L’étude des causes multiples de la gêne dues aux odeurs, entre autres en raison de l’H₂S dans l’air respiré, exige des mesures systématiques dans les eaux usées et les phases gazeuses associées. Pour les premières évaluations, divers paramètres sont importants, tels la concentration en O₂ dans l’eau à l’entrée et à la sortie de la canalisation, les valeurs du pH et de la température. Les mercaptans et les acides organiques peuvent jouer un rôle important dans la formation des odeurs. Dans des conditions anaérobies, à partir de blancs d’œuf et d’acides aminés, des amines, des indoles et des scatoles générant de mauvaises odeurs peuvent se former. Dans certains cas, il est donc nécessaire de compléter par des mesures des teneurs de ces produits.
Les mesures dans les réseaux d’eaux usées
Les mesures dans les réseaux des eaux usées ne peuvent actuellement être assurées que de manière discontinue par des prélèvements d’échantillons (qualifiés) car les conditions de pression dans les tuyaux ne permettent pas une mesure directe. Une conservation de ces échantillons, par exemple en utilisant de l’acétate de zinc, n’est pas applicable en particulier du fait que l’H₂S s’échappe facilement.
Avec un appareillage simple de prélèvement d’échantillons en continu des recherches pour s’orienter peuvent être menées. Un appareillage adapté, tel que ceux utilisés dans les domaines des stations d’épuration, permet des observations sur de plus longues périodes. Dans ce cas, 5 échantillons peuvent être prélevés à un intervalle au minimum de deux minutes entre chaque prélèvement et ceci sur une durée totale de deux heures au plus. La septicité de pointe (de l’eau usée) ne peut pas être mesurée si l’on ne fait qu’analyser un mélange des échan-
[Encart : Les projets
Ce projet est subventionné par le programme FH3 - FZ 17580X05 de AIF du Ministère Fédéral Allemand de l'Éducation et de la Recherche. Les travaux et études seront menés par la « Hochschule » de Harz sous la direction de Mme le Professeur Heilmann, enseignante sur les techniques et le management de l'environnement. Ce projet est mené en coopération avec l'association pour le traitement des eaux usées, « Abwasserverband » de Wernigerode, et plusieurs entreprises (Drausy GmbH, Ifak System GmbH, ECH GmbH). En particulier, pour d'autres projets utilisant l'équipement déjà en place, d'autres participants européens sont souhaités et recherchés.
Ne pas hésiter à contacter l’auteur : uurban@hs-harz.de.]
Échantillons prélevés. En plus, chaque échantillon doit être mis en état de conservation aussitôt le prélèvement fait. Les échantillons peuvent être prélevés de façon continue ou discontinue.
Dans ces études, on cherche souvent à relier les mesures à la quantité d'eau usée ayant transité dans la canalisation ; cette quantité doit donc être mesurée en même temps. Dans des canalisations sous pression, on peut déterminer approximativement cette quantité en utilisant le temps de fonctionnement des pompes. Dans ce cas, les mesures sont le plus souvent reliées au temps écoulé. En procédant ainsi, il reste une incertitude, à savoir que, malgré la présence d'odeurs incommodantes dans l'air, on ne peut plus prouver qu'il ait eu des sulfures dans les eaux usées, car les eaux usées ont déjà été transportées loin du point de prise de l'échantillon.
En résumé, dans les canalisations sous pression, l'accessibilité est difficile et les pressions sont élevées ; il en résulte que les possibilités de prélèvement d'échantillons et de mesures et analyses sont limitées.
Pour des recherches approfondies, une installation de simulation a dû être conçue, mise en place et sera à optimiser au fil de son utilisation opérationnelle courante.
[Figure : Représentation schématique de l'installation de simulation.]
Installation de simulation
Dans le cadre du projet AIF FH3, une installation d'une longueur de 20 m a été réalisée. Dans celle-ci, on assure une aération linéaire sur une longueur de 5 m pour disposer ensuite d'une distance suffisante ultérieure sans perturbation. Le dimensionnement de l'installation doit permettre de simuler les conditions des installations réelles. Les données et les dimensions possibles de cette installation figurent sur le tableau 1.
Un problème de dimensionnement apparaît là de façon évidente. Pour que le fonctionnement intermittent (temps de fonctionnement et d'arrêt des pompes de l'installation) soit créé, le débit des pompes doit être situé entre 40 et 140 l/h.
Pour créer une vitesse dans la canalisation de 1 m/s, un débit de pompe d'environ 470 l/h est nécessaire, ce qui correspond à moins d'une minute de fonctionnement par jour.
Du fait des processus de recherche biologiques qui nécessitent de longues durées d'exposition, le débit des pompes a été volontairement nettement diminué. Le film des parois de la canalisation doit en conséquence être nettoyé manuellement.
Le diamètre DN 10 a été retenu pour la canalisation de ce banc d'essai.
Dans le cas des installations réelles, le débit d'air est assez élevé pour que l'on puisse le fixer par le réglage de l'aération linéaire. Dans l'installation de simulation, la durée d'exposition peut être adaptée au mieux pour tenir compte des conditions de marche et d'arrêt et des dimensions de l'installation réelle simulée.
Le plan dans lequel les tuyaux sont positionnés est vertical et l'angle que font les tuyaux avec l'horizontale peut être réglé entre 2 et 20°. Les tuyaux sont en plexiglas de manière à ce que l'on puisse observer l'image des bulles dans les tuyaux montants et descendants lorsque l'on aère les eaux usées. Malheureusement, du fait du matériau des tuyaux, la pression maximale est limitée à deux bar. Il n'est donc possible de faire des essais de simulation qu'uniquement…
Tableau 1 : Présentation face à face des dimensions significatives de l'installation réelle et de simulation
| Point A — Point B | 701,00 m³/d |
| Point B — Point C | 832,00 m³/d |
| Total | 1 533,00 m³/d |
| Débit | 176,00 m³/h (réel) — 40 l/h / 60 l/h / 140 l/h (simulation) |
| Temps de fonctionnement par jour | 7,40 h — 7,70 h — 7,43 h |
| Vitesse du flux désirée | 1,00 m/s |
| Débit avec une vitesse constante | 176,00 m³/h — 18,10 m³/h — 28,27 m³/h — 63,62 m³/h |
| Aération | 325 l/min — 0,063 l/min — 0,088 l/min — 0,220 l/min |
| Longueur | 7 380 m — 20 m — 20 m — 20 m |
| Volume | 52 m³ — 10 m — 0,46 m³ — 0,35 m³ |
| Diamètre | DN 300 — 80 — 100 — 150 |
[Encart : Hochschule Harz
Cette université située près de la ville de Wernigerode, à environ 100 km au Nord-Est de Göttingen dans l'État allemand de Sachsen-Anhalt, assure un enseignement et des recherches dans les domaines des automatismes et de l'informatique, des sciences économiques et de la gestion des administrations. Elle dispose d'un centre de compétences orienté vers les applications avec des exigences internationales.
Plus de 3 300 étudiants, 57 professeurs, environ 38 collaborateurs scientifiques travaillant sur 28 projets. Site Internet : http://www.hs-harz.de]
[Photo : Installation vue en biais.]
[Photo : Installation vue de face.]
pour simuler des installations réelles relativement horizontales.
Dans l’installation réelle des valeurs de la pression de 6 à 8 bar peuvent être observées.
Objectifs scientifiques et premiers résultats
Le but de cette recherche est de déterminer le débit d’air qui permettra de diminuer la formation de sulfures et de matières facilement dégradables (en particulier organiques). En parallèle à la vitesse de formation de sulfures, l’augmentation de la teneur en azote sera mesurée de manière à pouvoir simuler les résultats en utilisant le modèle ASM du logiciel SIMBA.
Les premiers résultats obtenus à ce jour montrent déjà une réduction conséquente des sulfures en phase gazeuse.
Pour expliquer les phénomènes, les transformations de constituants dans les eaux usées seront analysées et comparées avec des modèles connus (Hvitved-Jacobsen, Boon-Lister, Thistlewaythe).
Conclusion
Grâce au banc d’essai des mesures en temps réel qui ne peuvent pas être faites sur des installations réelles peuvent l’être. Diverses conditions d’utilisation peuvent être choisies et les paramètres suivants mesurés :
- - constitution des eaux usées ;
- - âge des eaux usées ;
- - montées et descentes ;
- - température.
De cette façon, il sera possible de déterminer les paramètres de modélisation pour la réduction des odeurs par aération linéaire.
Références bibliographiques
- * Ecker, Ernst (2003). Geruchsprobleme auf Kläranlagen, KA-Betriebsinfo, 33. Jg., 02/2003, S. 1145
- * Lohse, M. (1986) Schwefelverbindungen in Abwasserableitungsanlagen unter besonderer Berücksichtigung der biogenen Schwefelsäurekorrosion. Veröffentlichung des ISAH der Universität Hannover, H. 62.
- * Lohse, M. (1987) Der anoxische Druckleitungsbetrieb. In: Korrespondenz Abwasser, Nr. 6, S. 631-637.
- * Pomeroy, R.D. (1976) The problem of Hydrogen Sulphide in Sewers. Clay Pipe Development Association.
- * Hadjianghelou, (1984) Über die Berechnung der zu erwartenden Sulfidbildung in Abwasserdruckleitungen.
- * Hvitved-Jacobsen (2002) Sewer processes, CRC Press, Cambridge
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