L3 Section B : Cours STEP

UNIVERSITE DES SCIEN
CES ET DE LA TECHNOL
OGIE
HOUARI BOUMEDIENE
Faculté De Génie Civil
NOTES DE COURS STEP
TRAITEMENT
-
EPURATION
Par : Mr MAALIOU
201
2
/201
3
SYSTEMES HYDRAULIQUES DE TRAITEMENT ET EPURATION DES EAUX USEES ET INDUSTRIELLES

2
Sommaire
Chapitre 1
: CONSIDERATION D’ENSEMBLE SUR LES EAUX NATURELLES
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1. LES EAUX NATURELLES
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1.1. LES EAUXSOUTERRAINES
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6
1.1.1. Origine
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6
1.1.2. Caractéristiques générales
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6
1.1.3. Potabilité
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6
1.1.4. Eaux minérales et eaux de source
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7
1.2. LES EAUX DE SURFACE
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7
1.2.1. Origine
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.........................
7
1.2.2. Caractéristiques générales
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................................
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7
1.2.3. Potabilité des eaux de surface
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9
1.3. EAUX DE MER ET EAUX SAUMATRES
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9
Chapitre 2
: LES EAUX POTABLES
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10
2.1. QUANTITÉS NÉCESSAIRES
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10
2.2. POURQUOI TRAITER?
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10
2.3. CRITÈRES DE CHOIX
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10
2.4. IMPURETÉS DE NATURE BIOLOGIQUE
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10
2.4.1. Bactéries et virus
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11
2.4.2. Micro
-
organismes divers phytoplancton et zooplancton
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11
2.5. IMPURETÉS MINÉRALES
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11
2.6. IMPURETÉS ORGANIQUES
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12
2.7. TRAITEMENT DES EAUX DE CONSOMMATION
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................................
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12
2.7. PROCESSUS ÉLÉMENTAIRES DU TRAITEMENT DE L'EAU
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.....................
13
2.7.1 DÉGRILLAGE
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...................
13
2.7.1.1 Les grilles manuelles
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14
2.7.1.2 Les grilles mécaniques
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14
A. Les grilles courbes
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14
B. Les grilles droites
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14
C. Grilles mécaniques à nettoyage par l’aval
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14
2.7.2 TAMISAGE
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................................
......................
19
2.7.2.1 Macro
-
tamis rotatifs
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................................
..............................
19
2.7.2.2 Tamis fixes à nettoyage par raclage
................................
................................
................................
.......
20
2.7.2.3 Tamis à chaîne filtrante à auto
-
nettoyage continu
................................
................................
................
20
2.7.2.4 Tamis auto
-
nettoyants statiques ou rotatifs
................................
................................
..........................
20
2.7.2.4 Filtres
mécaniques
................................
................................
................................
................................
.
21

3
2.7. 3. COAGULATION
–
FLOCULATION
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................................
................................
...................
21
2.7.3.1. Matières en suspension et colloïdes
................................
................................
................................
......
21
2.7.3.2. Rôle de la coagulation
-
floculation
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................................
................................
.......
21
2.7.3.3. Les suspensions colloïdales
................................
................................
................................
....................
21
2.7.3.4. Théorie de la double
couche
................................
................................
................................
..................
22
2.7.3.5. Le potentiel Zéta
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................................
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................................
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23
2.7.3.6. La théorie chimiqu
e
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23
1. Présentation
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23
2. Importance du gradient de vitesse
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25
3. Les coagulants
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................................
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25
4. Les floculants
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................................
................................
...............
26
2.7.3.7. LES RÉACTIFS
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................................
................................
..........
26
A. Les coagulants minéraux
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................................
.............................
26
A. 1. Sels d'aluminium
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................................
................................
................................
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27
A. 2. Sels de fer
................................
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................................
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28
B. Adjuvants de floculation "naturels"
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................................
............
28
B.1 Floculants minéraux
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................................
................................
..............................
28
B.2 Floculants organiques (polymères naturels)
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.........................
29
2.7. 4. DÉCANTATION
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................................
................................
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29
2.7. 4. 1. DIFFÉRENTS TYPES DE DÉCANTATION
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29
A. Décantation des particules grenues
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30
A.1. Théorie
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................................
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30
A.2. Régime hydraulique
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.............................
30
A.2.1. Conditions de capture
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...................
31
C. Décantation en piston des particules floculées
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................................
..........................
32
A.2.2 Décantation dise des particules floculées
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.....................
32
2.7. 4. 2. CALCUL DES DÉCANTEURS
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33
A. Influence de la charge hydraulique
superficielle
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........................
33
B. Influence du flux massique
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................................
................................
.........................
33
2.7. 4.3. STRUCTURE DES DECANTEURS
................................
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34
2.7. 4. FILTRATION
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................................
...................
34
2.7. 4.1. Loi générale
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................................
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34
2.7. 4.2. Mécanismes de capture
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................................
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........................
35
2.7. 4.3. Mécanismes de fixation
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................................
................................
........................
35
2.7. 4.4. Mécanismes de détachement
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................................
................................
...............
35
2.7. 4.5. Colmatage et lavage du matériau filtrant
................................
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.............................
35

4
2.7. 4.6. Choix du mode de filtration
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................................
..................
36
2.7. 4.6. Types de filtres
................................
................................
................................
................................
......
36
2.7. 5. OXYDATION
–
DÉSINFECTION
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................................
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......................
37
2.7. 5. 1 OXYDATION PAR L'AIR
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................................
................................
...........................
37
2.7. 5. 2 OXYDATION ET DÉSINFECTION PAR LE CHLORE
................................
................................
....................
38
A. Sources de chlore
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................................
................................
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38
B. Domaines d'emploi
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................................
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38
C. Mise en contact
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................................
................................
................................
...........
38
2.7. 5. 3 OXYDATION ET DÉSINFECTION PAR LE DIOXYDE DE CHLORE
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...............................
38
A. Mode de préparation
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................................
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38
B. Domaine d'emploi
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................................
................................
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38
C. Mise en œuvre
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39
2.7. 5. 4 OXYDATION ET DÉSINFECTION PAR L'OZONE
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39
A. Caractéristiques physiques et thermodynamiques
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....................
39
B. Domaines d'utilisation
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................................
39
2.7. 6. TRAITEMENTS SPECIFIQUES
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.........................
39
2.7. 6.1. DEFFERISATION (ÉLIMINATION DU FER)
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39
A. États naturels du fe
r
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................................
...
39
B. Déferrisation avec décantation
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................................
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...................
40
C. Traitement associé à une
décarbonatation
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41
2.7. 6.1. DEMANGANISATION (ÉLIMINATION DU MANGANÈSE)
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41
A. État naturel
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41
B. Oxydation par l'oxygène
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41
C. Oxydation par le dioxyde de chlore
................................
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................................
............
41
D. Oxydation par le permanganate de potassium
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................................
..........................
42
2.7. 6.1. ÉLIMINATION BIOLOGIQUE SIMULTANEE DU FER ET DU MANGANESE
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42
Chapitre 3
: LES EAUX USEES
URBAINES ET INDUSTRIELLES
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43
3.1. LES EAUX USEES URBAINE
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43
3.1.1 PARAMETRES DE LA POLLUTION
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....................
43
3.1.2 OBJECTIFS DU TRAITEMENT
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44
3.1.3 ÉTAPES DU TRAITEMENT
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................................
................................
4
4
3.1.3.1 PRETRAITEMENT
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................................
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44
3.1.3.1.1 Dégrillage
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................................
................................
................................
........
44
3.1.3.1.2 Dessablage
................................
................................
................................
................................
......
45
3.1.3.1..3 Déshuilage
-
dégraissage
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................................
..................
45
3.1.3.1..3 Décantation
................................
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45

5
A. Décantation classique
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................................
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46
B. Décantation lamellaire
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46
3.1.3.2 TRAITEMENT PRIMAIRE
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47
3.1.3.3 TRAITEMENT PRIMAIRE
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48
3.1.3.3.1 ÉPURATION PAR VOIE ANAEROBIE
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48
3.1.3.3.2 EPURATION PAR VOIE AEROBIE
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48
A. Les procédés extensifs
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48
A.1 L'épandage
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48
A.2
Le lagunage
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.......
48
A.2.1
Les lagunes naturelles
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49
A.2.2
Les lagunes aérées
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49
B. Les procédés intensifs
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49
B.1 Les procédés à cultures fixes
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49
B.1.1 Les lits bactériens
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.......................
49
B.1.2
Les disques biologiques
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50
B.1.3
Les bio
-
filtres
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..............................
50
B.2 Les procédés à cultures libres
: boues activées
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51
3.1.3.4 TRAITEMENT TERTIAIRE (COMPLEMENTAIRE)
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53
3.1.3.4 1 ELIMINATION DE LA POLLUTION AZOTEE
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53
3.1.3.4 2. ELIMINATION DU PHOSPHORE
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55
3.1.3.4.3. LA DESINFECTION
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............................
55
3.1.3.4.4. TRAITEMENT DES BOUES RESIDUAIRES
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..........................
56
3.2. LES EAUX INDUSTRIELLES
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................................
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................................
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56
3.2.1 CONCEPTION DES INSTALLATIONS
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................................
.................
56
3.2.1.1 ORGANISATION DES ÉGOUTS ET DES CIRCUITS
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......................
56
3.2.1.2 TRAITEMENTS SÉPARÉS DES EFFLUENTS
................................
................................
................................
56
3.2.1.3 TRAITEMENT PRÉLIMINAIRE
................................
................................
................................
...................
57
3.2.1.4. TRAITEMENT PHYSICO
-
CHIMIQUE
................................
................................
................................
.........
57
3.2.1.5. TRAITEMENT BIOLO
GIQUE
................................
................................
................................
.....................
57
3.2.1.6. TRAITEMENT TERTIAIRE
................................
................................
................................
.........................
58
3.2.1.7. PARTICULARITÉS DU
TRAITEMENT DES BOUES
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58
3.2.1.8. LES ODEURS
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59