Jusqu'à une époque relativement proche, les réseaux d'égouts, dans leur majorité, étaient seulement maintenus en état de fonctionnement : aussi bien les examens visuels que les nettoyages à haute pression étaient quasi inexistants.
Depuis quelques décennies, les problèmes de l'eau ont pris une importance croissante qui nécessite, de la part des pouvoirs publics, une mise en place de structures appropriées.
Le premier souci des autorités concernées s'est tout d’abord tourné vers les problèmes de dépollution, permettant ainsi la création de nombreuses stations d’épuration. Il est certain que l'effort important réalisé dans ce domaine a quelque peu occulté les problèmes qui se posent en amont des stations, et notamment ceux concernant les réseaux. À ce jour, il apparaît nécessaire d’ausculter les réseaux d'égouts afin de s'assurer des conditions et des performances du transport des effluents. Ces conditions peuvent, en effet, influer sur le bon fonctionnement des stations d’épuration en y introduisant des apports non contrôlés ; dans le cas de fuites, elles peuvent conduire au renvoi des effluents directement dans le milieu naturel.
Afin de répondre à ces problèmes, un nombre important de systèmes d'examen par télévision ainsi que des appareils de nettoyage à haute pression ont été mis au point. Seuls leur usage et leur bonne utilisation permettront d'une part une bonne connaissance des réseaux, et d’autre part, un plan d’intervention maintenance assurant une qualité maximale aux transports d’effluents.
POURQUOI L'INSPECTION TÉLÉVISÉE
Il est certain que le but essentiel de l'examen télévisé des réseaux est de fournir aux responsables de « l'eau » des informations critiques sur les risques actuels ou potentiels de pollution du réseau ou de la nappe phréatique. Mais, il permet avant tout aux services d’assainissement d’effectuer au mieux leur mission, à savoir :
- — une bonne connaissance de leurs réseaux et de leur état,
- — un meilleur jugement de l'entretien à effectuer,
- — la prévention des accidents,
- — de meilleures possibilités de planification des travaux à effectuer (rénovation, remplacement).
À titre d'information, lors d'une inspection pratiquée sur un réseau de 100 km, les résultats suivants ont été enregistrés :
- 30 % du réseau comportaient des branchements anormaux,
- 55 % comportaient des joints défectueux et 15 % des engorgements importants.
QUEL MATÉRIEL UTILISER
Suivant l'importance des réseaux à gérer et selon leurs caractéristiques propres, différents matériels peuvent être mis en œuvre :
A. - Systèmes manuels
Ils comportent, suivant les diamètres de canalisations, des caméras étanches de 35 à 51 mm de diamètre, reliées à une unité de commande et de contrôle par un câble vidéo pouvant atteindre une longueur de 300 mètres. Dans ce cas, la caméra est montée sur un traîneau, l'ensemble étant tiré par un câble d'acier passé au préalable dans la section de réseau à examiner.
Ces systèmes, peu onéreux, ont l'avantage de ne pas nécessiter d’équipements annexes importants et peuvent être emmenés sur le terrain par un simple véhicule. Ils ont par contre l’inconvénient de demander un temps de mise en œuvre sur le site plus important que les systèmes automatiques.
B. - Systèmes automatiques
Installés à demeure dans un véhicule spécialisé, ils comportent des caméras étanches montées sur un chariot tracteur télécommandé. Ce chariot permet de véhiculer la caméra dans les réseaux à une vitesse maximum de 20 cm/s et comporte un système d’alignement automatique lui permettant de rester centré dans la canalisation. Il fonctionne aussi bien en marche avant qu’en marche arrière. L'ensemble est relié par un câble vidéo pouvant atteindre une longueur de 500 mètres à un dérouleur automatique dont la vitesse est synchronisée automatiquement à celle du chariot, permettant ainsi de réduire considérablement les efforts sur le câble ainsi que sur les moteurs du chariot. Du dérouleur, l'ensemble des fonctions chariot et caméra est amené sur les pupitres de contrôle situés à l’intérieur de la cabine. Toutes les fonctions sont gérées par une console de données à micro-processeur et comprennent :
- — la commande proportionnelle d'avance et de retour de la caméra ainsi que le déplacement à droite et à gauche ;
- — la commande de puissance d'éclairage et d’ouverture ou fermeture du diaphragme ;
- — une console génératrice de caractères permettant :
- - la présentation sur l'écran T.V. de différents textes dont certains peuvent être programmés et gardés en mémoire,
- - l'affichage sur l’écran de la pente de la canalisation,
- - l'affichage de la distance parcourue.
Toute l’exploitation des instructions, la distribution et la coordination des différents composants sont assurées à l’unité centrale par un système à micro-ordinateur conçu de façon moderne, sur cartes enfichables.
L'alimentation électrique est assurée en 24 V et effectuée d'une façon parfaitement autonome par des batteries développées spécialement pour une exploitation cyclique. Les batteries se rechargent également par l’intermédiaire du système en se branchant sur le réseau.
L'ensemble des systèmes décrits ci-dessus permet de couvrir tous les besoins posés par des examens télévisés. Néanmoins, l'expérience et la capacité des utilisateurs à effectuer des adaptations ponctuelles restent un facteur prépondérant quant à la rapidité et à la qualité des examens pratiques.
Dopage à l'oxygène des installations de la station d'épuration de Cervia (Italie)
LE PROCÉDÉ AIROXAL
R. DONATI Responsable Traitement des Eaux à la S.I.O. à Milan B. WIENZAEPFEL L'AIR LIQUIDE Responsable marketing Traitement des Eaux à PARIS B. JAMONET L'AIR LIQUIDE Chef du domaine Traitement des Eaux Centre de Recherche et de Développement de Grenoble
Un afflux considérable de touristes se produit sur les côtes italiennes pendant la période d'été. Cette pointe de population estivale pose de gros problèmes au niveau des équipements collectifs et surtout au niveau des structures du traitement des eaux (surcharges des réseaux d'égouts, des stations de pompage et des installations de traitement). En même temps, le relèvement de la température des eaux de surface et l'augmentation des baigneurs contribuent à accroître les risques d'épidémie ; d'où la nécessité absolue d'épurer les eaux d'égouts.
Consciente de ce problème, la Commune de Cervia a réalisé une installation d'épuration des eaux d'égouts urbaines, installation dont la puissance a été progressivement accrue par l'apport de chaînes de traitement complémentaires. Néanmoins, cette puissance s'est révélée insuffisante au fil des années. On a donc pensé qu'il fallait accroître la puissance de traitement par interventions sur la partie la plus ancienne de l'installation (traitement primaire plus biologique en bassins combinés). En s'appuyant sur son expérience dans la recherche des applications des gaz industriels dans le traitement des eaux, L'Air Liquide et S.I.O., sa filiale, ont réalisé des essais de dopage exposés ci-après sur ces unités de traitement biologique en collaboration avec les services techniques de la Commune de Cervia au cours des mois de juin, juillet et août 1980.
* Marque déposée
LE PRINCIPE DU PROCÉDÉ
1. — Problèmes posés par la surcharge dans une unité de traitement biologique
La surcharge d'une installation biologique crée des perturbations :
— au niveau du bassin d'activation, là où se produit une augmentation de la « charge massique » (quantité de pollution pouvant être traitée par l'unité de masse de boue active) et une carence d'oxygène indispensable à la vie des micro-organismes aérobies. Il s'ensuit une diminution de la puissance d'épuration et, en état d'anoxie, un développement de fermentations anaérobies dégageant des odeurs nauséabondes.
— au niveau du clarificateur dans lequel les boues s'accumulent en quantité élevée par suite de l'augmentation de la charge de boue ; la décantation de ces boues ne peut donc pas se faire correctement et la charge superficielle (vitesse ascensionnelle de l'effluent) ainsi que la charge spécifique (quantité de boues par unité de surface du radier du clarificateur) augmentent au-delà du facteur limite acceptable par l'installation.
La mauvaise décantation des boues entraîne donc des départs importants de boues en même temps que l'effluent épuré, une instabilité d'équilibre du système biologique et un accroissement de la charge polluante résiduelle dans l'effluent traité.
2. — Solutions offertes par le dopage
Le dopage permet d’introduire de l’oxygène pur dans le bassin d’activation, en plus de la quantité fournie par les dispositifs d’aération en place. Cet apport entraîne une double action :
— il permet de conserver dans le bassin d’activation une concentration d’oxygène dissous de l’ordre de 4 mg/l, c’est-à-dire environ le double de la concentration habituellement assurée par le fonctionnement à partir d’air (2 mg/l). À ce niveau de concentration, l’activité de la flore bactérienne augmente et l’oxygène ne représente plus un facteur de limitation de la croissance de la population microbienne. La concentration et la charge massique peuvent donc être augmentées et permettent de traiter une plus grande charge polluante, tout en assurant un niveau élevé d’épuration.
— du fait de l’augmentation de densité du floc, on obtient, dans le clarificateur, un meilleur pouvoir de décantation permettant d’assurer une charge spécifique et une charge superficielle élevées, sans pertes de matières en suspension dans le surnageant. Les boues décantées présentent donc une concentration plus élevée et le rapport entre la production des boues et la charge polluante éliminée est sensiblement réduit.
LIGNE SOUMISE AU DOPAGE : CARACTÉRISTIQUES ET FONCTIONNEMENT
— Description des installations existantes
La chaîne de traitement n° 1 de l’installation d’épuration de Cervia se compose des ouvrages suivants :— un décanteur primaire : diamètre : 17 m, surface de décantation : 227 m² ;— un traitement secondaire dans deux bassins combinés du type « bloc rapide » :
CLARIFICATION surface 52 m² BLOC RAPIDE N° 1 oxydation volume 300 m³ CLARIFICATION surface 52 m² BLOC RAPIDE N° 2[Schéma : Chaine de traitement de l'installation d'épuration de CERVIA]
— volume total des bassins d’activation : 600 m³ ;— surface totale de décantation : 208 m² ;— aération par insufflation d’air : système à fines bulles alimenté par trois compresseurs d’une puissance de 15 kW chacun.
CONDITIONS D’ESSAI
— Caractéristiques du matériel utilisé
L’injection d’oxygène a été assurée à l’aide de deux dispositifs « Ventoxal »* montés au fond de chaque bac d’oxydation. Chaque « Ventoxal » est alimenté par une pompe immergée, d’un débit nominal de 200 m³/h et d’une puissance installée de 18,5 kW. L’alimentation en oxygène a été réalisée à l’aide d’un stockage d’oxygène liquide d’un volume de 10 000 litres.
Système VENTOXAL®
[Schéma : Schéma de l'installation d’injection d’oxygène]— Suivi analytique des essais
Le prélèvement des échantillons proportionnellement au temps a été réalisé à l’aide de deux préleveurs automatiques placés respectivement :— à l’entrée du traitement biologique au niveau de la conduite d’arrivée des eaux brutes décantées ;— en aval du traitement biologique au niveau de la sortie de l’effluent décanté.
Les analyses suivantes ont été effectuées au laboratoire « Alfa » de Cervia :
— sur échantillons moyens journaliers d’eau brute et d’effluent traité : DBO₅ – demande biologique en O₂ DCO – demande chimique en O₂ — sur les boues activées : matières solides en suspension (MES) matières volatiles (MVS)
Les analyses de l’azote total (Kjeldahl) ont été effectuées par le laboratoire de la station d’épuration de Cervia. Enfin, en plus de ces analyses, les débits des eaux d’égouts admises dans l’unité de traitement et la teneur en oxygène dissous dans les bassins d’activation ont été relevés périodiquement.
\ Un par jour
\ Un par jour
* Marque déposée.
— Déroulement des essais
Il faut distinguer deux phases d’essais :
première phase : bac n° 1 en fonctionnement, bac n° 2 à l’arrêt.
Au cours du mois de juin, l’installation a été mise en régime de fonctionnement et, du 1ᵉʳ juillet au 18 août, les analyses ont été effectuées. Durant cette première phase, des anomalies ont été constatées dans la répartition de l’oxygène dissous dans le bassin d’activation (différence de concentration de l’ordre de 5 mg/l entre l’entrée et la sortie du bassin) ; des modifications ont été apportées ultérieurement dans la disposition du dispositif d’oxygénation dans le deuxième bassin.
deuxième phase : les deux bassins sont en fonctionnement ; le suivi analytique et les mesures de débit ont été réalisés exclusivement au niveau du bassin n° 2, les consommations d’O₂ ont été optimisées par régulation de l’oxygène dissous.
Cette deuxième phase a été réalisée du 18 au 30 août.
Les conditions de travail des deux stades sont résumées par le tableau ci-après :
| 1ʳᵉ phaseBloc rapide n° 1 | 2ᵉ phaseBloc rapide n° 1Bloc rapide n° 2 | |
|---|---|---|
| Unité en opération | ||
| Débit journalier traité (m³/j) | 450 à 3 050 | 2 600 à 4 400 |
| Débit de pointe (l/s) | 35 à 45 | 60 à 80 |
| DBO₅ entrante (kg/j) | 140 à 1 040 | 700 à 1 300 |
RÉSULTATS
— Élimination de la pollution carbonée
Les résultats relatifs au comportement biologique du système figurent au tableau n° 1.
Malgré les écarts considérables des charges polluantes à l’entrée, et, par conséquent, de la charge massique (CM), le rendement épuratoire demeure relativement stable.
Néanmoins, deux problèmes particuliers méritent d’être soulignés :
- • du fait de la grande longueur du réseau d’égouts et de la température élevée des eaux en été, les eaux d’égouts sont très septiques à l’arrivée à la station,
- • l’infiltration d’eau saumâtre donne aux eaux d’égouts une teneur élevée en chlorures (plus de 2 g/l).
La combinaison de ces deux phénomènes entraîne une mauvaise décantabilité des boues, qui se traduit par des indices de Mohlman très élevés (pouvant dépasser 500 ml/g) et un « gonflement » des boues par développement de bactéries filamenteuses. Dans ces conditions, le contrôle de la décantation au niveau des blocs rapides a été toujours très délicat, ce qui en limitait auparavant la capacité à un débit instantané maximum de 20 l/s (10 l/s sur chaque bloc rapide). Le fonctionnement avec dopage à l’oxygène pur a permis de traiter un débit instantané maximum de 45 l/s au niveau de chaque bloc, soit plus de quatre fois le débit traité en fonctionnement à l’air, et ce sans perturbations sensibles. À titre indicatif, les valeurs relevées en indice de Mohlman du 8 juillet au 7 août sont comprises entre 200 et 350 ml/g.
À partir du 8 août, l’apparition de bactéries filamenteuses sur les trois lignes de traitement a entraîné une diminution des débits traités et finalement un by-pass total des effluents.
— Élimination de la pollution azotée
Les résultats obtenus concernant l’élimination de l’azote total (azote ammoniacal plus azote organique) figurent au tableau n° 2. Les quatre mesures réalisées sur des échantillons moyens ont montré que la concentration d’azote totale sur l’effluent brut décanté, après décantation primaire, est très élevée (moyenne = 89 mg/l de NH₄), soit environ le double de la concentration habituellement constatée dans les eaux d’égouts urbaines. Le rendement moyen d’élimination de l’azote total (83 %) est très supérieur à la valeur normalement constatée dans un traitement biologique fonctionnant à une charge élevée.
TABLEAU N° 1 : EFFICACITÉ DU TRAITEMENT
| Date et phase d’essai | Débit traité m³/j | Charge entrée (kg/j) | Charge sortie (kg/j) | Charge éliminée (kg/j) | Rendement épuratoire (%) | Caractéristiques des boues activées (mg/l) | Charge massique kg/kg/j | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| — | — | DBO₅ | DCO | DBO₅ | DCO | DBO₅ | DCO | DBO₅ | DCO | MES | MVS | ||||
| 1.7 | 1684 | 660 | 780 | 66 | 78 | 594 | 702 | 90 | 90 | 1900 | / | / | |||
| 2.7 | 2030 | 680 | 820 | 68 | 82 | 612 | 738 | 90 | 90 | 1400 | / | / | |||
| 3.7 | 1600 | 480 | 730 | 34 | 124 | 446 | 606 | 93 | 83 | 1100 | / | / | |||
| 7.7 | 1365 | 480 | 1235 | 41 | 68 | 418 | 1167 | 87 | 94 | 1500 | / | / | |||
| 8.7 | 1140 | 460 | 927 | 46 | 92 | 414 | 831 | 90 | 90 | 1900 | / | / | |||
| 11.7 | 2100 | 520 | 1040 | 105 | – | 420 | – | 81 | – | 1860 | 51,6 | 960 | 1,46 | ||
| 12.7 | 1500 | 630 | 1050 | 45 | 120 | 585 | 930 | 93 | 89 | 2180 | 57 | 1243 | 1,57 | ||
| 14.7 | 1445 | 720 | 1150 | 44 | 72 | 676 | 1078 | 94 | 94 | 2600 | 72 | 1872 | 1,20 | ||
| 15.7 | 1400 | 504 | 1100 | 56 | 119 | 448 | 981 | 89 | 89 | 3000 | 86 | 2580 | 0,58 | ||
| 17.7 | 1500 | 600 | 1250 | 120 | 195 | 480 | 1055 | 80 | 84 | 3200 | 82,3 | 2634 | 0,61 | ||
| 18.7 | 1350 | 550 | 1150 | 81 | 216 | 469 | 934 | 85 | 81 | 3450 | 82,6 | 2850 | 0,55 | ||
| 19.7 | 1500 | 630 | 1200 | 105 | 225 | 525 | 976 | 83 | 81 | 3300 | 83,5 | 2756 | 0,63 | ||
| 20.7 | 2100 | 756 | 1470 | 168 | 273 | 588 | 1197 | 78 | 81 | 3500 | 83,8 | 2933 | 0,67 | ||
| 21.7 | 2260 | 1040 | 1700 | 135 | 250 | 905 | 1450 | 87 | 85 | 4000 | 83,5 | 3340 | 0,90 | ||
| 22.7 | 2440 | 780 | 1830 | 100 | 195 | 680 | 1635 | 87 | 89 | 2700 | 83,5 | 2255 | 1,01 | ||
| 23.7 | 2730 | 983 | 2040 | 140 | 340 | 843 | 1700 | 86 | 83 | 1200 | 76,3 | 916 | 3,07 | ||
| 24.7 | 3050 | 460 | 1060 | 80 | 160 | 380 | 900 | 83 | 85 | 3500 | 87,5 | 3063 | 0,41 | ||
| 25.7 | 1680 | 380 | 673 | – | – | – | – | – | – | 3300 | 72,1 | 2379 | – | ||
| 26.7 | 1840 | 850 | 1380 | 100 | 160 | 750 | 1220 | 88 | 88 | 4200 | 88,4 | 3713 | 0,67 | ||
| 27.7 | 2250 | 630 | 1010 | 70 | 120 | 560 | 890 | 89 | 88 | 2200 | 98,4 | / | / | ||
| 28.7 | 1950 | 540 | 770 | 60 | 120 | 480 | 650 | 89 | 84 | 1600 | 80,8 | 1293 | 1,24 | ||
| 29.7 | 1530 | 540 | 960 | 110 | 230 | 430 | 730 | 80 | 76 | 2200 | 81 | 1782 | 0,80 | ||
| 30.7 | 1150 | 580 | 1270 | – | – | – | – | – | – | 2100 | 83,5 | 1754 | – | ||
| 31.7 | 2120 | 980 | 1800 | 170 | 320 | 810 | 1580 | 83 | 88 | 2300 | 81,3 | 1870 | 1,44 | ||
| 1.8 | 2200 | 440 | 840 | 180 | 330 | 260 | 510 | 59 | 61 | 3000 | 87 | 2610 | 0,33 | ||
| 2.8 | 2180 | 330 | 660 | 130 | 260 | 200 | 400 | 61 | 61 | 3500 | 88 | 3080 | 0,22 | ||
| 3.8 | 1920 | 580 | 960 | 175 | 350 | 405 | 610 | 70 | 64 | 2300 | 78,1 | 1796 | 0,75 | ||
| 4.8 | 1920 | 770 | 1250 | 180 | 390 | 590 | 860 | 77 | 69 | 2500 | 84 | 2100 | 0,94 | ||
| 5.8 | 2310 | 415 | 930 | 85 | 210 | 330 | 720 | 80 | 77 | 2600 | 85,4 | 2220 | 0,50 | ||
| 6.8 | 2660 | 940 | 1200 | 135 | 320 | 405 | 880 | 75 | 73 | 2400 | 90 | 2160 | 0,63 | ||
| 7.8 | 2600 | 780 | 1250 | 180 | 470 | 600 | 780 | 77 | 62 | 2300 | 87 | 2001 | 1,07 | ||
| 8.8 | 2710 | 820 | 1490 | 135 | 300 | 685 | 1190 | 84 | 80 | 1200 | 86,5 | 1038 | 2,20 | ||
| 9.8 | 2450 | 930 | 1600 | 120 | 245 | 810 | 1355 | 87 | 85 | 900 | 85 | 765 | 3,53 | ||
| 10.8 | 2600 | 730 | 1200 | 104 | 260 | 626 | 940 | 86 | 78 | 600 | 83 | 498 | 4,19 | ||
| 19.8 | 422 | 122 | 293 | 37 | * | – | – | – | – | – | – | – | |||
| 20.8 | 1296 | 648 | 1620 | 390 | 780 | 258 | 840 | 40 | * | 52 | * | 1800 | 62 | 1116 | 0,77 |
| 21.8 | 2048 | 620 | 1130 | 170 | 310 | 450 | 820 | 73 | 73 | 800 | 76 | 608 | 2,47 | ||
| 22.8 | 2160 | 500 | 980 | 90 | 190 | 410 | 790 | 82 | 81 | 700 | 72 | 504 | 2,71 | ||
| 26.8 | 1950 | 350 | 700 | 70 | 250 | 280 | 450 | 80 | 64 | 900 | 70 | 630 | 1,48 | ||
| 27.8 | 2200 | 375 | 660 | 90 | 180 | 285 | 480 | 76 | 73 | 800 | 70 | 560 | / |
* Départs de matières en suspension, dus à la présence de bactéries filamenteuses.
gène dissous dans le bassin d’activation (plus de 4 mg/l) permet d’activer le développement des bactéries responsables du métabolisme de l’azote (bactéries nitrifiantes).
TABLEAU N° 2 ÉLIMINATION DE LA POLLUTION AZOTÉE
| date | Débit traité m³/g | Azote total - Kjeldhal (mg/l de NH₄) | Rendement en % | |
|---|---|---|---|---|
| 21.8 | 2 048 | 98,3 | 30,3 | 69 |
| 26.8 | 1 950 | 78,6 | 3,7 | 95 |
| 27.8 | 2 200 | 88,0 | 9,3 | 89 |
— Augmentation de la capacité de traitement
L’importance de cette augmentation est obtenue par comparaison des résultats constatés en 1979 (fonctionnement par air) et ceux de 1980. Le tableau ci-après montre les débits maximums traités au niveau des deux « blocs rapides ».
| période | juin-août 1979 | juin-août 1980 |
|---|---|---|
| Débit maximum | 20 l/s, soit 1 728 m³/j | 70 l/s, soit 6 048 m³/j |
| DBO₅ maximum | 560 kg/j | 2 080 kg/j |
| Capacité du traitement biologique | 13 400 hab. eq. | 49 500 hab. eq. |
La capacité du traitement biologique est calculée en fonction des paramètres suivants :
- – 1 équivalent habitant = 60 g/j de DBO₅ ;
- – 30 % d’abattement de DBO₅ dans la décantation primaire.
L’augmentation de la capacité apportée au traitement biologique est de 1 520 kg/j de DBO₅, soit environ 36 000 équivalents-habitants.
BILAN D’OXYGÈNE
— Consommation théorique
D’après des données bibliographiques, on peut évaluer la consommation d’oxygène théorique compte tenu des paramètres suivants :
- • la respiration exogène, c’est-à-dire la quantité d’oxygène nécessaire pour métaboliser la pollution carbonée (DBO₅) ; elle est calculée sur la base de 0,65 kg O₂/kg DBO₅ éliminée ;
- • la respiration endogène, c’est-à-dire la quantité d’oxygène nécessaire à la respiration des bactéries, calculée sur des boues activées traitant des effluents urbains à moyenne charge sur la base de 0,07 kg O₂/kg MVS/j ;
- • le besoin en oxygène pour le métabolisme de la pollution due à l’azote, calculé sur la base de 4,5 kg O₂/kg de NH₄.
Le besoin théorique total en oxygène de l’effluent traité pendant la période d’essai est d’environ 1,97 kg O₂/kg DBO₅ éliminée. Ces consommations élevées sont imputables à la demande en oxygène pour la nitrification des composés azotés présents en forte concentration dans l’effluent.
— Consommations réelles
Les consommations réelles ont été calculées compte tenu des apports d’O₂ dans le système d’air et dans le système « Ventoxal ».
a) Apport par le système d’aération en place
L’apport en oxygène dans l’eau pure, réalisé sur l’un des blocs rapides, par alimentation d’un compresseur unique, a été estimé à 15,25 kg/h. Pour un fonctionnement en boues activées, l’apport est le suivant, en fonction de la concentration en oxygène :
- – 11,9 kg/h (soit 285 kg/j) pour une concentration en oxygène dissous de 1 mg/l (cas de fonctionnement avec les aérateurs uniquement) ;
- – 7,5 kg/h (soit 180 kg/j), pour une concentration en oxygène dissous de 4 mg/l (cas de fonctionnement avec dopage).
L’apport spécifique (quantité d’oxygène rapportée à la consommation d’énergie du compresseur) est le suivant :
- 0,79 kg O₂/kWh, à une concentration de 1 mg/l ;
- 0,50 kg O₂/kWh, à une concentration de 4 mg/l.
La quantité d’oxygène, fournie quotidiennement par le compresseur, rapportée à la DBO₅ éliminée, donne un apport moyen de 0,35 kg O₂/kg DBO₅ pendant la période de dopage.
b) Apport par le système Ventoxal
Au cours de la première phase d’essais, l’attention était attirée principalement sur la mise au point du système Ventoxal plus Air. Le système de régulation automatique de l'O₂ a été utilisé au cours de la deuxième phase d'essais et a permis d’obtenir un rendement de l’oxygène injecté de l'ordre de 90 %.
Pendant cette période, la consommation en O₂ avec le Ventoxal rapporté à la DBO éliminée a été en moyenne de 1,8 kg O₂/kg DBOᵢ, en fonctionnant à un régime de 14 h/jour.
c) Apport total
L'apport total d'oxygène réel au cours du dopage a été de 2,15 kg O₂/kg DBO éliminée, par rapport à la consommation théorique évaluée à 1,97 kg O₂/kg DBOᵢ éliminée.
Cette consommation relevée en 1979 par la Commune de Cervia a été en moyenne de 2,37 O₂/kg DBO₅.
BILAN ÉCONOMIQUE
Le bilan comparatif entre la solution « agrandissement » et la solution « dopage à l'O₂ pur » a été établi en fonction des paramètres suivants :
• deux mois de fonctionnement/an (juillet-août) • DBO₅ traitée par jour : 2 080 kg/j de DBO₅.
— Évaluation des besoins en O₂ et en énergie électrique
| Solution A | Solution B | |
|---|---|---|
| Agrandissement | Dopage | |
| charge polluante à traiter (kg/j de DBO₅) | 2 080 | 2 080 |
| rendement moyen d’épuration sur DBO₅ (%) | 85 | 85 |
| charge polluante éliminée (kg/j de DBO₅) | 1 768 | 1 768 |
| consommation réelle de O₂ (kg O₂/kg DBO₅ éliminée) | 2,37 | 2,15 |
| besoin quotidien avec compresseurs (kg/j) | 4 190 | 360 |
| avec oxygène pur (kg/j) | / | 3 440 |
| consommation annuelle (60 jours/an) d’O₂ pur (kg) | / | 206 400 |
| consommation électrique journalière | ||
| des compresseurs [kWh/jour (1)] | 5 300 | 720 |
| des Ventoxal (2) | / | 420 |
(1) apport spécifique pour la solution air = 0,79 kg O₂/kWh pour la solution dopage = 0,5 kg O₂/kWh
(2) fonctionnement Ventoxal 14 h/j.
— Détermination et comparaison des coûts
Les investissements nécessaires dans les deux solutions A et B sont les suivants :
| Investissements (en M de Lires) | ||
|---|---|---|
| Génie civil | Solution A : 300 | Solution B : / |
| Équipement mécanique | Solution A : 240 | Solution B : 32 |
| TOTAL | Solution A : 540 | Solution B : 32 |
Compte tenu des frais fixes et des coûts d’électricité et d’oxygène, les coûts de gestion sont résumés par le tableau ci-après :
| Coûts (en M de Lires) | ||
|---|---|---|
| Amortissement des ouvrages de génie civil | ||
| (10 ans, 20 %/an) | Solution A : 72 | Solution B : / |
| Amortissement de la section mécanique | ||
| (5 ans à 30 %/an) | Solution A : 98 | Solution B : 13 |
| Coût de personnel | Solution A : 3,0 | Solution B : / |
| Entretien 1 % | Solution A : 5,0 | Solution B : 1 |
| Électricité 60 lires/kWh | Solution A : 14,0 | Solution B : 4 |
| Oxygène 135 l/kg (*) | Solution A : / | Solution B : 28 |
| TOTAL | Solution A : 192,0 | Solution B : 46 |
* Le prix indiqué de l’oxygène est susceptible de variations suivant le type de fourniture proposé (oxygène liquide par canalisation, production locale), le lieu d'utilisation, la distance de la station de production et la consommation.
CONCLUSION
Les essais de dopage réalisés pendant l’été 1980 sur la station biologique de Cervia ont confirmé l’efficacité du système tant au point de vue du fonctionnement qu’au point de vue économique. L’introduction d'oxygène pur par le « Ventoxal » permet d’accroître considérablement la capacité des installations en place.
L'investissement pour la mise en œuvre des « Ventoxal » est négligeable en comparaison des investissements nécessaires à l'agrandissement des ouvrages d’épuration à l'air.
Par ailleurs, du fait de leur conception simple, les « Ventoxal » ne nécessitent aucun entretien et permettent un fonctionnement souple.
Du fait de sa simplicité, de l'économie d'investissement et de la mise en œuvre facile, le dopage représente une solution économique et rationnelle pour les installations d’épuration biologique à fortes surcharges saisonnières.
