la vitesse de la réaction de dégradation. [10]

Figure I.1 Schéma général d’une station d’épuration par boues activées I.9.3.1.2. Paramètres de fonctionnement des stations à boues activées : A) La charge massique (Cm) : C ’ est la masse de nourriture entrant quotidiennement dans le bassin d’aération par rapport à la masse de boues présente dans ce réacteur [12] [DBO5]. Qj 퐶푚 = Vba ∗ MVS

Cm: Kg DBO5 / Kg MVS. Vba (m3) : volume de bassin d’aération. MVS (kg/m3) : concentration en matière sachée Q j (m3/j) : débit journalier d’eaux résiduaires à épurer.

Elle est exprimée en (Kg DBO5/Kg MVS). B) La charge volumique (Cv) : C’est la masse de nourriture arrivant quotidiennement dans le bassin d'aération ramenée au volume du bassin d’activation. [12] 푄. 푆0 푐푣 = V

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Q : débit de l’effluent à l’entrée de l’aérateur. S0 : Substrat à l’entrée de l’aérateur. V : Volume utile du bassin d’aération 3 Cv est exprimé en kg DBO5 / m . j [12] C) Indice des boues L’indice de MOHLMAN se définit comme le volume occupé après décantation de 30 minutes d’un échantillon de boues correspondant à 1mg de matières sèche L’indice de MOHLMAN est représenté par le rapport boues décantées en ml/l 퐼푀 = masse de la matière sèche mg/l Il est courant de classer les différents procéder par boues activées suivant la valeur de la charge massique ou volumique à laquelle ils fonctionnent. Les valeurs sont montrées sur le tableau TableauI.5 Classification des procédés à boues activées [12] Charge massique Charge volumique Type 3 (Kg DBO5 /j /Kg MVS) (Kg DBO5 /j/m ) Très fort charge >1.5 1.0 Forte charge 0.50 à 1.5 2.4 Moyenne charge 0.25 à 0.50 4 Faible charge 0.1 à 0.25 8 Très faible charge < 0.1 20 Avantages • Adaptée pour toute taille de collectivité (sauf les très petites) • Bonne élimination de l'ensemble des paramètres de pollution (MES, DCO, DBO5, N par nitrification et dénitrification). • Adapté pour la protection de milieux récepteurs sensibles. • Facilité de mise en œuvre d'une de phosphatation simultanée. [7].

Inconvénients • Coûts d'investissement assez importants. • Consommation, énergétique importante. • Nécessité de personnel qualifié et d'une surveillance régulière. • Décantabilité des boues pas toujours aisées à maîtriser. • Forte production de boues qu'il faut concentrer [7].

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I.9.4. Décantation secondaire : A l'issue des traitements, une ultime décantation permet de séparer l'eau épurée et les boues ou résidus secondaires issus de la dégradation des matières organiques. Cette décantation est opérée dans des bassins spéciaux, les clarificateurs. L'eau épurée peut alors être rejetée dans le milieu naturel. Les boues récupérées en fond d'ouvrage sont pour partier envoyées vers le bassin d'aération pour y maintenir la concentration voulue en microorganismes épuratoires et, pour partie, extraites et envoyées sur la ligne de traitement des boues (lits de séchage, silos) [12] I.9.5. Traitement tertiaire : Certains rejets d’eaux traitées sont soumis à des réglementations spécifiques concernant l’élimination d’azote, de phosphore ou des germes pathogènes, qui nécessitent la mise en œuvre de traitements tertiaires. Il regroupe toutes les opérations physiques et chimiques qui complètent les traitements primaires et secondaires. [3] 1-L’Azote : C’est un élément qui se trouve sous forme ammoniacale ou organique ou inorganique (ammoniaque, nitrate, nitrite) : il constitue la majeure partie de l’azote total. L’azote contenu dans les eaux résiduaires domestiques a essentiellement une origine urinaire. On estime à environ 13mg/jour la quantité d’azote rejetée par un adulte. L’azote est l’un des éléments qui favorisent la prolifération d’algues [18] l’azote présent dans l’eau se trouve sous deux formes :

1-1. Azote minérale : principalement sous forme d’azote moléculaire, (N2), d’ion + - ammonium (NH4 ), d’ion nitrite(NO2) et d’ion nitrate(NO3 ). 1-2. Azote organique : présent sous forme de protéines qui donnent par l’hydrolyse des acides aminés conduisant eux même par condensation aux peptides et polypeptides. Il se trouve également dans une grande variété d’autres combinaisons organique (urée, acide urique, créatinine etc.…). 2- Phosphore : se présente lui aussi sous deux formes : 2-1. Phosphore minérale : présent principalement sous formes d’ortho phosphate, de phosphures, de diverses combinions minérale come le triphosphate de sodium, le pyrophosphate tétra sodique et l’hexa méta phosphate de sodium. 2-2. Phosphore organique : présent dans les combinaisons cellulaires organique soit en tant qu’élément de base de substances bien déterminées, soit en tant qu’élément mobile du métabolisme cellulaire. [12]

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I.9.5.1. L'élimination de l'azote : Les stations d'épuration n'éliminent qu'environ 20 % de l'azote présent dans les eaux usées, par les traitements de nitrification – dénitrification. Pour satisfaire aux normes de rejet en zones sensibles, des procédés physiques et physico-chimiques complémentaires permettent l'élimination de l'azote par : électrodialyse, résines échangeuses d'ions, "stripage" de l'ammoniaque, mais ces traitements ne sont pas utilisés dans le traitement des eaux résiduaires urbaines, pour des raisons de rendement et de coût. [3] I.9.5.2. L'élimination du phosphore : L'élimination du phosphore, ou "dé phosphatation", peut être réalisée par des voies physico- chimiques ou biologiques. En ce qui concerne les traitements physico-chimiques, l'adjonction de réactifs, comme des sels de fer ou d'aluminium, permet d'obtenir une précipitation de phosphates insolubles et leur élimination par décantation. Ces techniques, les plus utilisées actuellement, éliminent entre 80 % et 90 % du phosphore, mais engendrent une importante production de boues [3] I.9.5.3. L'élimination des odeurs : Les eaux usées chargé on matières organique particulaire et dissoutes en composes azotes et phosphore peuvent dégager des odeurs désagréables suivant un processus biologique bien connu qui se déclenche en milieu réducteur. Par ailleurs, certains rejets industriels contiennent des composés très volatils utilisé dans les procédés de fabrication comme des sulfures, des aldéhydes, des alcools ou encore de l’ammoniaque. Les principaux composes odorants rencontre dans les station d’épuration font partie essentiellement des familles des produits soufrés et azotes ,ainsi que des composes organique tels les acides gras volatils .pour éviter la propagation des mauvaises odeurs émises aux différents postes de traitement ,il convient d’isoler les sources odorantes dans des enceintes hermétiques.la couverture complète de tous les ouvrages est la technique la plus adaptés prétraitement et la filières de traitement des boues reste toutefois suffisante dans la plupart des cas .après confinement ,les odeurs doivent être évacuées par ventilation forcée et les composants odorantes traités [21] . Des installations de désodorisation chimiques ou biologique sont également mises en place au sein des stations d’épuration.la désodorisation chimique est la technique plus utilisée. Les gazes malodorantes sont captées puis envoyé dans des tours de lavage, ou un liquide désodorisant est pulvérisé. Ces lavages peuvent comporter de la soude, de l’acide et /ou de l’hypochlorite de sodium (eau de javel), réactifs qui captent ou neutralisent les mauvaises odeurs. [20]

Chapitre I. Généralités sur les eaux usées

I.10. Désinfection : Un abaissement de la teneur des germes, parfois exigé pour les rejets dans des zones spécifiques (zones de baignade, zones de conchylicoles) ou dans le cadre d’une réutilisation, il sera réalisé par des traitements de désinfection chimique par : • Le chlore : est un oxydant puissant qui réagit à la fois avec des molécules réduites et organiques, et avec le micro-organisme. Les composés utilisés dans

le traitement des eaux usées sont : le chlore gazeux (Cl2), l’hypochlorite de sodium (NaClO) appelé communément" eau de Javel”, l’hypochlorite de

calcium (Ca(ClO)2, le chlore de chaux (CaCl,OCl) et le chlorite de sodium

(NaClO2).[3]. I.11. La filtration : Est un procédé physique qui permet de retenir les microorganismes par rétention à l'aide d'un filtre. Qu'elle soit réalisée sur sable ou sur membrane, cette technique exige une épuration secondaire préalable garantissant une élimination assez poussée des matières en suspension. L’élimination des virus, des bactéries et des protozoaires est fonction du milieu poreux, de la vitesse de percolation, de l’épaisseur du massif filtrant et du niveau d’oxydation de l’eau filtrée [4] I.12. Conclusion La pollution des ressources en eau dans les stations d’épuration provient de différentes Origines, notamment des activités humaines au niveau domestique, agricole et industriel. Dans ce chapitre on a présenté une petite généralité sur les eaux usées ; l’origine des eaux usées et la composition de ces eaux et on a cité les différentes étapes de traitement des eaux usées dans une station d’épuration.

Chapitre II Description des stations étudiées Chapitre II. Description des stations étudiées

II. Introduction L’objectif de ce chapitre est la présentation des quatre stations étudiées, il s’agit de : 1. La station de Sidi Merouane (W) de Mila. 2. La station de Oued El Athmania (W) de Mila. 3. La station d’Ain El Beida (W) d’Oum El Bouaghi. 4. La station de Timgad (W) de Batna. II.1Station d’épuration de Sidi Merouane wilaya de Mila II.1.1. Présentation de la ville : Sidi Merouane est une commune parmi les trente-deux communes de la wilaya de Mila en Algérie, elle se situe à 14 kmau nord-est de la wilaya de Mila, est limitée par : Au Nord par la commune de Chigara.. Au Sud par la commune de Mila. A l’Ouest par la commune de Zeghaia A l’Est par la commune de Grarem Gouga. La commune de Sidi Merouane se trouve sur une zone de reliefs accidentés à forte pente, et elle est dispose d’une station d’épuration des eaux usées qui joue un rôle très important dans la protection du barrage de Beni Haroune et la protection de l’environnement et de l’écologie.

Figure II.1 : La station d’épuration Figure II. 2 : Impact de la station de Sidi Marouane d’épuration de Sidi Marouane Sur le barrage de Beni Haroun Marouane Sur le barrage de Beni Haroun

Chapitre II. Description des stations étudiées

II.1.2. La station d’épuration de Sidi Merouane : La station de Sidi Merouane est réalisée pour atténuer la pollution du lac du barrage de Beni Haroun, et particulièrement au niveau du lac du barrage qui reçoit les eaux de l’oued Rhumel et oued Endja, la station d’épuration des eaux usées de Sidi Merouane, première d’une série de trois programmées dans ce bassin versant. Est appelée à prendre en charge les eaux résiduaires de Mila, GraremGouga, Sidi-Merouane, Ras- El-Bir, Annouche Ali, Sibari 1 et Sibari 2. Une fois épurées, ces eaux produites par la station seront déversées dans la cuvette du barrage qui se trouve juste à proximité. [22] II.1.3Données techniques de la STEP Les tableaux ci-dessous présentent les données techniques de la station Tableau II.1 Données générales de la STEP [22] Nom de la station STEP de Sidi Merouane Commune de Sidi Merouane Wilaya de Mila

Milieu récepteur Barrage de beni haroun Date de mise en service 20 Juillet 2009 Date de transfert de la station à 20 Juillet 2011 l’ONA Localité concernée par le Mila ; Grarem Gouga et Sidi Merouane traitement Nature des eaux brutes Urbaines Capacité de la station 20650 m3/J Superficie de L’assiette 13 hectars

Groupement de réalisation - Génie civil GCB - Equipements OTV Le dispositif d’assainissement de la Unitaire ville Système d'épuration Boue activée ; Faible charge Alimentation en eau usée Par pompage Gravitaire (Ras el bir)

Chapitre II. Description des stations étudiées

Tableau II.2 Bases de dimensionnement de la STEP. [22]

Paramètre Quantité Charge hydraulique Equivalent. Habitant 137 000 EQH Volume journalier 20 650 m3/j Débit moyen par temps sec 20 550 m3/j Débit de pointe par temps sec 1 370 m3/h Débit maximal admis en temps de pluie 25 340 m3/j Charge massique (CM) 0.11 Charge polluante Charge journalière en DCO 19 180 kg/j

Charge journalière en DBO5 8 220 kg/j Charge journalière en MES 12330 kg/j

Tableau II.3 Normes des eaux épurées rejetées [22] Paramètres Unité Concentration (mg/l)

DBO5 mg/l ≤ 30 DCO mg/l ≤ 90 MES mg/l ≤ 30 NTK mg/l ≤ 10

II.1.4. Description des différents ouvrages de la Station d’épuration Sidi Marouane : II 1.4.1. Poste de relevage : Le débit de pointe à relever sur ce poste est de 1892m3 /h en première phase, soit 92%du débit total de temps de pluie. Les pompes du poste de relèvement, dont, une est installée en secours, sont toutes équipées de variateurs de fréquence. Ceci assure un fonctionnement régulier et sans coups béliers hydrauliques. Le poste de relèvement est dimensionné pour recevoir une pompe supplémentaire en deuxième phase pour absorbé le débit prévu pour l’horizon 2030. Le poste de relèvement est équipé d’un déversoir de trop plein permettant de by passer directement vers le rejet les eaux brutes non relevées. Tableau II.4 Description des équipements de poste de relevage [22] Nombre de pompe 3 (2+1 secours installé) Type de pompe Centrifuge, immergée Le débit unitaire nominal 946 m3/h HMT 20 mCe La puissance unitaire installée 75 kw, 3 pompes équipées d’un variateur de fréquence

Chapitre II. Description des stations étudiées

Figure II.3 : Locale de réception et relvage

II.1.4.2. Dégrilleur grossier. Dégrilleur grossier est placé dans d’un canal d’arrivée des eaux brutes (ø 1000 mm) avant le relèvement, ce dégrilleur est secouru par un 2eme canal de dégrillage muni d’une grille manuelle (installée en secours total) La présence d’un dégrilleur grossier permet de débarrasser les effluents des déchets de taille supérieure à 40 mm dans le but de protéger les pompes de relevage contre le colmatage. Le dégrilleur automatique est asservi au fonctionnement des pompes couplées à une détection de niveau amont. Les refus du dégrillage grossier sont stockés dans une benne de stockage. Tableau II.5 Description des équipements de dégrillage grossier Volume de bâche 54 m3 Nombre de dégrilleurs 1+1 secours manuel installé L’espace entre les barreaux 40 mm Largeur de canaux 1,2 m Dispositif de stockage des refus 2 bennes 1 m3 Puissance unitaire installée 0.75 KW

1 2

Figure II.4 Dégrillage grossier, 1 Automatique, 2 Manuelle

Chapitre II. Description des stations étudiées

II.1.4.3. Dégrilleur Fin : Après le dégrillage grossier et le relevage, les eaux brutes sont mélangées dans un ouvrage de répartition en amont et passent au travers de grille fine pour retenir les déchets solides les plus petits. Il y a deux grilles fines automatiques inclinées à 750 placées en parallèle. Ces dégrilleurs sont installés chacun dans un canal en béton. L’espace entre les barreaux est de 15 mm. Les dégrilleurs sont destinés à protéger l’ensemble des installations de l'accumulation de filasse et flottants de faibles volumes. Ils sont munis de détecteur de niveau des plants d’eau en amont, couplée à une horloge. Un by-pass de la STEP est prévu en amont du dégrilleur. Les refus des dégrilleurs sont repris automatiquement par une vis transporteuse qui alimente un compacteur à déchets de type haut pression. Tableau II.6 Description des équipements de dégrillage fin [22] Dégrilleur fin L’espace entre les barreaux (entre fer) 15 mm Largeur de canaux 0,8 m Débit unitaire maximale admissible 1030 m3/h Puissance unitaire installée 0,55 kw La vitesse de circulation 0,7 m/s La vis convoyage Diamètre intérieur 250 mm Longueur 7,2 m Capacité 500 l/h

1 2

Figure II.5 Dégrillage fin 1. Automatique, 2. Manuelle

Chapitre II. Description des stations étudiées

II 1.4.4. Comptage des effluents : Un comptage des effluents admis dans la station est réalisé en aval du dégrillage fin dans un canal venturi. Le niveau est mesuré par ultra son. Un préleveur automatique d’échantillon réfrigéré permet de contrôler la qualité des eaux à l’entrée et à la sortie de la station. Un by-pass de la station est installé à sortie du dessablage déshuilage. Tableau II.7: Caractéristiques de comptage des effluents. [22] Type de canal de Venturi en canal ouvert pour mesure par sonde comptage ultrasonique Construction Polyester Débit nominal 3100 m3/h

II 1.4.5.Dessablage / déshuilage : Dessablage-déshuilage c’est un ouvrage rectangulaire qui permet la décantation des résidus les plus denses (sable) et la flottation des déchets plus légers (graisses et déchets fins). Ces ouvrages reçoivent également les matières de vidanges extérieures. L’élimination du sable évite l’abrasion des équipements suites en aval. Celle des graisses favorise le transfert d’oxygène dans le bassin d’aération. Situés isolables par batardeaux. Actuellement deux dessaleurs sont équipés, et le troisième est prévu pour la phase prochaine. Les ouvrages, dont le fond est plat, sont équipés d’un pont automoteur assurant le raclage de fond pour la reprise des sables et de surface pour celle des graisses des pompes aératrices, installées le long de chaque ouvrage. Le système de raclage de surface pousse les flottants dans une bâche de graisses commune à l’ouvrage, et équipée d’une rampe d’aspiration d’eau industrielle. Tableau II.8 Description des équipements dessableur /déshuileur. [22] Nombre de ligne 2 en service +1 en secours Type de racleur Pont automoteur Largeur de canaux 4 m La vitesse de circulation 0,7 m/s Débit moyen par ouvrage 528 m3/h Vitesse de décantation 12,9 m/h moyenne

Chapitre II. Description des stations étudiées

Figure II.6 Dessableur /Déshuileur

II.1.4.5.1 Pompe à sable : Les pompes à sables refoulent les sables vers le classificateur avant le stockage en benne. Pour une fiabilité maximale de l’installation, on a par ailleurs prévu une pompe de soutirage des sables en secoure. Tableau II.9 Description des pompes sable Nombre des pompes 5 (1 secours en caisse) Type Pompe à vortex en cale sèche Débit unitaire 37 m3/h Nominale HMT nominale 17 mCe Puissance unitaire 7,5 kw installée

Figure II.7 Pompe à sable II.1.4.5.2 Classificateur de sable : Le classificateur à sable extrait les sables de l’eau résiduelle pompée par les pompes à sable et les décharger sur la bande transporteuse commune aux refus des dégrilleurs, il a les dimensions suivantes :

Chapitre II. Description des stations étudiées

Tableau II.10 Caractéristiques de classificateur à sable Nombre de classificateurs 1 Capacité 51 m3/h Volume du conteneur de sable 15 m3

Figure II.8 Classificateur de sable II.1.4.6. Le traitement biologique : Le traitement biologique effectué est un traitement par boues activées à faible charge travaillant en nitrification-dénitrification, associée à une dé phosphatation biologique. Enfin, pour une fiabilité maximale et une grande souplesse d’exploitation, le traitement biologique (boue activée + clarification) est constitué par deux files parallèles et isolables l’une de l’autre. Un répartiteur amont permet d’équilibrer la distribution sur chaque file mais aussi d’isoler une file par simple jeu de vanne, ou bien de by-passer le traitement biologique. Il y deux bassins biologiques en béton armé la capacité de chaque bassin est de 13000m3, Chaque bassin biologique est constitué de trois zone. ➢ Zone anoxie amont ➢ Zone anaérobie ➢ Chenal ou se succèdent des zones anoxies et aérées Tableau II.11 Caractéristiques de bassin biologique Nombre 2 Volume total 26000 m3 Age des boues 15 j Charge massique kg DBO/MVS/j 0,11 3 Charge volumique kg DBO5/m /j 0,32 Concentration des boues maximale 5 g/l

Chapitre II. Description des stations étudiées

Figure II.9 Bassin biologique II.1.4.6.1. Zone aérée dans le chanel : En présence d’oxygène, il y a oxydation de la pollution carbonée, nitrification et accumulation du phosphore dans les cellules bactériennes. Le processus de nitrification est représenté par les équations suivantes :

+ - + NH4 + 1.5 O2 NO2 + H2O + 2 H

- - NO2 + 0.5O2 NO3

II.1.4.6.2 Zone anoxie dans le chenal : La dénitrification est faite par circulation de liqueur mixte à l’intérieure du chenal à l’aide d’agitateurs lents du type " pale banane". Cette configuration combinée aux alternances de phase aérée et non aérée développe des conditions anoxiques propices à la dénitrification. Tableau II.12 Description des équipements dans la zone aérée [22]. Nombre 2 (1 par file) Volume total 21900 m3 Nombre agitateur 4 (2 par fille) Surpresseur d'air 5 (4+1 de secoure installé)

II.1.4.6.3. Zone anaérobie : La déphosphoration biologique se traduit par un transfert de phosphore de la phase liquide (eaux usées) vers la biomasse épuratrice qui s’enrichit progressivement en phosphore. L’élimination du phosphore par voie biologique ne se produit qu’en présence de condition d’anaérobiose. C'est-à-dire une absence d’oxygène sous forme libre au combinée mais aussi en présence de carbone facilement assimilable, pour cela l’effluent ne doit pas être aéré et contenir une quantité minimale de nitrate, ceci pour éviter qu’une dénitrification partielle se réalise dans cette zone. L’élimination est de 50% de phosphore en période Octobre à Mai, mais elle est de 80% de juin à Septembre, en utilisant le chlorure ferrique (FeCl3)

Chapitre II. Description des stations étudiées

Le processus de déphosphoration en cas d’injection du chlorure ferrique est représenté par l’équation suivante : -3 - FeCl3+PO4 FePO4 +3Cl Tableau II.13 Description des équipements dans la zone anaérobie [22] Nombre 2 (1 par file) Volume total 1550+2550 m3 Nombre agitateur 2 (1par fille)

II.1.4.6.4.Zone anoxie amont : Cette cuve spécifique placée en tête de traitement biologique permet la mise en contact de la boue de recirculation avec une forte charge polluante, ce qui permet de jouer localement sur la composition en substrat du milieu et d’assurer une sélection bactérienne limitant le développement des filamenteuses. Cette zone non aérée permet d’éliminer les nitrates et de garantir une zone anaérobie stricte dans le second compartiment. II.1.4.6.5. Système d’aération : Consiste à réaliser l’aération par une insufflation d’air, au fond de bassin. Cette insufflation de types fines bulles est assurée par des membranes souples et incomptables qui permettent d’obtenir des rendements de transfert élevés et par conséquent un moindre cout énergétique.

Figure II.10 : Système d’aération II.1.4.7.Dégazage : Cet ouvrage circulaire assure le dégazage de l’effluent avant le clarificateur. Son objectif est de créer un passage pour éliminer le gaz présent dans l'eau (N2.CO2 ...) La goulotte placée sous la surface de dégazage permet la récupération des flottants lors du passage du racleur circulaire placé en surface de l’ouvrage. Les flottants stockée dans la bâche

Chapitre II. Description des stations étudiées sont pompes et évacués vers la bâche à graisse du prétraitement. Le dégazage est dimensionné pour les débits prévus à l’horizon 2030. Tableau II.14 Description de l’équipement de dégazage. [22] Nombre 1 Forme Circulaire Surface 75 m2 Diamètre 9 m Profondeur 8 m

Figure II.11 : Dégazage II.1.4.8.Clarificateur (décanteur) La clarification des eaux s’effectue dans deux ouvrages indépendants. La liqueur mixte issue du traitement biologique est envoyée gravitairement vers les clarificateurs après le dégazage. Les boues décantent an fond d'ouvrage dans lequel, elles sont aspirées grâce à un ensemble de tubes verticaux qui balayent toute la surface de l'ouvrage à chaque rotation du pont. La technologie des tubes de succion assure le maintien d’un lit de boues homogène dans l’ouvrage tout en évitant de temps de séjour trop importants pour des boues Les eaux traitées sont évacuées directement vers la cuvette du barrage de Beni Haroune. Tableau II.5 Caractéristiques de clarificateur. [22] Nombre 2 La forme Circulaire Surface 1521 m2 Diamètre 44 m Hauteur de l'eau 3,5 m

Chapitre II. Description des stations étudiées

Figure II.12 : Clarificateur II.1.4.9. Recyclage et extraction des boues Les boues soutirées sont envoyées via le fut central de chaque ouvrage vers le puits à boues et en utilisant des pompes pour recercler une partie vers la bassin biologique (Q recirculation = 551 m3/h), d’autre part des boues envoyées vers le poste d’épaississement (Q max = 70 m3/h) des boues à traiter, le volume des boues recerclées, ainsi que les boues en excès, sont comptabilisés. Tableau II.16 Description de l’équipement de recirculation et extraction des boues [22]. Recyclage des boues Pompe 6 (3 par file dont 1 de secours installée) Type : Pompes centrifuges, immergées HMT 5mCe Puissance 12,5 kw Q recirculation 551 m3/h Extraction des boues Pompe 4 de type rotor excentré

Débit unitaire nominal 70 m3/h HMT nominal 20mCe Puissance 11 kw

II.1.4.10. Traitement des boues : II.1.4.10.1. Table d’égouttage : Les boues sont extraites depuis les bâches par les pompes de recirculation. Les boues extraites sont floculées par injection d'un polymère en tête de chaque machine, ce qui permet d'améliorer la formation des flocs. La séparation gravitaire s'effectue dans la zone d'égouttage où la plupart du liquide présent entre les matières en suspension s'écoule. La table est équipée de peignes qui drainent la boue et la repartissent sur la toile.

Chapitre II. Description des stations étudiées

En situation future (horizon 2030) une troisième table d'égouttage sera placée dans le local d'épaississement à l'emplacement réservé à cet effet. II.1.4.10.2. Conditionnement au polymère : Le polymère livré en poudre et stocké dans le local de traitement des boues, il est dosé et dilué avec de l'eau potable. Afin d'assurer une bonne dilution, la préparation automatique est équipée de deux agitateurs pendulaires. Il y a deux pompes de dosage par file, dont une de secours. Enfin, une alimentation en eau industrielle permet une dilution supplémentaire en ligne du polymère avant son injection en tête des tables d'égouttage. II.1.4.10.3. Filtres à bandes : Ces filtres consistent en 02 bandes tendues par des rouleaux (en textile perméable) qui leur permettent d'envelopper la boue en une couche homogène pour la déshydrater sous l'action de la pression d'écrasement. En situation future (horizon 2030), un troisième Filtre à bandes sera placé. Les boues déshydratées sont reprises par tapis transportant.

Figure II.13 :Filtre à bandes Tableau II.17 Description d’équipement de Déshydratation mécanique [22]. Tableau d’égouttage 2 Débit maximal 50 m3/h Débit massique 500 kg/h Puissance 0,75 kw Filtre à bande 2 Débit maximal 20 m3/h Débit massique 1200 kg/h Puissance 2,2 kw II.1.4.10.4. Lits de sechage : Les boues déshydratées sont dirigées vers une benne de reprise par tapis transporteurs pour être épandues sur des lits de séchage. Chaque lit de séchage est constitué de ➢ D'un revêtement bétonné en pente.

Chapitre II. Description des stations étudiées

➢ D'une bordure ajoutée de maintien des boues. ➢ D'un caniveau de drainage. La gestion des lits de séchage fait les étapes suivantes : ➢ Épandage des boues déshydratent sur les lits ➢ Séchage de la boue ➢ Curage de la boue séchée Tableau II.18 Caractéristiques des lits de séchage des boues Surface totale 4000 m2 Surface d’un lit 500 m2 Temps de séchage hivernal 3 semaines Temps de séchage estival 2 semaines Réseau de drainage Evacuation périphérique

Figure II.14 :Lits de séchage II.1.4.10.5. Aire de stockage : Les boues séchées régulièrement et stockées jusqu'à 06 mois dans une aire couverte placée à proximité des lits et de la voirie. Le curage est facilité par le choix de revêtement. En effet, le sable de percolation n'est pas nécessaire ici puisque les boues à sécher sont déjà déshydratées mécaniquement. Tableau II.19 Caractéristiques d’aire de stockage.

Surface totale 1300 m2 Volume de stockage 2931 m3 Revanche de mur 3 m Hauteur moyenne des boues 2,25 m

Chapitre II. Description des stations étudiées

Figure II.15 : Airs de stokage II.1.4.11. Salle de commande : Cette salle a pour rôle le contrôle des opérations d’épuration et assure le bon fonctionnement de la STEP.

Figure II.16 : Salle de commande II.1.4.12 Laboratoire : Le laboratoire de la STEP de Sidi Marouane est équipé de divers instruments pour réaliser les mesures physico-chimiques nécessaires pour connaitre la qualité de l’eau et l’efficacité d’épuration.

Chapitre II. Description des stations étudiées

Figure II.17 : Equipement de laboratoire

Le tableau suivant récapitule les différents équipements du laboratoire Tableau II.20 Equipements de laboratoire.

Appareil Utilisation Centrifugeuse Pour la séparation des matières en suspension Etuve Mesure de MES Spectrophotomètre Mesure de l’azote, le phosphore et la DCO Dessiccateur Absorber les vapeurs Microscope Permet l’observation microscopique des bactéries optique Thermorégulateur Mesure de la DBO DBO Four à moufle Détermination de la matière organique Bécher, pompe à Matériels nécessaires par la filtration vide et papier filtre Oxymétrie Mesure l’oxygène dessus. La balance Déterminer la masse d’échantillon Conductimètre Mesure de conductivité Réfrigérateur Refroidissement des échantillons Agitateur Agitation Thermo-réacteur Mesure de DCO Distillateur Production de l’eau distillée

Chapitre II. Description des stations étudiées

II.1.5 Principaux ouvrage et équipements annexes : ✓ La désodorisation biologique. ✓ Poste toutes eaux ✓ Préleveurs automatiques pour échantillonnage (Eaux brutes et épurées) ✓ Poste des lixiviats. II.1.5.1. La désodorisation biologique : Pour éviter les nuisances à l’extérieur de la station l’air vicié et collecté est orienté vers une unité de désodorisation avant rejeté. Pour garantir un bon rendement d’élimination de polluant - (Principe ment H2S, NH3 …), la station de Sidi Marouane applique le procédé ALIZAR de bio -désodorisation autotrophe. D’une façon générale, on peut distinguer deux étapes dans le fonctionnement d’un lit autotrophes ALIZAR, qui est un bioréacteur à circulation d’air garni d’un matériau minéral biodagène. Le flux de l’air à traiter est ascendant. Un plancher perforé soutient le matériau permettant à l’air de s’infiltrer uniformément et à l’eau d’arrosage de s’écouler. ALIZAR nécessite peu d’investissement. Très économe en énergie, son coût d'exploitation reste faible.

Figure II.18 : Désodorisation biologique. II.1.5.2. Alimentation Générale : II.1.5.2.1. Eau Potable : Un reseau d’eau potable est istallé pour alimenter la nouvelle usine de dépollution.Il est raccordé au réseau de la ville et comprend les branches suivants : ➢ Alimentation des locaux-vie ➢ Alimentation de tout les locaux technique le nécessitant : - Aire de dépotage des réactif et douche de sécurité - Points de lavage pour le personnel - Préparation de polymére ,dilution primaire

Chapitre II. Description des stations étudiées

- Bloc de sanitaire et véstiaires. II.1.5.2.2. Poste toutes eaux : Ce poste reçoit des retours internes d'origines diverses : ➢ Eau du classificateur à sable, ➢ Égouttures ou eaux de lavage issues des dérailleurs et du compacteur, ➢ Eaux de nettoyage (sols, tuyauteries...), ➢ Filtrats des tables d'égouttages. Les égouttures sont collectées par un réseau de regard et de canalisation gravitaire. La poste toutes eaux est équipées de trois pompes de relèvement dont un en secours installé et de capture de niveau pour leur asservissement. Les retours issus du poste toutes eaux doivent être envoyés à l'amont des dessableurs. Tableau II.21 Description des post de tout des eaux.[22] Dimension 4.9 x 2.6 x 2 m Nombre des pompes 3 Débit unitaire 130m3/h HMT 8,5 mCe Puissance unitaire 5,5 KW

II.1.5.3. Poste de lixiviat : Dans ce poste on récupère les eaux des lits de séchage et les envoyés vers le poste de relevage par pompage. Tableau II.22 Description de l’équipement du Poste de lixiviat. [22] Nombre des pompes 2 (1 de secoure) Débit unitaire 35 m3/h HMT 20 mCe Puissance 6,5 KW

Figure II.19 :Poste de lixiviat

Chapitre II. Description des stations étudiées

II.1.5.4.Prélèvement : La réalisation des prélèvements des échantillons d’eaux brutes et épurées a été réalisée dans des endroits bien définies .il y a deux types de prélèvement Manuel et automatique dans la STEP.

Figure II.20 :Schéma illustratif des points de prélèvement.

Chapitre II. Description des stations étudiées

II.2. Station d’épuration d’Oued el Athmania Wilaya de Mila II.2.1 Présentation de Station La station d’épuration des eaux usée de la ville de Chelghoum Laid est située à sortie de la commune d’Oued Athmania daira de Chalghoum laid. Elle S’étend sur une Superficie 6 Hectares. Elle a été mise en service en 1995, elle traite les eaux usées de Oued Athmania et Chalghoum laid. [23] II.2.2.2. Donnée technique : Procédé d’épuration : Boues activées en aération prolongée (faible charge) Agglomération : 45000 Eh « équivalent Habitant » II.2.2.1 Capacité Nominale et quantité moyenne des eaux usées à l’entrée de la station ➢ Débit moyen (Qm) :9000 m3/j, soit 105 l/s ➢ Concentration moyenne de DBO : 270 mg/l ➢ Concentration moyenne de DCO : 750 mg/l ➢ Charge moyenne de matières en suspension/jour : 350 mg/l ➢ Liqueur mixte (concentration moyenne des matières en suspension dans le bassin d’aération) : 5000 mg/l II.2.2.2 Normes de Rejet des eaux usées épurées [23] ➢ Demande Biologique d’Oxygène (DBO):<=à 30 mg/l ➢ Matière en Suspension (MES) :<= à 30 mg/l ➢ Demande chimique en oxygène (DCO) : 90 mg/l ➢ Total des coliformes : < à 100 / 100 ml II.2.3. Étapes d’épuration dans la STEP d’Oued el Athmania : Le processus d‘épuration comporte les étapes suivantes : ➢ Dégrillage : pour éliminer les plus gros déchets. ➢ Dessablage- dégraissage : pour éliminer le sable (protection des équipements émergés comme les pompes) et les graisses (meilleur rendement de l’aération notamment le procédé biologique). ➢ Aération : c’est le traitement biologique (des micro-organismes dégradent les matières organiques). ➢ Décantation : c’est la séparation des deux phases liquide (eau claire) -solide (boues activées) dans des clarificateurs. *N. B Les boues activées sont refoulées à l’aide des pompes à vis en tête des bassins d’aération.

Chapitre II. Description des stations étudiées

➢ 5. Chloration : les eaux usées épurées utilisées à des fins agricoles seront désinfectées au chlore.

Figure II.21 : Schéma Général de la Station II.2.4. Equipement de la Station d’épuration : II.2.4.1Prétraitement : II.2.4.1.1 Dégrillage Mécanique : Crible à chaine mécanique constitué un barreau 10 mm de largeur, dont l’espacement entre les barreaux 20 mm

Figure II.22 : Dégrilleur

II.2.4.1.2 Dessableur Déshuileur : Dégraisseur dessableur longitudinal aéré : deux pont baladeurs muni de 02 souffleurs d’air pour extraire le sable et d’un racleur pour racler les huiles vers une fosse fermée, enjambe deux sous bassin aérés par 02 diffuseurs de 170 m3/h chacun.

Chapitre II. Description des stations étudiées

FigureII.23 Dessableur, Déshuileur II.2.4.2. Traitement biologique : [23] 02 bassin d’aération installes fonctionnant en parallèle dont un seul est en fonctionnement capacité totale 4548 m3 chacun. ➢ Equipement par bassin : Une électrode d’oxygène reliée une oxymétrie

03 Aérateur de 45 kW –capacité d’aération 60Kg O2/h chacun

Figure II.24 : Bassin D’aération II.2.4.3. Clarification Il y deux décanteurs Cylindro-conique raclé, à entraînement périphérique

Chapitre II. Description des stations étudiées

Figure II.25 : Clarification II.2.5. Épaississeurs gravitaires des boues : ➢ 01 bassin circulaire : de 09 m de diamètre, raclé à entraînement central. II.2.6. Retour des boues en excès : ➢ 02 pompes à vis d’Archimède : dont le débit unitaire est de 350 m3/h.

Figure II.26 : Epaississeurs des boues

II.2.7.Lits de séchage des boues : [23] ➢ Nombre : 10 ➢ Surface totale 3437.5 m2

Chapitre II. Description des stations étudiées

FigureII.27 : Lits de séchage des boues d’épuration

. 42

Chapitre II. Description des stations étudiées

II.3.Station d’épuration d’Ain el Beida Wilaya d’Oum Elbouaghi II.3.1.Presentation de station La ville d’Ain Beida et située au Nord-est de l'Algérie à 110 km au sud-est de Constantine est constituée une station d’épuration des eaux usée. La station d’épuration des eaux usées résiduaires de la ville d’Ain Beida rassemble une succession de dispositifs, empruntés tour à tour par les eaux usées. Chaque dispositif est conçu pour extraire au fur et à mesure les différents polluants contenus dans les eaux. [24]

Figure II.28 : Situation géographique de la station. II.3.2. Données techniques de la STEP : Tableau II.23 Données technique de la STEP d’Ain el Beida [24] Wilaya Oum El Bouaghi Commune Ain Beida Etat de fonctionnement En marche Localités raccordées à la STEP Eaux Résiduaires ville Ain Beida Lieu de rejet Oued – El Azzabi Entreprises de réalisation Keppel Seghers / Hydro Technique Superficie de l’assiette 10 Hectares Date de mise en service 01/01/2015 Organisme gestionnaire Office National de l’Assainissement Date de transfert à l'ONA 01/07/2015

Chapitre II. Description des stations étudiées

Tableau II.24 Description de traitement. [24] Filière eaux Filière boues Entrée des eaux brutes et prétraitement L’Epaississeur Primaire Traitement biologique Le Digesteur Aérobie Décanteurs secondaires L’Epaississeur Secondaire Chloration Les Lits de Séchages Tableau II.25 Paramètres de pollution de conception [24] Paramètres Entrée STEP Sortie STEP Rendement (%)

DBO5 (mg/l) 449 30 93 DCO (mg/l) 847 80 90 MES (mg/l) 582 30 94 NTK (mg/l) 81 40 51 Tableau II.26 Qualité et quantité des eaux usées. [24] Horizon Horizon Paramètres Unité 2015 2033 Charge hydraulique

Charge nominale E.H 140000 210000 Débit moyen de temps sec m3/j 16,48 25,26 Débit journalier maximum m3/h 701 1052 Teneur en nutriments

Rapport DCO/DBO5 - 1,9 1,9 Teneur en phosphore total mg/l 15 15 Charge polluantes

Charge journalière en DCO Kg/j 14263 21378 Charge journalière en DBO5 Kg/j 7560 11340 Charge journalière en MES Kg/j 9800 14700 Charge journalière en MES réduite Kg/j 8428 12642

II.3.3 Description des différents ouvrages de la Station d’épuration d’Ain Beida : II.3.3.1. By- Pass : By –Pass c’est canal venture, en utilisée pour évacuer des eaux excès directement vers la fin de la station, dans les cas des urgences ou de maintenance de la station d’épuration.

Chapitre II. Description des stations étudiées

II.3.3.2. Prétraitement : II.3.3.2.1. Panier grossier : Les eaux a traité passent d’abord par un panier grossier manuel. (100mm distance entre les barres) le but d’évité le passage des gros déchets.et protéger des pompes.

Figure II.29 : Panier grossier

II.3.3.2.2 Poste de relevage : Les usées sont amenées par gravitation via le conducteur existé à la station de relevage de la STEP d’Ain Beida. L’ensemble des équipements de relevage devra être confiné dans un bâtiment unique. Qui sera équipé de quatre groupes motopompe submersibles de capacité 1100 m3/h et HMT = 14 m chacune ainsi il est assuré trois pompes puissent relever la charge hydraulique par temps de pluie (2.945 m3/h).

  Figure II.30 : Poste de relevage

II.3.3.2.3. Dégrillage grossier : Avant de relevage il a deux grilles automatiques à chaines inclinés de 60° et l’espace entre les barreaux égale à 40 mm.

Chapitre II. Description des stations étudiées

II.3.3.2.4. Dégrillage fin : Après relevage, Il y a deux grilles automatiques inclinées de 60° avec espacement des barreaux égales à 8 mm, qui permettent de retenir les déchets solides plus petits. II.3.3.2.5. Dessableur -Déshuileur aéré. Les eaux usées en provenance du dessableur sont scindées en deux canaux. Le dessablage aura pour but d’extraire des sables et particules minérales d’une granulométrie faible de Façon. L’ouvrage choisi sera un dessableur déshuileur aéré longitudinal. Celui-ci comportera une zone d’aération ou l’air est insufflé dans la partie inférieure et une zone tranquillisée destinée à l’accumulation des graisses en surface.

Figure II.31 : Dessableur-Déshuileur aéré

II.3.3.2.5.1. Classificateur à sables : Le classificateur à sable extrait les sables de l’eau résiduelle pompée par les pompes à sables et les décharger sur la benne transporteuse commune aux refus. Les matières décantées seront collectées et envoyées vers deux séparateurs de sable, cela pour éviter le colmatage des canalisations de transfert. II.3.3.3. Traitement secondaire : Il s’agit d’un traitement biologique dont l’objectif est l’élimination de la pollution carbonée, azotée et phosphorée. II.3.3.3.1. Bassin biologique : Le système d’épuration dans la station d’épuration d’Ain Beida bouse activité fable charge. Les eaux dessablées et déshuilées arrivent, en provenance du prétraitement vers le bassin biologique, Le mélange eaux usées/boues est fait dans une zone de contact du bassin biologique. Le bassin biologique est constitué de trois zones pour l’élimination de la pollution d’eaux usée.

Chapitre II. Description des stations étudiées

➢ Zone anaérobie ➢ Zone anoxie ➢ Zone aérobie Le système d’aération utilisée de Type de fines bulles à disposition en plancher d’insufflation de l’air. Des diffuseurs à disque avec membrane de silicone élastique seront utilisés II.3.3.4. Bassin de dégazage : Bassin d’élimination des gaz qui reste après le bassin biologique pour assurer la bonne fonction de décanteur. II.3.3.5. Décanteur secondaire : Dans la station de Ain Beida Trois de décanteur la forme circulaire et équipés d’un pont de raclage mécanique rotatif. Ce pont de raclage conduit sur le créneau de mur de béton. Pour séparer le mélange eaux / boues Les eaux traitées évacués directement vers le bassin de chloration et les boues sont récupérées au fond de l’ouvrage pour être recyclée et réensemencées dans le bassin de boues activées et pour une partie (en excès), envoyées au traitement des boues. II.3.3.6. Traitement tertiaire : Le traitement tertiaire, parfois décrit comme un traitement avancé, après un traitement biologique suivi d’une étape de séparation « solide-liquide ». Le traitement tertiaire tel que la désinfection. II.3.3.6.1. Bassin de chloration : L’ouvrage de la chloration installée à l’sortie de la STEP en aval des décanteurs. La désinfection se fera à l’hypochlorite de sodium NaClO.

Figure II.32 : Bassin de chloration. II.3.3.7. Traitement des boues : Le traitement des boues a pour objectif de les conditionner en fonction de ce que l'on a l'intention d'en faire. Ce conditionnement a en général pour effet :

Chapitre II. Description des stations étudiées

➢ Une réduction de volume obtenue par épaississement. ➢ Une diminution du pouvoir de fermentation de ces matières (stabilisation biologique, chimique, thermique…). II.3.3.7.1. Epaississeur primaire : L’épaississeur de boue en excès est destiné à épaissir les boues produites en excès dans le traitement biologique, auparavant décantées dans les décanteurs secondaires, les boues épaissies sont pompées vers le digesteur aérobie.

Figure II.33 : Epaississeur 1

II.3.3.7.2. Digesteur aérobie : Réduction de la quantité de boues, une stabilisation à long terme, et une valorisation des boues en énergie verte via la production de biogaz. Stabilisation des boues : la stabilisation des boues vise à limiter leur fermentation ultérieure, susceptible de produire des odeurs et d’altérer leur composition.

Figure II.34 : Digesteur aérobie II.3. 3.7.3. Epaississeur secondaire : L’épaississeur 2 sera tout comme l’épaississeur 1 mais diffère par le diamètre et la hauteur de boue.

Chapitre II. Description des stations étudiées

Figure II.35 : Epaississeur secondaire 2.

II.3.3.7.4. Lits de séchage : Les boues évacuées d’épaississeur secondaire 2 sont introduites dans des lits de séchage par une conduite d’alimentation conduisant à l’entrée de chaque lit.

Figure II.36 : Lits de séchage II.3.3.8. Salle de commande : C’est une salle chargée avec des micros pour contrôler et assuré le bon fonctionnement de la STEP.

Figure II.37 : Salle de commande. II.3.3.9. Laboratoire : Au sein du laboratoire de la station d’épuration de la ville de Ain Beida, une batterie d’analyses est effectuée quotidiennement par exemple : PH, Température, DCO, MES,

Chapitre II. Description des stations étudiées

Conductivité ; ainsi que des analyses hebdomadaires comme DBO5, CBA (concentration des boues activées dans le bassin d’aération), et d’autres mensuel comme la siccité, …

Figure II.38 : Laboratoire.

Chapitre II. Description des stations étudiées

II.4. Station d’épuration de Timgad wilaya de Batna

II.4.1. Présentation de STEP de TIMGAD L’étude de réalisation d’une station d’épuration au niveau de la ville de TIMGAD à été achevée vers fin de l’année 2006. La réalisation effective du projet était entamée durant l’année 2007 par l’Entreprise allemande PASSAVANT RODIEGER. La mise en marche de la STEP a était assurée le 21 juillet 2009, (comme réception provisoire), alors que la réception définitive a était prononcée après deux ans de la réception provisoire (2011), ainsi qu’un projet d’extension de la STEP sera lancé prochainement [8]

Figure II.39 : Maquette de la STEP II.4.2. Les caractéristiques de la STEP de Timgad : II.4.2.1 La capacité de la STEP : [8] La capacité de la station en équivalent habitant est : ➢13800 équivalents habitants à l’horizon 2018. ➢23083 équivalents habitants à l’horizon 2033. A partir de l’horizon 2033 une extension est obligatoire II.4.2.2. La charge hydraulique admissible de la STEP : [8]. Les débits maximaux prise en charge par la station actuellement sont : ➢Débit moyen par jour (24h/j) = 1950 m3/j soit 22.56 l/s. ➢Débit maximal temps sec =162 m3/h. soit 45 l/s. ➢Débit maximal temps de pluie = 243m3/h. soit 67.5 l/s. ➢Débit min pour fonctionnement = 500 m3/j soit 5.79 l/s ➢Débit de pointe rejetée par la ville de Timgad actuellement = 37.32 l/s II.4.2.3. La charge de pollution prise en compte par la STEP de TIMGAD : [8] Les charges de pollution admissibles au niveau de la STEP soient énumérées dans le tableau ci-dessous :

Chapitre II. Description des stations étudiées

Tableau II.27 Les charges polluantes à l’entrée de STEP. [8] Paramètre Charge entrée STEP Concentration Kg/jours (mg/l) MES 1071 549 DCO 828 425 DBO5 1656 849 NTK 125 64 N-NH4 95 49 N-org / 15

N-NO3 / 2

P-PO4 25 13

II.4.3. Description des différents ouvrages de la station d’épuration : [8] 4.3.1. Les prétraitements : Les effluents bruts relevés seront collectés dans un canal ouvert comprenant une mesure de niveau et un ensemble de mesure de la qualité d’eau, (pH et la conductivité) avant d’arrivera l’ouvrage de dégrillage.

Figure. II.40 : Puits collecteur de la STEP. II.4.3.1.1. Le dégrillage : Cet ouvrage comprend de : ➢ Dégrillage mécanisé grossier : La STEP est constituée de deux dégrilleurs et d’une mesure ultrasonique différentielle de niveau il comprend, deux canaux de dégrillage, équipé chacun d’une grille à nettoyage automatique Le dégrilleur grossier permet d'éliminer les matières grossières et de protéger les équipements électromécaniques situés en aval. Le dégrilleur grossier aura un espace de 30 mm entre barreaux.

Chapitre II. Description des stations étudiées

Figure II.41 : Dégrilleur mécanique grossier ➢ Dégrillage mécanisé fin : Le dégrillage fin (tamisage) permet d'éliminer les matières fines, ainsi que les fibres et les éléments encombrants, afin d'éviter de boucher et de dégrader les éléments mécaniques en aval.il y deux dégrilleurs automatiques et d’une mesure ultrasonique différentielle de niveau.

Figure II.42 : Dégrilleur mécanique fin. ➢ Traitement des refus de dégrillage : Les résidus de dégrillage produits sont repris par vis de convoyage/compacteur, de type lame sans fin. Une vis pour deux dégrilleurs est installée. Ceci permet d’assurer une continuité de traitement pendant des périodes de maintenance. II.4.3.1.2. Dessablage-déshuilage aéré : Après le dégrillage, les eaux usées sont dirigées vers la prochaine étape de traitement (dessablage /déshuilage). Il y deux filières rectangulaire et parallèles, indépendantes Le dessableur permet de retenir et d'éliminer les sables et autres éléments minéraux afin d'éviter les phénomènes d'abrasion des équipements mécaniques situés en aval. L'air est injecté dans le dessableur aux moyens de rampes de diffusion d'air fines bulle répartis sur la longueur de dessableur.

Chapitre II. Description des stations étudiées

Figure II.43 : Dessableur / déshuileur. II.4.3.1.3.Pompes à sables et classificateur à sable Les pompes à sables refoulent le sable collecté par le pont dessableur vers le classificateur à sable. Le classificateur à sable extrait les sables de l’eau résiduelle pompée par les pompes à sables

Figure II.44 : Classificateur à sables. II.4.3.1.4. Récupération des graisses : Les graisses sont collectées par le pont racleur vers une fosse des graisses puis récupéré pour un éventuel recyclage et une autre réutilisation.

Figure II.45 : Fosse des graisses.

Chapitre II. Description des stations étudiées

II.4.3.2. Bassin biologique : Les eaux dessablées et déshuilées arrivent, en provenance du prétraitement vers le bassin biologique, le mélange eaux usées/boues est fait dans une zone de contacte du bassin biologique. L'étage d'épuration biologique constitue de : ➢ Un bassin d'anaérobie dimensionné pour une élimination biologique du phosphore ➢ Deux lignes des bassins biologiques aérés (bassin aérobique et anoxique) Ce basin divisé par deux parties : ➢ Le bassin anaérobique ➢ Le bassin anoxique et aérobique

Figure II.46 : Le bassin biologique. II.4.3.3. Clarificateur (décanteur) : Les boues activées issues de l'étage biologique sont dirigées vers les clarificateurs circulaires à l'intérieur desquels les boues vont décanter en fond d'ouvrage d'où elles seront raclées et retirées. L'effluent est admis dans le clarificateur au moyen d'un poteau central. Ce type d'admission assure, par sa faible vitesse d'entrée dans la zone de décantation, une réduction des turbulences du lit de boues et une équi-répartition sur tout le périmètre.

Figure II.47 : Clarificateur (décanteur)

Chapitre II. Description des stations étudiées

II.4.3.4. La Désinfection : Dans la STEP de Timgad la méthode utilisée pour la désinfection est la chloration. La chloration est préparée avec une concentration de : 42 g/m3 Dosage spécifique de chlore 5g/m3 dans les chicanes du bassin de désinfection La capacité de pompage du chlore dans le bassin est de : 10 à 50 l/h.

Figure II.48: Bassin de désinfection. II.4.3.5.Traitement des boues : II.4.3.5.1. Epaississement des boues : Les boues biologiques soutirées des clarificateurs secondaires ont une concentration trop faible pour être dirigées vers la déshydratation des boues. De façon à assurer un taux de MES plus élevé, nous avons prévu d'épaissir les boues secondaires au moyen d'un épaississeur hersé. L'épaississeur hersé est un bassin circulaire à fond conique à faible pente et équipé d'un racleur hersé tournant en permanence. Le racleur hersé permet de favoriser l'épaississement des boues qui sont dirigées en fond de bassin vers un puits central. L'eau surnageant est récupérée par une lame déversant située autour du périmètre de l'épaississeur. L'eau ainsi récupérée passe dans une goulotte de récupération et est dirigée vers le poste toutes eaux de la station avant d'être refoulée vers l'entrée de la station. II.4.3.5.2. Stabilisation des boues : A la sortie de l'épaississeur, les boues sont dirigées vers la stabilisation des boues. Les bassins de stabilisation permettent la stabilisation aérobique des boues produites sur la station avant leur déshydratation. Notre option prévoit deux bassins rectangulaires. Les boues sont stabilisées par apport d'oxygène et brassage. Ces deux opérations sont effectuées au moyen de turbines submersibles disposées régulièrement au fond du bassin.

Chapitre II. Description des stations étudiées

Figure II.49 : Stabilisation des boues. II.4.3.5.3. Déshydratation : La déshydratation mécanique des boues permet de réduire le volume des boues en excès avant stockage/épandage. Pour cela une filtre presse à bande permet d'obtenir une siccité finale des boues de 18 – 22 % est installé. Les boues ont stabilisé après avoir été mélangées à une solution de polymères, sont déversées sur un tapis roulant perméable qui assure la pression du ces boues au fur et à mesure de leur passage sur le tapis.

Figure II.50 : Déshydratation mécanique.

Chapitre II. Description des stations étudiées

II.4.3.6. La supervision :

Figure. II.51 : La salle de supervision Figure II.52 : Ecran de commande Et de télégestion. II.4.3.7. Laboratoire : Le laboratoire de la STEP de Timgad est équipé des divers instruments de mesures pour réalisés l’expérience et les mesures physico-chimiques nécessaire pour connaitre la qualité de l’eau et l’efficacité d’épuration. Le tableau suivant résume les fiches techniques des quatre stations étudiées Tableau II.28Fiche technique des stations objet d’étude

STEP Sidi Marouane Ain Beida Timgad Oued Ahtmania

Boue Boue Activée Système Boue activée ; Activée a Boue activée ; faible ; faible d'épuration faible charge Faible charge charge Charge Mise en service 20/07/2009 01/01/2015 21/07/2009 1995

Oum El Wilaya Mila Batna Mila Bouaghi Nature des eaux Urbaines Urbaines Urbaines Urbaines brutes Localités MILA ; Grarem Oued Ville Ain Ville de raccordées à la Gouga et Athamania+chalghoum Beida Timgad STEP SidiMerouane laid Barrage de Oued – El Lieu de rejet Oued Soultz Oued Rhumel BeniHaroun Azzabi Superficie de 13 10 4 6 L’assiette (H)

Chapitre II. Description des stations étudiées

Nombre Equivalent 137000 140000 13800 45000 habitant Débit de moyen 20550 16480 1950 9000 (m3/j)

DCO (mg/l) 933 849 849 750

DBO5 (mg/l) 400 449 425 270

MES (mg/l) 600 582 549 350

Ouvrages et équipements

Panier grossier - 1 - -

Dégrillage grossier 2 2 2 1

Dégrillage fin 3 2 2 1

Traitement des 1 1 1 1 refus de dégrillage classificateur à 1 1 1 - sable Dessableur 2 Bassin 2 Bassin 2 Bassin Ferme 2 Bassin ouvert Déshuileur ouvert ouvert Désodorisation 1 - - - biologique

Bassin d'aération 2 3 1 2

Volume total de bassin d'aération 26000 29625 2160 4548 (m3) Insufflationd’air Insufflation de Insufflation Système d’aération l’air (fines de d’air (Fines Aération de surface fines de bulles bulles) bulles)

Dégazage 1 1 - -

Clarificateur 2 3 2 2

Forme d'un bassin Circulaire Circulaire Circulaire Circulaire (clarificateur) Diamètre d’un bassin(clarificateur) 44 36 16 / (m) Bassin de - 1 1 1 Désinfection

Chapitre II. Description des stations étudiées

Traitement des boues

Epaississeur - 2 1 1

Digesteur aérobie - 2 2 -

Déshydratation 2 - 1 - mécanique

Lit de séchage 8 10 - 10

Surface totale de 4000 12500 - 3437.5 lit séchage m2 Salle de 1 1 1 - commande.

Laboratoire 1 1 1 1

Automatique et Automatique Automatique Prélèvement Manuel manuel et manuel et manuel

II.5. Conclusion Dans ce chapitre nous avons fait une description générale des quatre stations étudiées à savoir : • Station de Sidi Marouane, • Station d’Oued Athmania, • Station d’Ain Beida. • Station de Timgad A travers ce chapitre nous avons 1. Analyser le fonctionnement et les étapes d’épuration des eaux usées 2. Connaitre les différents ouvrages et équipements installés dans chaque station 3. Connaitre les différences entre les stations Il en ressort principalement que : • Les stations comportent de nombreux ouvrages et équipements permettant l’épuration des eaux usées • Les quatre stations fonctionnent à faible charge • En générale, pas de grandes différences des charges de pollution à l’entrée des stations

Chapitre III Partie Expérimentale Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

III.1. Introduction Ce chapitre a pour but général l’analyse de la cinétique de dégradation de la pollution carbonée de quatre stations d’épuration, fonctionnant toutes à faible charge ➢ La station d’épuration de Sidi Merouane (Wilaya de Mila) ➢ La station d’épuration d’Oued el Athmania (Wilaya de Mila) ➢ La station d’épuration de Ain El-Beida (Wilaya d’OumEl Bouaghi) ➢ La station d’épuration de Timgad (Wilaya de Batna) Ce travail a principalement un double caractère : Expérimental : il s’agit de mesurer et suivre l’évolution de la DBO durant au minimum 10 jours, cette période correspond en générale au temps de dégradation de la pollution carbonée, la nitrification précoce est limitée par l’ajout lors de l’expérimentation de l’inhibiteurs de nitrification, le but recherché dans cette section est le modèle expérimental de l’évolution de la cinétique de la DBO. Théorique : il s’agit de déterminer la DBO ultime ‘’DBOu’’ et la vitesse de dégradation K, ces deux paramètres rentrent dans le modèle d’ordre 1 de Phelps régissant la cinétique de la DBO, le but recherché dans cette section est le modèle théorique de la cinétique de la DBO. Ce chapitre est organisé comme suit : • Analyse de dégradation de la pollution (collecte et interprétation des données) • Analyse de la cinétique de la DBO (expérimentale et théorique) • Comparaison entre les stations étudiées

III.2. Analyse de dégradation de la pollution des quatre stations III.2.1. Station d’épuration de Sidi Merouane L’analyse statistique des paramètres de pollution à l’amont et à l’aval de la station de Sidi Merouane permet une première évaluation de niveau de la pollution des eaux usées à l’entréede la station et de la qualité des eaux traitées, le tableau résume les principales caractéristiques descriptives de la qualité des eaux à l’amont et à l’aval de la station durant L’année 2016.

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

Tableau III.1 : Statistique descriptive des paramètres de pollution de la station de Sidi Merouane Entrée Sortie X Ecart CV Max Min X Ecart CV Max Min pH 8,256 0,236 0,029 8,6 7,51 8,108 0,225 0,028 8,4 7,49 MES (mg/l) 359,78 235,3 0,654 1949 71,2 18,829 12,363 0,657 83 3,6

DBO5 (mg/l) 244,1 87,26 0,357 480 49,3 4,522 4,247 0,939 20 1 DCO (mg/l) 705,4 335,2 0,475 1500 220 29,269 16,703 0,571 82,2 8 - NO2 (mg/l) 6,482 3,429 0,529 15,2 0,54 0,314 0,817 2,605 5,2 0,03 – NO3 (mg/l) 4,491 2,816 0,627 12,4 1 1,215 0,585 0,482 12,4 1 Nt (mg/l) 140,5 39,32 0,28 258 50 23,816 8,987 0,377 46,8 4,6 P-PO4 (mg/l) 4,738 4,31 0,91 21,3 0,061 0,957 0,813 0,85 2,2 0,0614

DCO/DBO5 3.104 0.643 0.207 4.16 1.86 / / / / /

A l’entrée de la station, la valeur moyenne du pH est de 8.2 (pH basique), les valeurs de la DBO5 (DBO5=244.1mg/l), la DCO (DCO=705.4mg/l), MES (MES=359.78mg/l) ainsi que la - valeur moyenne de NO3(NO3 =4.491 mg/l) indiquent la qualité médiocre de l’eau à l’entrée de la station, le rapport DCO/ DBO5 (DCO/DBO5=3.104) >3 montre que l’effluent n’est pas biodégradable. A la sortie de la station, les valeurs moyennes des paramètres de la pollution sont conformes en norme d’OMS. L’écart type, le coefficient de variation et l’étendue (le max et le min) des - paramètres montrent la grande dispersion des paramètres NO3 , DBO5, DCO, MES à l’entrée comparativement à la sortie ; ceci revient à la grande variabilité de la qualité des eaux usées. III.2.1.1 Calcul de la capacité du traitement de la station d’épuration de Sidi Merouane :

D’après le tableau III.2 les valeurs moyennes des paramètres (DCO, DBO5, MES, débit) sont inférieures aux valeurs nominales. Les capacités de traitement en termes de débit, de MES, de

DCO et de DBO5 sont inférieures à 100%. Donc la station ne nécessite à court terme aucune extension.

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

Tableau III.2 Capacité du traitement de la station d’épuration de Sidi Merouane Valeurs Valeurs moyennes Capacité de traitement Paramètre nominales mesurées 2016 (%) 2016 Débit (m3/j) 20550 4276.934 20.812

DBO5 (mg/l) 400 244.124 61.031 DCO (mg/l) 933.33 705.385 75.577 MES (mg/l) 600 359.784 59.964

III.2.1.2. Évolution des rendements d’élimination des paramètres MES, DBO et DCO • Évolution de rendement de MES D’après le graphe III.1, le rendement d’élimination des MES varie entre 70.27% et 99.23% avec un rendement moyen de. 93.50 %, nous avons atteint un bon rendement.

120.00

100.00

80.00

60.00

40.00 MES(%) 20.00

0.00

Jour Rendement reél MES (%) Rendement souhaité (%) Figure III.1 : Variation du rendement d’élimination de MES • Évolution de rendement d’élimination de la DCO Le rendement d’élimination de la DCO varie entre77.23 mg/l et 98.95 mg/l avec un rendement moyen de 94.62 mg/l. La plupart des valeurs du rendement de la DCO sont supérieurs aux rendements souhaités, donc la station fonctionne avec un bon rendement d’élimination de DCO.

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

120.00 100.00 80.00 60.00

DCO (%) 40.00 20.00 0.00

Jour Rendement reél DCO (%) Rendement souhaité (%) Figure III.2 : Variation du rendement d’élimination de DCO

• Évolution du rendement d’élimination de la DBO5 Dans le procédé à faible charge le bassin d’aération bien exploité peut éliminer 80% à

90% de la DBO5 entrant. D’après la figure ci-dessous, le rendement d’élimination de la

DBO5 varie entre 88.89 % et 99.79 % avec un rendement moyen de 97.91 %. La majorité des valeurs du rendement de la DBO5 sont supérieurs aux rendements souhaités, donc la station fonctionne avec un bon rendement d’élimination de DBO5.

102.00 100.00 98.00

96.00 (%)

5 94.00

92.00 DBO 90.00 88.00

Jour Rendement reél DBO 5 (%) Rendement souhaité (%)

Figure III.3 : Variation du rendement d’élimination de DBO5

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

III.2.2 : La station d’épuration d’Ain el Beida Le tableau suivant résume les caractéristiques descriptives principales de la qualité des eaux à l’entrée et à la sortie de la station d’épuration d’Ain el Beida, durant trois ans de 2014 -2015 et quelques mois de l’année 2016. Il apparait que les eaux usées de la ville d’Ain el Beida sont polluées et ne peut pas être déversées dans la nature sans aucun traitement, cette pollution est caractérisée par des valeurs qui dépasse les normes de rejet, il s’agit des MES, DBO5et DCO. On remarque que la concentration moyenne des nitrates à la sortie est supérieure à celle à l’entrée, ceci revient probablement à la nitrification sauvage qui a pu se produire dans la station. [24]

Tableau III.3Statistique descriptive des paramètres de pollution de la station d’Ain Beida. (2014-2016). [24] Entrée Sortie X Ecart Max Min X Ecart Max Min pH 7,973 0,118 8,7 7,7 7,943 0,1975 8,38 7,2 MES 356,2 109,6 760 160 12 5,0011 26 3 DBO5 462,7 189,7 1190 130 3,3 2,3243 17 0 DCO 667 199,3 1689 195 41,76 17,951 134 19,1 NO3 - 4 3,127 14,6 1,1 27,6 5,1844 35,3 11 Nt 82 16 123 53,9 33,4 3,1965 39 26,7 P-PO4 7,2 1,727 9,9 3,4 3,3 0,8357 4,3 1,8

III.2.2.1 Calcul de la capacité du traitement de la station d’épuration

Le tableau III.4 donne les valeurs moyennes des paramètres (DCO, DBO5, MES) et qui sont inférieures aux valeurs nominales. Les capacités de traitement en terme de débit et des paramètres MES, DCO, DBO5 sont inférieures à 100%. Donc la station ne nécessite à court terme aucune extension.

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

Tableau III.4 Capacité du traitement de la station d’épuration Ain Beida (2014-2016) [24] Valeur Valeur Capacité de traitement (%) Paramètre moyenne mesuré nominale 2015 2015 DBO5 (mg/l) 449 244,124 54,371 DCO (mg/l) 847 670,550 79,168 MES (mg/l) 582 369,290 63,452

• Évolution de rendement d’élimination de MES [24]. D’après le graphe III.4, le rendement d’élimination des MES varie entre 93.50% et 100% avec un rendement moyen de 96.50 %, nous avons atteint un bon rendement qui s’élève parfois jusqu’à 100%.

Figure III.4 : Variation du rendement d’élimination de MES (2014-2016) • Évolution de rendement d’élimination de la DCO : Le rendement d’élimination de la DCO varie entre35.65% et 97.78% avec un rendement moyen de 93.20%. La plupart des valeurs du rendement de la DCO sont supérieurs aux rendements souhaités, donc la station fonctionne durant l’année 2015 à bien

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

Figure III.5 : Variation du rendement d’élimination de DCO (2014-2016). [22]

• Rendement de dégradation de la DBO5 : [24]

D’après la figure III.6 le rendement d’élimination de la DBO5varie entre 98.67% et 100% avec un rendement moyen de 99.11% donc la station fonctionne en moyenne avec un bon

rendement d’élimination de DBO5

Figure III.6 : Variation du rendement d’élimination de DBO5

III.2.3. Station d’épuration de Timgad L’étude statistique des paramètres de pollution à l’amont et à l’aval de la station de Timgad permet une première évaluation de niveau de la pollution des eaux usées brutes et des eaux traitées, le tableau III.5, résume les principales caractéristiques descriptives de la qualité des eaux à l’amont et à l’aval de la station durant cinq années 2011-2015. Tableau III.5 : Statistique descriptive des paramètres de pollution de la station de Timgad [8] Entrée Sortie X Ecart Max Min X Ecart Max Min pH 7,37 0,36 7,99 6,02 7,19 0,72 7,98 6,95 MES 229,55 88,59 502 48 3,19 5,84 34 0,3

DBO5 265,41 137,64 970 65 3,05 3,45 2 3 0 DCO 436,87 141,87 932 143 36,34 29,67 149 5 - NO3 0,37 0,47 2,6 0,01 2,05 2,53 10,52 0,01

P-PO4 2,77 1,54 6,84 0,19 1,27 1,51 5,3 0,01

A l’entrée de la station, le pH moyen (pH=7.37) est légèrement basique. Les valeurs des MES

(MES=265.41 mg/l), de la DCO (DCO=436.87 mg/l), de la DBO5 (DBO5=229.55 mg/l) ainsi

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

- - que les valeurs de NO3 (NO3 =0.37 mg/l) et de P-PO4 (P-PO4=2.77mg/l) indiquent la qualité médiocre de l'eau brute en comparaison aux normes de rejet domestique. A la sortie de la station, les valeurs moyennes des paramètres de la pollution sont conformes aux normes de rejet (norme d’eau traitée). III.2.3.1. Calcul de la capacité de traitement de la station d’épuration de Timgad :

Le tableau III.6 donne les valeurs moyennes des paramètres DCO, DBO5, MES et débit et qui sont inférieures aux valeurs nominales. Les capacités de traitement en terme de débit et des paramètres MES, DCO, DBO5 sont toutes inferieures à 100%. Donc la station ne nécessite à court terme aucune extension. Tableau III.6 Capacité de traitement de la station de Timgad [8] Paramètre Valeurs Valeurs Capacité de Nominales Moyennes traitement mesurées 2015 (%) 2015 Débit (m3/j) 5832 1654,85 28,375

DBO5 (mg/l) 423 233,330 55,161 DCO (mg/l) 849 474,730 55,916 MES (mg/l) 549 294,370 53,619

• Évolution de MES à la sortie de la station de Timgad : [8] Les valeurs des MES à la sortie de la station de Timgad varie de 0,3 à 34 mg/l et ne dépasse pas, dans plus de 95% de cas, la norme de rejet qui est de 30mg/l.

Figure III.7 : Évolution de MES à la sortie de la station de Timgad (2011-2015)

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

➢ Évolution de DBO5 à la sortie de la station de Timgad [8]

Les valeurs de DBO5constaté à la sortie de la station de Timgad oscille entre 0 et 23 mg/l ces valeurs sont inférieures à la valeur max admissible 30 mg/l.

Figure III.8 : Evolution de DBO5 à la sortie de la station de Timgad (2012-2015)

III.2.4. Station d’épuration d’Oued Athmania III.4.2.1 Calcul de la capacité du traitement de la station de Oued Athmania D’après le tableau III.7 les valeurs moyenne annuelles des capacités de traitement en termes de MES et de Débit sont faibles alors que pour la DBO5 et la DCO, les capacités correspondantes sont très élevées, elle approche 100% pour la DBO5 et dépasse l’unité pour la DCO. La station nécessite alors à cours terme une extension. Tableau III.7 Capacité de traitement de la station d’oued Athmania Paramètre Valeurs Valeurs Capacité de nominales moyennes traitement (%) mesurées 2016 2016 Débit( m3/j) 9000 2539.25 28.214

DBO5 (mg/l) 270 265.07 98.174 DCO (mg/l) 750 818.500 109.133 MES (mg/l) 350 189.669 54.191

• Évolution de rendement de MES D’après le graphe III.10. Le rendement d’élimination des MES varie entre 62.40% et 88.67% avec un rendement moyen de 80.61%, les rendements d’élimination des MES sont inférieurs

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO au rendement souhaité 91.43%. La station nécessite à notre avis une extension ou/et une réhabilitation.

Figure III.9 : Évolution de la DBO5 à la sortie de la station d’Oued Athmania • Évolution de rendement de DCO : D’après le graphe III.11., le rendement d’élimination de la DCO varie entre 68.33% et 90.54% avec un rendement moyen de 80.22%, les rendements d’élimination de la DCO sont à plus de 95% inférieur au rendement souhaité 88%. La station nécessite à notre avis une extension ou/et une réhabilitation.

100.00

80.00

60.00

DCO DCO (%) 40.00

20.00

0.00 0 2 4 6 8 mois Rendement souhaité (%) Norme de l'enteé III.10 : Variation du rendement d’élimination de DCO

• Rendement de dégradation de la DBO5 :

D’après la figure ci-dessous, le rendement d’élimination de la DBO5 varie entre 67.31% et 89.33% avec un rendement moyen de 82 %.et un rendement moyen souhaité de 88.89%.

Donc la station fonctionne avec un bon rendement d’élimination de DBO5.

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

100.00

80.00

(%) 60.00 5 5

40.00 DBO 20.00

0.00 0 5 10 15 mois Rendement reél DBO5 (%) Rendement souhaité (%)

Figure III.11 : Variation du rendement d’élimination de DBO5 III.3. Comparaison entre les stations • En fonction du débit D’après la figure ci- dessous, on a vu bien que la station de Sidi Merouane est celle qui présente le plus grand débit de dimensionnement, il atteint 20550 m3/j, suivi par la station d’Ain Beida, puis la station d’Oued Athmania et enfin la station de Timgad. Nous notons principalement la grande dispersion des valeurs de débits, des quatre stations.

25000

20000

15000 /j)

3 10000

Q (m Q 5000

0 Timgad) oued Ain Beida Sidi athmania Marouane

Q (m3/j)

Figure III.12 : Variation des débits de dimensionnement des quatre stations • En fonction de la DCO A l’inverse des débits les valeurs de la DCO ne présentent pas de grande divergence. D’après les figures III.13, la DCO varie de 680 mg/l à la station d’Oued el Athmania à 940mg/l à station de Sidi Merouane et c’est toujours cette dernière qui présente la plus grande charge de pollution.

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

1000 900 800 700 600 500 400

DCO (mg/l) DCO 300 200 100 0 Timgad) oued Ain Beida Sidi athmania Marouane DCO (mg/l) Figure III.13 : Variation de la DCO des quatre stations

• En fonction de MES D’après la figure III.14 nous constatons que la station de Sidi Merouane est celle qui présente la charge de pollution en MES la plus élevée (MES = 600 mg/l) suivie par la station d’Ain el Beida (MES =582 mg/l), puis la station de Timgad (MES=549 mg/l) et en fin la station d’Oued Athmania (MES=350 mg/l).

700 600 500 400 300 MES MES (mg/l) 200 100 0 Timgad) oued athmania Ain Beida Sidi Marouane

MES (mg/l) Figure III.14 : Variation des MES des quatre stations

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

• En fonction de la DBO5

500 450 400 350 300

(mg/l) 250 5 200 150 DBO 100 50 0 Timgad) oued Ain Beida Sidi athmania Marouane

Figure III.15 : Variation de la DBO5 des quatre stations

La figure III.16 montre que la DBO5 oscille entre la valeur 449 mg/l (à la station d’Ain el Beida) et la valeur 270 mg/l (à la station d’Oued El Athmania)

III.4. Analyse de la cinétique de DBO A) La station de Sidi Merouane • Cas des eaux usées brutes Le traçage de la courbe expérimentale de la cinétique de la DBO montre qu’un ralentissement de la vitesse de consommation d'oxygène apparait à partir du 2" jour, au bout du 7ème jour, la DBO commence à se stabiliser et tend vers la DBOu, les consommations d'oxygène évoluent identiquement du 7èmejusqu'à 10ème jour. Un bon ajustement de la courbe représentative de l’équation de Phelps (présentée ci-dessous), à la courbe expérimentale de la figure ci-dessous, est obtenu par application de la méthode de pente et qui permet la détermination des valeurs de : K= 0.418 j-1 DBOu=298.61 mg/l Equation de Phelps DBO= (DBO)u (1 -10-KT) • DBOu : demande ultime théorique • K : coefficient de dégradation biochimique • T : temps en jours. La valeur de la constante de dégradation trouvé K= 0.418 j-1 apparait acceptable et rentre dans la marge des valeurs citées en bibliographie (0,01 à 0,7 j-1), [25] cette valeur élevée atteste de l'excellente biodégradabilité des effluents, en particulier leur absence de contenu inhibiteur vis-à-vis de l'activité bactérienne. [26]

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

350 eau brute 300 250

200 (mg/l) 5 150

DBO 100 50 0 0 2 4 6 8 10 12 Jour DBO5 (Expérimental ) DBO5 (théorique )

Figure III.16 : Cinétique de la DBO des eaux usées brutes de la station de Sidi Merouane 1er échantillon

Ces déterminations de K et de DBOu nous ont permis de tracer le modèle théorique de la cinétique de dégradation de la matière organique des eaux usées brute de la ville de Sidi Merouane. Il apparait clairement que la courbe du modèle d'évolution théorique de la DBO a 20°C respecte la cinétique d'ordre1, traduite par l'équation de Streeter Phelps. (1925) Nous remarquons aussi que le modèle cinétique expérimental et théorique sont de même allure et se superposent parfaitement. Qualité du modèle Afin de mieux évaluer le modèle cinétique théorique, le tableau suivant résume la synthèse des résidus et donne les valeurs mesurées (expérimentales), les valeurs prévues par le modèle, les résidus et la racine carrée de l’erreur quadratique moyenne REQM

∑(푃푖 − 푄푖)2 푅퐸푄푀 = √ 푛

Tableau III.8 Synthèse des résidus, cas des usées brutes de la station de Sidi Merouane Valeur observe Valeur prevue DBO Résidu REQM Pi Qi Valeur minimale 100 102.02 2.02 Valeur maximale 300 294.04 -5.96 4.75 Valeur moyenne 240 241.94 1.94

Nous notons que les résidus sont faibles, le résidu moyen ainsi que la racine carrée de l’erreur quadratique moyenne REQM sont aussi faibles ce qui montre que le modèle trouvé est bon.

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

• Cas des eaux usées épurées L’application de la méthode de pente permet la détermination de DBO u et du coefficient K Pour le cas des eaux traitées de la ville de Sidi Merouane comme suit : K= 0.184 J-1 DBOu = 33,44mg/l La figure ci-dessous présente le modèle expérimental ainsi que le modèle théorique de la cinétique de la DBO des eaux usées épurées, il apparait que le ralentissement de la vitesse est constaté au bout du deuxième jour alors que jusqu'à 10 jours la zone de stabilité de vitesse n’est pas encore visible.

35 30 eau epurée 25

20 (mg/l)

5 15

10 DBO 5 0 0 5 10 15 Jours DBO5 (Expérimental ) DBO5(t) (théorique ) Figure III.17 : Cinétique de la DBO des eaux usées épurées de la station de Sidi Merouane Les deux courbes évoluent de la même manière et respectent la cinétique d'ordre 1 traduite par l'équation de Phelps. La constante de dégradation K appelée parfois la vitesse de dégradation est faible par rapport au cas des eaux usées brutes, cela revient probablement à ce que la dégradation de la DBO est limité principalement par l’insuffisance du substrat facilement assimilable (le substrat devient limitant), on note généralement que le rapport DCO/ DBO5 des eaux épurées s’étale jusqu'à la valeur de 7. La valeur de la DBOu est aussi faible par rapport à l’eau brute vu que la grande part de la DBO est éliminée. Le tableau suivant présente une synthèse des résidus et donne les valeurs DBO expérimentales, et théoriques ainsi que les résidus et le REQM.

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

Tableau III.9 Synthèse des résidus, cas des eaux épurées de la station de Sidi Merouane (2016).

DBO Valeur Valeur Résidu REQM observée prévue Valeur minimale 4 5.62 -0.87 Valeur maximale 29 28.13 1.62 0.75 Valeur moyenne 19.3 19.52 0.22

Les résidus max et min sont faibles, le résidu moyen et le REQM sont proche de zéro ce qui signifie que le modèle théorique ajuste bien les résultats expérimentaux

2éme échantillon Cas des eaux brutes Les résultats d’analyse de la cinétique de dégradation de la DBO pour le deuxième échantillon d’eau brute donnent les valeurs de K et de DBOu suivantes : • K= 0,374, cette constante est toujours bonne par rapport aux valeurs données dans la littérature, elle signifie l'excellente biodégradabilité des effluents, en particulier leur absence de contenu inhibiteur vis-à-vis de l'activité bactérienne. • La DBO ultime est trouvée égale à 256,83 mg/l, cette valeur est inférieure à celle trouvée pour le premier échantillon.

300

250

200 )

150

(mg/l 5

100 DBO 50

0 0 2 4 6 8 10 12 Jours DBO5( exprimental) DBO5 (théorique ) Figure III.18 : Cinétique de la DBO des eaux usées brutes de la station de Sidi Merouane 2èmeéchantillon

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

Nous notons que le modèle théorique et celui expérimental ont la même allure. Le tableau suivant résume la synthèse des résidus et la valeur d REQM, il apparait que les résidus (moyen, min et max) ainsi que le REQM sont plus au moins faible indiquant que le modèle est satisfaisant. Tableau III.10 Synthèse des résidus, cas des eaux brutes de la station de Sidi Merouane 2ème échantillon Valeur Valeur REQM DBO Résidu observée prévue Valeur minimale 70 80.14 10.14

Valeur maximale 260 250.73 -9.27 7,75

Valeur moyenne 198 201.55 3.55

Eau épurée L’eau épurée présente toujours des valeurs de Ket DBOu faibles, la première revient probablement à la faible vitesse d’assimilation de la matière organique due essentiellement au substrat insuffisant, ce cas est appelé facteur substrat limitant. • K = 0.11 • DBOu = 11.89 mg/l L’utilisation de ces deux paramètres permet de construire le modèle théorique de la cinétique de la DBO, la figure suivante montre les deux modèles expérimental et théorique de la cinétique de dégradation de la DBO, les deux courbes présentent la même allure et respectent le modèle d’ordre 1 de Phelps, nous constatons que le ralentissement de la vitesse commence du deuxième jour, alors que la phase de stabilisation n’apparait pas au bout de 10jours.

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

9 8 Eau epurée 7 6

5 (mg/l)

5 4 3 DBO 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 Jours

DBO5( exprimental) DBO5 (théorique )

Figure III.19 : Cinétique de la DBO des eaux usées épurées de la station de Sidi Merouane

Le tableau résume la synthèse des résidus et la valeur de REQM, il vient que les résidus min et max sont faibles, le résidu moyen et le REQM sont proche de zéro montrant ainsi que le modèle est très satisfaisant. Tableau III.11 Synthèse des résidus, cas des eaux épurées de la station de Sidi Merouane 2ème échantillon Valeur Valeur DBO Résidu REQM observée prévue Valeur minimale 1 1.24 0.24 Valeur maximale 8 7.93 -0.07 0.33 Valeur moyenne 5.1 5.07 -0.03

• 3éme échantillon et 4ième échantillon Les résultats trouvés pour le 3ème et le 4èmeéchantillon n’échappent pas aux résultats trouvés pour le premier et le deuxième échantillon : • Des constantes de dégradation biochimique K et des DBO u élevées pour les eaux brutes et faibles pour les eaux épurées, ceci revient au facteur de substrat limitant et à la charge de pollution faible dans le cas des eaux épurées. • Au bout de 2 jours on constante le ralentissement de la vitesse de dégradation de la DBO • Absence de phase de stabilisation de la dégradation de la DBO pour les eaux épurées

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

Les figures ci-après présentent les modèles de la cinétique de la DBO pour les échantillons 3 et 250

200

150 Echantillon 3

(mg/l) (mg/l) 100 K= 0,36 5 DBOu=214,59mg/l

50 DBO

0 0 2 4 6 8 10 12 Jours DBO5 ( exprimental) DBO5 (théorique )

Figure III.20 Cinétique de la DBO des eaux usées brute de la station de Sidi Merouane Echantillon 3 250

200

150 Echantillon 3

(mg/l) (mg/l) 100 K=0.173 5 DBOu=12.70 50 DBO 0 0 2 4 6 8 10 12 Jours DBO5 ( exprimental) DBO5 (théorique )

FigureIII.21 Cinétique de la DBO des eaux usées épurées de la station de Sidi Merouane, Echantillon 3

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

350 300 250 Echantillon 4

200 (mg/l) (mg/l)

5 K=0.372 150

DBO DBOu=310.632 100 50 0 0 2 4 6 8 10 12

DBO5 ( exprimental) DBO5 (théorique )

FigureIII.22 : Cinétique de la DBO des eaux usées brutes de la station de Sidi Merouane Echantillon 4 Le tableau ci-après présente la synthèse des résidus pour les échantillons 3 et 4 pour les eaux usées de la ville de Sidi Merouane

Tableau III.12 Synthèse des résidus, cas des eaux de la station de Sidi Merouane 3ème et 4ème échantillons Echantillon 3 Echantillon 3 Echantillon 4 Eau brute Eauépurée Eau brute

DBO

prévue prévue prévue

bservée

REQM Valeur observée Valeur Résidu REQM Valeur observée Valeur Résidu REQM Valeur o Valeur Résidu Valeur 70 64,8 - 3,5 2 2,02 0,02 0,3 100 96, -3,50 4,95 minimale 8 5,12 5 Valeur 210 208, - 11 10,45 -0,55 310 303 -6,90 maximale 74 1,26 ,1 Valeur 166 166, 0,43 7.2 7,.17 -0,03 242 243 1,37 rmoyenne 4 ,4

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

2-Cinétique de la DBO, cas de la station d’Ain El Beida ➢ Un seul échantillon eau usée brute Les résultats d’analyse de la cinétique de dégradation de la DBO pour l’échantillon d’eau usée brute de la ville d’Ain el Beida donne les valeurs de K et de DBOu comme suit : • K = 0.137 J-1 • DBOu = 333.81mg/l Le modèle cinétique théorique et le modèle expérimentale établis à la base de ces deux valeurs, montre que la cinétique de la DBO d’Ain el Beida suit le modèle de Phelps de premier ordre. Nous notons la faible valeur de la constante de dégradation biochimique K des eaux usées d’Ain el Beida, cela montre la faible vitesse d’assimilation de la matière organique et qui peut être due aux facteurs limitant le développement des bactéries épuratrices, nous notons par exemple : • Eléments nutritifs insuffisants • Présence d’éléments inhibiteurs (éléments métalliques) • Pollution non biodégradable La figure ci-dessous montre les courbes des deux modèles expérimental et théorique, ces deux courbes montre la même allure, nous remarquons qu’au bout de 2 jours on assiste au ralentissement de la vitesse de dégradation de la DBO et en fin à partir de 7 jours commence la phase de stabilité de dégradation de la matière organique biodégradable.

500 450 400 350 K= 0.137

300 DBOu=333.81(mgO2/l)

(mg/l) 250 5

200 DBO 150 100 50 0 0 2 4 6 8 10 12 Jours DBO5 ( exprimental) DBO5(t) (théorique )

Figure III.23 : Cinétique de la DBO des eaux usées brutes de la station d’Ain el Beida

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

Le tableau III.20 suivant présente une synthèse des résidus, il apparait que les valeurs des résidus et la valeur de REQM sont plus au moins faible ce qui indique que le modèle est satisfaisant. Tableau III.13 Synthèse des résidus, cas des eaux brutes de la station d’Ain el Beida

Valeur REQM DBO Valeur observée Résidu prévue Valeur minimale 56 42.74 -13.26 Valeur maximale 262 248.99 -13.01 11.086 Valeur moyenne 168.1 164.23 -3.87

3 -Cinétique de la DBO, cas de la station de Timgad En un seul échantillon d’eau Brute Les résultats d’analyse la cinétique de dégradation de la DBO pour l’échantillon d’eau brute des eaux usées de Timgad sont très proches des résultats du deuxième échantillon de la ville de Sidi Merouane : • K= 0,374, cette constante est n’échappe aux valeurs données dans la littérature, Elle signifie l'excellente biodégradabilité des effluents, en particulier leur absence de contenu inhibiteur vis-à-vis de l'activité bactérienne. • La DBO ultime est trouvée égale à 254mg/l. Au bout du premier jour on assiste au ralentissement de la vitesse d’assimilation de la matière organique à partir de 7ème jour est noté la phase de stabilisation de la dégradation de la DBO.

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

300 Eau Brute 250

200 K= 0.477

150 DBOu =254 (mg o2/l) (mg/l)

100 DBO 50

0 0 2 4 6 8 10 12 Jours DBO5 ( exprimental) DBO5(théorique )

Figure III.24 : Cinétique de la DBO des eaux usées épurées de la station de Timgad Le tableau III.20 suivant présente une synthèse des résidus, il apparait que les valeurs des résidus et la valeur de REQM sont plus au moins faible ce qui indique que le modèle est satisfaisant. Tableau III.14 Synthèse des résidus, cas des eaux brutes de la station de la station de Timgad DBO Valeur observée Valeur Résidu REQM prévue Valeur minimale 90 96,39 6,39 Valeur maximale 270 251,94 -18,06 12,4 Valeur moyenne 208 212,88 4,88

3-Cinétique de la station d’Oued Athmania : Cas de l’eau usée brute La cinétique de dégradation de la DBO des eaux usées brutes de la station d’épuration d’Oued el Aathmania ne semble pas s’éloigner des cinétiques des stations de Timgad et de Ain El Beida, elle est caractérisée par : • Une constante de dégradation biochimique élevée K= 0.379 j-1indiquant l’excellente biodégradabilité des effluents, en particulier leur absence de contenu inhibiteur vis-à- vis de l'activité bactérienne. • Une DBOu=459.35 mg/l aussi élevée • Une phase de ralentissement de la dégradation de la DBO est enregistrée au bout d’une journée • Une phase de stabilisation de la dégradation à partir du 8ème jour

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

• Le modèle théorique de l’évolution de la DBO s’ajuste bien avec le modèle expérimental

500 450 400 350 300 K= 0.379 j-1

(mg/l) 250 5 5 200 DBOu =459.35 mg/l

DBO 150 100 50 0 0 2 4 6 8 10 12 Jour DBO5(t) ( exprément) DBO5(t) (théorique )

Figure III.25 : Cinétique de la DBO des eaux usées bruts de la station d’oued athmania Le tableau III.15 suivant présente une synthèse des résidus, il apparait que les valeurs des résidus et la valeur de REQM sont plus au moins faible ce qui indique que le modèle est satisfaisant. Tableau III.15 Synthèse des résidus, cas des eaux brutes de la station d’Oued Athmania DBO Valeur observée Valeur Résidu REQM prévue Valeur minimale 150 144,9 -5,10 7,75 Valeur maximale 460 448,97 -11,03 Valeur moyenne 361 361,92 0,92

Cas l’eau usée épurée : L’eau épurée présente toujours des valeurs de Ket DBOu faibles, la première revient probablement à la faible vitesse d’assimilation de la matière organique due essentiellement au substrat insuffisant. • K= 0.25 j-1 • DBOu=7.7 mg/l L’utilisation de ces deux paramètres permet de construire le modèle théorique de la cinétique de la DBO, la figure suivante montre les deux modèles expérimental et théorique de la cinétique de dégradation de la DBO, les deux courbes présentent la même allure et respectent le modèle d’ordre 1 de Phelps, nous constatons que le ralentissement de la vitesse commence du deuxième jour, alors que la phase de stabilisation n’apparait pas au bout de 10jours.

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

8 7 6

5 K= 0.25 j-1 4 DBOu=7.7 mg/l

DBO(mg/l) 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 Jour DBO5 ( exprimental) DBO5 (théorique ) Figure III. 26 : Cinétique de la DBO des eaux usées épurées de la station Oued Athmania Le tableau III.15suivant présente une synthèse des résidus, il apparait que les valeurs des résidus et la valeur de REQM sont plus au moins faible ce qui indique que le modèle est satisfaisant. Tableau III.16 Synthèse des résidus, cas des eaux épurées de la station d’Oued Athmania DBO Valeur Valeur REQM Résidu expérimentale observée prévue Valeur minimale 1 1,7 0,70 Valeur maximale 7 7,7 0,70 0,32 Valeur moyenne 5,1 5,21 0,11

III.3. Comparaison entre les stations • En fonction du DBOu Le traçage de la variation DBOu en fonction des différentes stations d’épuration étudiées (voir figure suivante) montre que la station de Oued Athmania présente la valeur la plus élevée de DBOu , par contre les autres stations présentent des valeurs de DBOu faibles, ce résultats est en désaccord avec la variation de la DBO5 pour les quatre stations

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

Eaux brutes

Figure III.27: Comparaison entre les Stations en fonction du DBOu La figure ci-dessous présente la variation de la DBOu en fonction de la constante de dégradation k, il apparait clairement que plus cette constante n’augmente et plus la DBOu diminue

400 350 300 250 200

150 DBOu(mg/l) 100 50 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

K (J-1)

Figure III.28 : Comparaison entre les Stations en fonction du DBOu et K • En fonction de la constante de dégradation K La figure ci-dessous montre que la station de Ain E l Beida est celle qui présente la constante de dégradation biochimique la plus faible. La constante K pour les quatre stations varie de 0,1 à 0,44. Ces valeurs sont en concordance avec les valeurs trouvées dans la littérature (0,01 à 0,7 j-1)

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

0.5

0.4

) 1 - 0.3

K (J K 0.2

0.1

0 STEP Sidi STEP STEP ain STEP oued Marouane Timgad biade athmania

K Figure III.29 :Comparaison entre les Stations en fonction du K • Relation Débit - DBOu La figure suivante présente l’histogramme de variation de débit en fonction de la DBOu. Il apparait que la DBO ultime ne semble pas montrer une relation signifiante avec le débit de dimensionnement des stations. La DBO ultime pour les quatre stations oscille entre 254 à 333,81 mg/l, la DBO ultime ne dépend pas du système de l’expérience, mais de la charge de pollution des eaux usées.

25000 20000 15000

10000

/j) 3 5000

Qj (m 0

DBOu (mg/l Figure III.30 : Comparaison entre les Stations en fonction Débit -DBOu

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

• Relation Débit - La constante de dégradation K La figure suivante présente l’histogramme de variation de débit en fonction de la constante de dégradation biochimique K, Il apparait de même que la constante K ne semble pas permettre une relation signifiante avec le débit de dimensionnement des stations. Ce résultat apparait significatif vue que cette constante dépend du système de l’expérience c.à.d. dépend entre autres des paramètres • Présence d’inhibiteur et d’éléments métalliques • Présence de nutriments • Présence de carbone facilement assimilable (biodégradable) …etc.

25000

20000 /j)

3 15000

10000 Qj (mQj 5000 0

K (J-1)

Figure III.31 : Comparaison entre les Stations en fonction Débit -K

• Relation DBO5 - Constante K La figure suivante présente l’histogramme de variation de la DBO5 en fonction de la constante de dégradation biochimique K, Il apparait aussi que la constante K ne semble pas donner une relation signifiante avec la DBO5 moyenne des stations.

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

500 400

300 (mg/l) 5 5 200

DBO 100 0

-1 K (J )

Figure III.32 : Comparaison entre les Stations en fonction DBO5– K

• Relation DBO5 - DBOu

La figure suivante présente l’histogramme de variation de la DBO5 en fonction de la DBOu , Il apparait toujours que la constante DBOu ne semble pas permettre une relation signifiante avec la DBO5.

500

400

300

200

(mg/l) 5 5

100 DBO 0 254.093 455.124 333.81 270.17

DBOu (mg/l)

Figure III.33 : Comparaison entre les Stations en fonction DBO5 -DBOu

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

• Relation DCO - DBOu La figure suivante présente l’histogramme de variation de la DCO en fonction de la DBOu, Il apparait de même que la constante DBO une semble pas donner une relation signifiante avec la DCO.

1000 800 600

400 DCO (mg/l) 200 0

DBOu (mg/l)

Figure III.34: Comparaison entre les Stations en fonction DCO – DBOu • Relation DCO - K La figure suivante présente l’histogramme de variation de la DCO en fonction de la constante K, Il apparait aussi que la constante K ne semble pas montrer une relation signifiante avec la DCO.

1000 800 600 400 200

0 DCO DCO (mg/l)

K (J-1) Figure III.35 : Comparaison entre les Stations en fonction DCO -K

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

• Relation MES - DBOu La figure suivante présente l’histogramme de variation de la MES en fonction de la DBOu, Il apparait quela MES ne semble pas montrer une relation signifiante avec la DBOu.

600

400

200

MES(mg/l) 0

DBOu (mg/l)

Figure III.36 : Comparaison entre les Stations en fonction MES -DBOu • Relation MES - la constante de dégradation K La figure suivante présente l’histogramme de variation de la MES en fonction de la constante de dégradation biochimique, Il apparait que là MES ne semble pas montrer une relation signifiante avec cette constante.

600 500 400 300 200 100

MES(mg/l) 0

K (J-1) Figure III.37 : Comparaison entre les Stations en fonction MES -K

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

Ces différentes graphique ne montrent aucune relation signifiante de la constante de dégradation avec depollution, mais au contraire elle dépend des conditions de dévelloppement et de prolifération des bactéries.A l’inverse la DBOu peu être liée à la charge de pollution, chose qu’on a pas pu la vérifier,vue le nombre insuffisant d’expérience réalisées. Conclusion Ce chapitre avait pour objectifl’analyse de la cinétique de la DBO pour quatre stations d’épuration, à savoir ➢ La station d’épuration de Sidi Merouane (Wilaya de Mila) ➢ La station d’épuration d’Oued el Athmania (Wilaya de Mila) ➢ La station d’épuration d’Ain el-Beida (Wilaya de Oum El Bouaghi) ➢ La station d’épuration de Timgad (Wilaya de Batna) il portait sur les points suivants : • Analyse de dégradation de la pollution (collecte et interprétation des données) • Analyse de la cinétique de la DBO (expérimentale et théorique) • Comparaison entre les stations étudiées

Les principales conclusions tirées de ce travail sont : Toutes les stations d’épuration fonctionnent avec de bons rendements de dégradation de la pollution à l’exception de la station d’Oued Athmania qui présente des rendements inférieurs aux rendements souhaités. L’analyse de la cinétique de dégradation de la DBO permet de tirer plusieurs conclusions, nous citons : • La cinétique de dégradation de la DBO pour les quatre stations étudiées suit le modèle cinétique de Phelps caractérisé par la constante de dégradation biochimique K et la demande biochimique en oxygène ultime • Les eaux usées brutes sont représentées par des valeurs élevés de K et de DBOu, à l’inverse des eaux usées épurées qui présentent de faibles valeurs de K, DBOu • La DBOu ultime ne semble pas donner de relations signifiantes avec le débit, la DBO, La DCO et les MES, elle ne dépend pas du système de l’expérience. • La constante K ne semble pas aussi permettre de relations signifiantes avec le débit et la charge de pollution. Elle dépend des conditions de développement et de prolifération des bactéries plus particulièrement • Présence d’inhibiteur

Chapitre III. Etude de la cinétique de la DBO

• Présence de nutriments • Présence de carbone facilement assimilable

Conclusion Général Conclusion Générale La pollution des ressources en eaux dans les stations d’épuration provient de différentes origines, notamment des activités humaines au niveau domestique, agricole et industriel. Celles-ci contiennent différents polluants qu'il faut éliminer avant le rejet de ces eaux en milieu naturel. Ces polluants sont éliminés par les procédés d’épuration au niveau de la station d’épuration. Ce travail avait principalement un double objectif : 1. Etude expérimentale de la cinétique de dégradation de la DBO, 2. Etablissement de modèle théorique régissant cette cinétique Il a été organisé comme suit : • Analyse de dégradation de la pollution (collecte et interprétation des données) • Analyse de la cinétique de la DBO (expérimentale et théorique) • Comparaison entre les stations étudiées Les principaux conclusions tirées de ce travail sont : Toutes les stations d’épuration fonctionnent avec de bons rendements d’élimination de la pollution à l’exception de la station d’Oued Athmania qui présente des rendements inférieurs aux rendements souhaités, cette dernière nécessite une réhabilitation. L’analyse de la cinétique de la dégradation de la DBO montre que : • La cinétique de dégradation de la DBO pour les quatre stations étudiées suit le modèle cinétique de Phelps d’ordre 1, caractérisé par la constante de dégradation biochimique K et la demande biochimique en oxygène ultime • Les eaux usées brutes sont représentées par des valeurs élevés de K et de DBOu, à l’inverse les eaux usées épurées sont présentées par de faibles valeurs de K et de DBOu • La DBOu ultime ne semble pas donner de relations signifiantes avec le débit, la DBO, La DCO et les MES et elle ne dépend pas du système de l’expérience. • La constante K ne semble pas aussi permettre de relations signifiantes avec le débit et la charge de pollution. Elle dépend des conditions de développement et de prolifération des bactéries. A la fin nous pouvons dire que les résultats trouvés sont très intéressants et le sujet étudié mérite plus d’études et d’approfondissements.

Références Bibliographiques

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[23] Anonyme, « archive de station d’épuration d’Oued Athmania».

[24] Bouchouareb Mehdia et Bendaas Amel (2015) mémoire de master hydraulique urbain « Analyse de filière boues de la station d’épuration de Ain Beida » université de Oum el Bouaghi 111p [25] D. LEFORT 1971Modèles mathématiques de pollution de rivière XXIVe Journées Internationales atauoTHEEK d'Etude des Eaux Liège~ du 24 au 28 mai [26] Ph. Dufour 1982 Influence des conditions de milieu sur la biodégradation des matières organiques dans une lagune tropicale OCEANOLOGICA ACTA - VOL. 5 - No 3