Assainissement des eaux usées
Comprendre l’assainissement des eaux usées
La ville de « EauClair » est en train de planifier la mise à niveau de sa station d’épuration des eaux usées. La population de la ville est de 100 000 habitants. Chaque habitant produit en moyenne 200 litres d’eaux usées par jour. La station doit traiter non seulement les eaux usées domestiques, mais aussi celles provenant des petites industries locales, augmentant ainsi le débit total de 10%.
Pour comprendre le Calcul du débit de pointe, cliquez sur le lien.
Données :
- Population de la ville : 100 000 habitants.
- Production moyenne d’eaux usées par habitant : 200 litres/jour.
- Augmentation du débit dû aux eaux usées industrielles : 10%.
- La norme de qualité d’effluent exige que la concentration de matières en suspension (MES) soit réduite à moins de 20 mg/L.
- La concentration de MES dans les eaux usées brutes est de 250 mg/L.
- L’efficacité du processus de traitement des eaux usées pour éliminer les MES est de 95%.
Questions :
1. Calculez le débit total journalier des eaux usées (domestiques et industrielles) entrant dans la station d’épuration.
2. Quelle est la quantité totale de MES entrant dans la station d’épuration chaque jour ?
3. Quelle est la concentration de MES dans l’effluent après traitement ?
4. La station répond-elle aux normes de qualité d’effluent ? Justifiez votre réponse avec des calculs.
5. Si la ville prévoit d’augmenter sa population de 20% dans les 10 prochaines années, quelle devra être la capacité de traitement additionnelle pour maintenir les normes ?
Correction : assainissement des eaux usées
1. Calcul du débit total journalier des eaux usées
Le débit total des eaux usées comprend le débit domestique augmenté de 10% pour prendre en compte les eaux usées industrielles.
Formule :
Débit total = Débit domestique + 10% \(\times\) Débit domestique
Données :
- Population = 100,000 habitants
- Production moyenne par habitant = 200 litres/hab/jour
Calcul :
- Débit domestique:
\[ = 100,000 \, \text{hab} \times 200 \, \text{litres/hab/jour} \] \[ = 20,000,000 \, \text{litres/jour} \]
- Débit total:
\[ = 20,000,000 \, \text{litres/jour} + 0.10 \times 20,000,000 \, \text{litres/jour} \] \[ = 22,000,000 \, \text{litres/jour} \]
2. Quantité totale de MES entrant dans la station d’épuration chaque jour
La quantité totale de MES est calculée en multipliant le débit total des eaux usées par la concentration de MES dans les eaux usées brutes.
Formule :
Quantité totale de MES = Débit total des eaux usées \(\times\) Concentration de MES
Données :
- Débit total des eaux usées = 22,000,000 litres/jour
- Concentration de MES dans les eaux usées brutes = 250 mg/L
Calcul :
- Quantité totale de MES:
\[ = 22,000,000 \, \text{litres/jour} \times 250 \, \text{mg/L} \] \[ = 5,500,000,000 \, \text{mg/jour} \]
- Conversion en kilogrammes:
\[ = \frac{5,500,000,000 \, \text{mg}}{1,000,000} \] \[ = 5,500 \, \text{kg/jour} \]
3. Concentration de MES dans l’effluent après traitement
La concentration de MES après traitement est calculée en considérant l’efficacité du traitement pour éliminer les MES.
Formule :
Concentration après traitement = Concentration initiale \(\times\) (1 – Efficacité du traitement)
Données :
- Concentration initiale de MES = 250 mg/L
- Efficacité du traitement = 95%
Calcul :
- Concentration après traitement:
\[ = 250 \, \text{mg/L} \times (1 – 0.95) \] \[ = 12.5 \, \text{mg/L} \]
4. La station répond-elle aux normes de qualité d’effluent ?
Pour répondre à cette question, on compare la concentration de MES dans l’effluent après traitement à la norme de qualité exigée.
Comparaison directe avec la norme:
- Concentration après traitement = 12.5 mg/L
- Norme exigée = moins de 20 mg/L
\(12.5 \, \text{mg/L} \leq 20 \, \text{mg/L} \quad (\text{Norme})\) La station répond aux normes de qualité d’effluent.
5. Capacité de traitement additionnelle nécessaire pour une augmentation de population de 20%
Cette étape calcule le débit supplémentaire à traiter avec une augmentation de 20% de la population et son impact sur les installations.
Formule :
Nouveau débit total = (Population actuelle + Augmentation de la population) \(\times\) Production moyenne + 10%
Données :
- Augmentation de la population = 20% de 100,000 = 20,000 habitants
Calcul :
- Nouveau débit total:
\[ = (100,000 + 20,000) \times 200 \, \text{litres/jour} + 10\% \] \[ = 24,000,000 \, \text{litres/jour} + 2,400,000 \, \text{litres/jour} \] \[ = 26,400,000 \, \text{litres/jour} \]
- Capacité de traitement additionnelle:
\[ = 26,400,000 \, \text{litres/jour} – 22,000,000 \, \text{litres/jour} \] \[ = 4,400,000 \, \text{litres/jour} \]
Ainsi, pour maintenir les normes avec une augmentation de 20% de la population, la station d’épuration devra augmenter sa capacité de traitement d’environ 4.4 millions de litres par jour.
Assainissement des eaux usées
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