Dimensionnement d'un bassin d'aération

1. BOUES ACTIVEES VUE EN COUPE /
SCHEMA DE PRINCIPE

2. DIMENSIONNEMENT
Brasseur
Aérateur
Bassin d’aération

3. La Classe du procédés
1). Charge polluants(DBO5,DCO,MES……….)
𝑳𝟎 =
𝟎
𝟐𝟒
𝑪 𝒕 ∗ 𝑸 𝒕 . 𝒅𝒕
 A l’entrée:
𝑳𝟎 = 𝑸𝒋 ∗ 𝑪𝟎
 A la sortie:
𝑳𝒔 = 𝑸𝒋 ∗ 𝑪𝒔
 La charge polluants éliminée:
𝑳𝒆 = 𝑳𝟎 − 𝑳𝒔
2). Rendement d’élimination
𝑹% =
𝑳𝟎 − 𝑳𝒔
𝑳𝟎
∗ 𝟏𝟎𝟎

4. 3). Charge hydraulique
𝑪𝒉 =
𝑫é𝒃𝒊𝒕 𝒓𝒆ç𝒖𝒆
𝑪𝒂𝒑𝒂ç𝒊𝒕é 𝒉𝒚𝒅𝒓𝒂𝒖𝒍𝒊𝒒𝒖𝒆 𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒔𝒕𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏
=
𝑸(𝟏 + 𝒓)
𝑨
4). Volume du bassin
𝑽𝒃𝒂𝒔𝒔𝒊𝒏 =
𝒌𝒈 𝑫𝑩𝑶𝟓 𝒓𝒆ç𝒖𝒆
𝑪𝒉𝒂𝒓𝒈𝒆𝒔 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒊𝒒𝒖𝒆𝒔(
𝒌𝒈
𝒎𝟑
)
5). Charge massique
𝑪𝒎 =
𝑸𝒑. 𝑳𝟎
𝑽. 𝑿

5. 6). Conclusion

6. Dimensionnement du bassin d’aération
Bassin d’aération
Rectangulaire Circulaire

7.  Bassin d’aération circulaire
C’est on es pas limitée par l’espace il est préférablement de travailler avec un bassin circulaire.
 Paramètres fixées:
H=4m D=40m
-Si on dépasse le débit nominal on doit deviser ce débit à plusieurs bassin et pour cela on doit calculer :
 Surface totale:
𝑺𝒕 =
𝑸
𝒗𝟎
• Surface utile:
𝑺𝒖 =
𝝅. 𝑫𝟐
𝟒
• Nombres des bassin:
𝑵𝒃𝒓𝒆𝒃𝒂𝒔𝒔𝒊𝒏 =
𝑺𝒕
𝑺𝒖
=
𝑽𝒕
𝑽𝒖

8.  Bassin d’aération rectangulaire
Cas ou on a limitée par l’espace.
• Surface horizontale:
𝑺𝒉 =
𝑽
𝑯
• Largeur du bassin:
𝒍 =
𝑺𝒉
𝟏, 𝟓
• Longueur du bassin:
L=1,5*l
• Temps de séjour:
𝒕𝒔 =
𝑽
𝑸𝒑
• Besoins en oxygène:
𝒒𝑶𝟐
= 𝒂 ∗ 𝑳𝒆 + 𝒃 ∗ 𝑿𝒂
Xa: masse des boues dans le bassin en kg.
Le: charge polluants éliminée.
a: besoin pou la synthèse de la biomasse.
b: besoin pour la respiration.

9.  Les paramètres a et b sont des coefficients déterminés expérimentalement sous une T~20°𝐶, 𝐞𝐭 𝐬𝐨𝐧𝐭 𝐢𝐧𝐝𝐢𝐪𝐮é
Dans le tableau suivantes:
• La quantité horaire d’oxygéne nécessaire:
𝒒𝒉 =
𝒒𝑶𝟐
𝟐𝟒
Bilan des boues:
• Calcul de la quantité des boues en excès:
∆𝑩 = 𝑩𝒎𝒊𝒏 + 𝑩𝒅𝒊𝒔 + 𝒂𝒎 ∗ 𝑳𝒆 − 𝒃 ∗ 𝑿𝒂
Avec:
• ∆𝑩 : Boues en excès exprimé en kg/j ,
• 𝑳𝒆 : Charge de la DBO5 éliminée exprimé en kg/j
• 𝑿𝒂 : Boues organiques dans le bassin (MVS) exprimé en kg
• 𝑩𝒎𝒊𝒏 : Matières minérales (MM) en suspension apportées par l’effluent exprimé en kg/j
• 𝑩𝒅𝒊𝒔 : Matières organiques en suspension difficilement biodégradables apportées par l’effluent exprimé en kg/j
• 𝒂𝒎 : Augmentation de la biomasse par élimination de la DBO5 .
• 𝒃 : Diminution de la biomasse par respiration endogène
Type de traitement a b
Faible charge 0,65 0,065
Moyenne charge 0,60 0,08
Forte charge 0,55 0,12

10.  Concentration de boues en excès:
𝑿𝒎 =
𝟏, 𝟐 ∗ 𝟏𝟎𝟑
𝑰𝒎
o 𝑰𝒎: l’indice de Mohlman.
Cet indice représente le volume occupé par un gramme de poids sec de boues après décantation d’une demi-
heure dans une éprouvette d’1 litre.
• Débit des boues en excès:
𝑸𝒆𝒙𝒄é𝒔 =
∆𝑩
𝑿𝒎
 Débit des boues recyclées:
 Taux de recyclage:
𝒓 =
𝟏𝟎𝟎 ∗ [𝑿𝒂]
𝟏𝟐𝟎𝟎
𝑰𝒎
− [𝑿𝒂]
𝑸𝒓 =
𝒓 ∗ 𝑸𝒋
𝟏𝟎𝟎
 Age des boues:
𝑨𝒃 =
𝑿𝒂
∆𝑩

11. Etude de cas réelle

12.  Pour un bassin d’aération en cours de réalisation
• Tout d’abord il faut connaitre les paramètres d’entrés suivantes:
-la charge polluante en DBO5 a l’entré du bassin d’aération :
L0DBO5 = 529,75 kg/j
-le débit journalière:
Qj=4051 m3/j
-la concentration en DBO5 a la sortie doit répondre aux normes de rejet:
On le prend:
Cs=0,03 kg/m3
• Calcule de la charges polluante en DBO5 a la sortie:
Ls= Cs*Qj
𝐿𝑆 = 0,03 × 4051 = 121,53 kgDBO5/j
• La charge en DBO5 à éliminée est :
𝐿𝑒 = 𝐿0 − 𝐿𝑠
𝐿e = 529,75 ̶ 121,53 = 408,22 kgDBO5/j

13.  Le rendement d’élimination R:
𝑅% =
𝐿0 − 𝐿𝑠
𝐿0
∗ 100
𝑹% =
𝟓𝟐𝟗, 𝟕𝟓 − 𝟏𝟐𝟏, 𝟓𝟑
𝟓𝟐𝟗, 𝟕𝟓
∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟗𝟔%
On a trouvé que R = 96 % donc le système de traitement et de faible charge et on prend
𝐶𝑚 = 0,2 kg𝐷𝐵𝑂5/kgMVS/j ; 𝐶𝑣 = 0,45 kg𝐷𝐵𝑂5/kgMVS/j
• Volume du bassin:
𝑉𝑏𝑎𝑠𝑠𝑖𝑛 =
𝑘𝑔 𝐷𝐵𝑂5 𝑟𝑒ç𝑢𝑒
𝐶ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒𝑠 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑖𝑞𝑢𝑒𝑠
𝑽𝒃𝒂𝒔𝒔𝒊𝒏 = 𝟏𝟏𝟕𝟕, 𝟐𝟐 𝒎𝟑
• Masse de boues:
𝐶𝑚 =
DBO5 a l′
entré
𝑀𝑏
𝑀𝑏 =
DBO5 a l′entré
𝐶𝑚
𝑴𝒃 = 𝟐𝟔𝟒𝟖, 𝟕𝟓 𝐤𝐠

14. • Concentration des boues dans le bassin:
[𝑋0 ] =
Mb
𝑉
[𝑿𝟎 ] = 𝟐, 𝟐𝟓𝒌𝒈/𝒎𝟑
• la surface horizontale du bassin d’aération:
𝑆ℎ =
𝑉
𝐻
𝑺𝒉 = 𝟐𝟗𝟒, 𝟑𝟏 𝒎𝟐
• Longueur du bassin:
𝑙 =
𝑆ℎ
1,5
𝒍 = 𝟏𝟒𝒎
• Largeur du bassin:
L=1,5*l
L=21m
• Temps de séjour:
𝑡𝑠 =
𝑉
𝑄𝑝

15. 𝑡𝑠 = 3,73 ℎ.
• Besoin en oxygène (𝐎𝟐):
𝑞𝑂2
= 𝑎 ∗ 𝐿𝑒 + 𝑏 ∗ 𝑋𝑎
Le type de traitement que nous avons pris c’est le traitement est de faible charge Donc :
a = 0,65 ; b = 0,065
qO2 =437,51 kgDB𝑂5/j
• Quantité horaire d’oxygène nécessaire:
𝑞ℎ =
𝑞𝑂2
24
𝒒𝒉 = 𝟏𝟖, 𝟐𝟑 𝒌𝒈𝑫𝑩𝑶𝟓/𝒉
• Quantité d’oxygène nécessaire pour 1𝐦𝟑 de bassin:
𝑞𝑏 =
𝑞𝑂2
𝑉
𝒒𝒃 = 𝟎, 𝟑𝟕 𝒌𝒈𝑶𝟐/𝒎𝟑/𝒋
• Quantité des boues en excès :
∆𝐵 = 𝐵𝑚𝑖𝑛 + 𝐵𝑑𝑖𝑠 + 𝑎𝑚 ∗ 𝐿𝑒 − 𝑏 ∗ 𝑋𝑎

16. On a : Cm = 0,2 (traitement a faible charge).
Donc d’après le tableau précédent : b = 0, 07 ; a = 0, 59 ;
Bmin = 264, 77 kg/j ;
Bdur = 0.3 MVS = 0, 3 × 1486, 81 = 446,04kg/j
Le = 408, 22 kg/j
Xa = 1486, 81.
ΔB = 847,58 kg/j
• Concentration de boues en excès :
𝑋𝑚 =
1,2 ∗ 103
𝐼𝑚
Xm = 12 kg/l
• Débit des boues en excès :
𝑄𝑒𝑥𝑐é𝑠 =
∆𝐵
𝑋𝑚
Qe = 70,63 m3/j

17.  Débit des boues recyclées:
Il faut d’abord déterminé le taux de recyclage R qui est entre 15 jusqu'à 100%
𝑟 =
100 ∗ [𝑋𝑎]
1200
𝐼𝑚
− [𝑋𝑎]
𝒓 = 𝟐𝟔, 𝟑𝟐%
𝑄𝑟 =
𝑟 ∗ 𝑄𝑗
100
Qr = 1066,22 m3/j
• Age des boues :
𝐴𝑏 =
𝑋𝑎
∆𝐵
𝑨𝒃 = 1,75 jours.