Optimisation du traitement physico- chimique. Etude de ... - ENGEES

STEU de Chamonix – les Houches : optimisation du traitement physico-chimique ; P.Machet, Sept.-2005, LDEF ENGEES 

Ministère de l’agriculture, de l’alimentation, 

de la pêche et des affaires rurales 

Rapport de stage pour l’obtention du diplôme de Mastère Eau Potable et Assainissement de 

l’ENGEES 

Station de traitement des eaux usées de Chamonix – Les 

Houches 

Optimisation du traitement physicochimique. 

Etude de la décantation lamellaire. 

Réalisé par : Pascale Machet 

Sous la direction de : Michel Chaissac 

Président du jury : Yves Congretel 

Membres du jury : Christian Beck et Mathieu Petyniak. 

Septembre 2005. 

Lyonnaise des Eaux France, Centre Régional Dauphiné Savoie 

30 Av Général de Gaulle, BP 02, 73 203 Abertville. 

1


Remerciements. 

Mes remerciements s’adressent tout d’abord à Monsieur Pierre Jean Dessez, 

responsable du mastère EPA de l’ENGEES, pour la qualité des enseignements suivis lors 

de cette formation ; 

Monsieur Antoine –Georges Sadowski, responsable du laboratoire SHU- 

ENGEES, pour le partage des ses connaissances en traitement des eaux usées, et 

l’attractivité de son enseignement ; 

Monsieur Yves Congretel Président du Jury, Messieurs Christian Bech et Mathieu 

Petyniak membres du Jury, pour avoir accepté de juger ce travail et l’attention qu’ils lui 

auront porté ; 

Monsieur Emmanuel Gerval, chef d’agence Dauphiné Savoie Lyonnaise des 

Eaux France, pour m’avoir accueillie au sein de son équipe ; 

Monsieur Michel Chaissac, responsable assainissement de l’agence Dauphiné 

Savoie Lyonnaise des Eaux France et maître de stage, pour son encadrement, le suivi de 

mes études et ses conseils ; 

Monsieur Sébastien Autier, responsable assainissement Haute Savoie Lyonnaise 

des Eaux France, pour la place qu’il m’a donnée au sein de son équipe et sa confiance ; 

Madame Christelle Edmond, messieurs Fabien Bérard, David Michoud 

conducteurs process, Jean-Bernard Mohr et Christophe Planeta électromécaniciens, 

pour m’avoir si facilement intégrée au sein de leur équipe de travail, fait partager leurs 

connaissances du terrain, mis en œuvre les moyens nécessaires au déroulement des 

expériences et permis de réaliser ce stage dans les meilleures conditions possibles ; 

Monsieur Jérome Dutruc Rosset, technicien de réalisation OTV, pour toute son 

aide et ses conseils dans la réalisation de cette étude, pour la confiance qu’il m’a accordée 

et l’ensemble des connaissances qu’il m’a transmises ; 

Monsieur Hubert Thuet, responsable Région Est –Sud Nalco, pour sa généreuse 

implication dans cette étude. 

2


L’eau est le passé de l’homme 

Les eaux sont l’avenir de l’humanité. 

3


RESUME 

Station d’épuration de Chamonix-les Houches : Optimisation du traitement physico 

chimique, étude de la décantation lamellaire 

La station de traitement des eaux usées de Chamonix-Les Houches est de type 

physico-chimique biofiltration par cultures fixées. Mise en service en février 2001, cette 

station ultra moderne est exploitée par la Lyonnaise des Eaux, qui souhaite optimiser la phase 

de traitement chimique et la décantation lamellaire. 

Le travail est réalisé en période creuse et en période de pointe estivale. 

Cette étude porte sur une optimisation des dosages en réactifs (chlorure ferrique et 

polymère), via des expérimentations en laboratoire : méthode des jar tests. Ces résultats sont 

ensuite directement appliqués sur la station. 

Elle propose à l’exploitant de mettre en œuvre d’autres types de produits chimiques, 

tels que de nouveaux polymères et des coagulants organiques. 

La deuxième partie de l’étude s’attache à réduire les départs de boues sur les 

décanteurs, très problématiques actuellement. Les flux hydrauliques et massiques sont étudiés 

et ne semblent pas être à l’origine du phénomène observé. 

C’est plutôt la gestion des extractions des boues, rendues difficiles par la configuration 

des décanteurs, qui explique ces départs de boue. 

Les solutions proposées pour s’affranchir de ce phénomène sont la mise en place de la 

recirculation des boues (largement testée sur la période d’étude), une amélioration de la 

gestion des extractions des boues et la mise en place d’une procédure de lavages des 

décanteurs. 

4


ABSTRACT 

Station of waste water treatement of Chamonix – Les Houches: Optimisation of the 

chemical physico treatment, study of the lamellar settling. 

The station of waste water treatment of Chamonix –Les Houches is of physicochemical 

type with biofiltration by fixed cultures. Brought into service in February 2001, this 

modern station is exploited by Lyonnaise des Eaux France, which want to optimise the 

chemical data process and the lamellar setting. Work is completed in slack period and estival 

peak period. 

This study relates an optimisation of reagents proportionings (ferric chloride and 

polymer), via laboratory experimentation method of the jar tests. These results are then 

directly applied to the station. Moreover, other types of chemical reagents, such as new 

polymers and organic coagulants are tested.. 

The second part of the study attempts to reduce the sludge carrying off on the lamellar 

settling, very problems currently. Hydraulic and mass flows are studied and do not seem to be 

at the origin of the phenomenon observed. It is rather the management of the sludge drawing 

off, made difficult by the configuration of the settlers, which east explains these sludge 

carrying off. 

The solutions suggested to improve the lamellar settling are the installation of the 

sludge recirculation (largely tested over the period of study), an improvement of the 

management of the sludge draw off and the installation of a procedure of washings of the 

decanters. 

5


SOMMAIRE 

INTRODUCTION : .............................................................................................................................................. 1 

PREAMBULE : PRESENTATION DE LA STATION DE TRAITEMENT DES EAUX USEES. .............. 3 

I. DONNEE DE BASE............................................................................................................................................. 4 

II. PRESENTATION DE LA FILIERE DE TRAITEMENT. ............................................................................................. 5 

II.1. Présentation de la filière eau................................................................................................................. 5 

II.2. Présentation de la filière boue............................................................................................................... 6 

II.3. Présentation de la filière de traitement de l’air..................................................................................... 7 

II.4. Justification du choix de la filière.......................................................................................................... 7 

PREMIERE PARTIE : OPTIMISATION DU TRAITEMENT CHIMIQUE ................................................ 9 

I. PROCESSUS ELEMENTAIRE DU GENIE PHYSICO-CHIMIQUE ET PRESENTATION DE LA 

FILIERE PHYSICO-CHIMIQUE (D’APRES LE MEMENTO TECHNIQUE DE L’EAU)...................... 10 

I.1.LA COAGULATION ET LA FLOCULATION :..................................................................................................... 10 

I.1.1. La coagulation ................................................................................................................................... 11 

I.1.2. La floculation ..................................................................................................................................... 11 

II. OPTIMISATION DU DOSAGE EN CHLORURE FERRIQUE :............................................................ 12 

II.1. EN PERIODE CREUSE. ................................................................................................................................. 13 

II.1.1.Dosage à 8 :30................................................................................................................................... 14 

II.1.2.Dosage à 14 h 00. .............................................................................................................................. 14 

II.1.3.Dosage à 17 : 00................................................................................................................................ 14 

II.1.4. Analyse des résultats......................................................................................................................... 14 

II.2. EN POINTE ESTIVALE. ................................................................................................................................ 15 

II.2.1.Dosage avant 9H30 : ......................................................................................................................... 16 

II.2.2.Dosage à 10H00 :.............................................................................................................................. 16 

II.2.3.Dosage à 14 h 00 :............................................................................................................................. 17 

II.2.4. Dosage à 17 h 00 :............................................................................................................................ 17 

III. OPTIMISATION DU TRAITEMENT EN POLYMERE. ...................................................................... 19 

III.1. OPTIMISATION DU DOSAGE DU POLYMERE PROSEDIM® AS 74 EN PERIODE CREUSE. ............................... 19 

III.1.1.Dosage à 8 h 30 :............................................................................................................................. 20 

III.1.2.Dosage de11 h 00 :........................................................................................................................... 20 

III.1.3.Dosage de 14 h 00 :.......................................................................................................................... 20 


III.2. OPTIMISATION DU DOSAGE DU POLYMERE PROSEDIM® AS 74 EN POINTE ESTIVALE. .............................. 21 

III.2.1. Dosage à 10 h 00 :........................................................................................................................... 21 


III.2.3.Dosage à 17 h 00 :............................................................................................................................ 21 

IV. ESSAIS DE NOUVEAUX POLYMERES.................................................................................................. 23 

IV.1. ESSAIS DE NOUVEAUX POLYMERES EN PERIODE CREUSE........................................................ 23 

IV.2. ESSAIS DE NOUVEAUX POLYMERES EN POINTE ESTIVALE. ........................................................................ 24 

V. ESSAI DE COAGULANTS ORGANIQUES DE SYNTHESE.................................................................. 25 

V.1.ESSAI DE COAGULANTS ORGANIQUES DE SYNTHESE EN PERIODE CREUSE. ................................................. 26 

V. 2.ESSAI DE COAGULANTS ORGANIQUES DE SYNTHESE EN POINTE ESTIVALE................................................. 27 

V.3.ESSAI DE COAGULANTS ORGANIQUES DE SYNTHESE : GAIN FINANCIER. ..................................................... 28 

V.4.ESSAI DE COAGULANTS ORGANIQUES DE SYNTHESE : DIMENSIONNEMENT DE LA 

FILIERE. ............................................................................................................................................................. 29 

6


DEUXIEME PARTIE : ETUDE DES DECANTEURS LAMELLAIRES. ................................................... 32 

I. THEORIE DE DECANTATION LAMELLAIRE....................................................................................... 33 

II.. ETUDE HYDRAULIQUE DES DECANTEURS LAMELLAIRES. ....................................................... 35 

II.1. DETAILS DES DECANTEURS LAMELLAIRES ................................................................................................. 35 

II.1.1.Généralités : ...................................................................................................................................... 35 

II.1.2.Gestion des extractions des boues : ................................................................................................... 36 

II.2. VERIFICATION DES CONTRAINTES HYDRAULIQUES .................................................................................... 37 

II.2.1.Explication des différents paramètres................................................................................................ 37 

II.2.2.Estimation de la réduction de la surface due aux poutres de maintien des blocs lamellaires. .......... 38 

II.2.3.Impact hydraulique de ces poutres. ................................................................................................... 39 

II.2.4.Exploitations des résultats :............................................................................................................... 41 

III. ETUDE DES FLUX MASSIQUES. ............................................................................................................ 42 

III.1. RESULTATS EXPERIMENTAUX................................................................................................................... 42 

III..2.EXPLOITATIONS DES RESULTATS :............................................................................................................ 43 

IV. MISE EN PLACE DE LA RECIRCULATION......................................................................................... 45 

IV.1. MISE EN PLACE DU SUIVI DES PARAMETRES. ............................................................................................ 45 

IV.2.2. AMELIORATION DU FLUX MASSIQUE. .................................................................................................... 46 

IV.3. AMELIORATION DES EXTRACTIONS DES BOUES : STABILISATIONS DE LA CONCENTRATIONS DES BOUES 

EXTRAITES. ....................................................................................................................................................... 47 

IV.3.2.Gestion des boues en mode extraction : du 3 au 5 août : ................................................................. 48 

IV.3.2. Gestion des boues mode extraction recirculation : du 25 au 27 août : ........................................... 49 

IV. 4. BAISSE DES DEPARTS DE BOUES. ............................................................................................................. 52 

IV.4.1.Observation des départs de boues sans recirculation : ................................................................... 52 

V.4.2.Observations des départs de boues avec la recirculation :................................................................ 53 

CONCLUSION : ................................................................................................................................................. 57 

BIBLIOGRAPHIE.............................................................................................................................................. 59 

7


TABLES DES FIGURES 

Figure 1 : le traitement physico-chimique. ............................................................................... 5 

Figure 2 : la filière biologique................................................................................................... 6 

Figure 3 : la filière traitement de l’air....................................................................................... 7 

Figure 4 : le principe de la décantation lamellaire ................................................................ 10 

Figure 5 : filière coagulants organiques.................................................................................. 30 

Figure 6 : approche de la vitesse de décantation (mémento technique).................................. 33 

Figure 7 : principe de la décantation lamellaire ..................................................................... 34 

Figure 8 : décantation à co-courant ........................................................................................ 34 

Figure 9 : configuration des décanteurs lamellaires............................................................... 37 

Figure 10 : surface au miroir................................................................................................... 37 

Figure 11 : mise en évidence de l’effet des poutrelles ............................................................. 38 

Figure 12 : structure des blocs lamellaires ............................................................................. 39 

Figure 13 : concentration bâche d’épaississement, le 3 août.................................................. 48 



Figure 16 : concentration bâche d’épaississement, le 25 août................................................ 49 



Figure 19 : enregistrement MES décanteur, le 21 juillet......................................................... 52 

Figure 20 : enregistrement MES décanteur, le 27 luillet......................................................... 53 

Figure 21 : enregistrement MES décanteur, le 4 juillet........................................................... 54 

Figure 22 : enregistrement MES décanteur, le 13 juillet......................................................... 54 

TABLES DES TABLEAUX 

Tableau 1 : population raccordée.............................................................................................. 4 

Tableau 2 : charges polluantes .................................................................................................. 4 

Tableau 3 : flux entrant sur la STEU en période creuse.......................................................... 13 

Tableau 4 : dosage actuel en chlorure ferrique....................................................................... 13 

Tableau 5 : dosage en chlorure ferrique, période creuse ........................................................ 14 

Tableau 6 : flux entrants, pointe estivale ................................................................................. 15 

Tableau 7 : dosage en chlorure ferrique, pointe estivale ........................................................ 17 

Tableau 8 : dosage en polymère, période creuse..................................................................... 19 

Tableau 9 : minéralité de l’effluent.......................................................................................... 24 

Tableau 10 : test de performance des polymères..................................................................... 24 

Tableau 11 : concentrations des matières minérales et organiques........................................ 24 

Tableau 12 : gain économique................................................................................................. 28 

Tableau 13 : dimensionnement de la filière coagulants organiques ....................................... 29 

Tableau 14 : dimensionnement des décanteurs 1..................................................................... 35 

Tableau 15 : dimensionnement des décanteurs 2..................................................................... 35 

Tableau 16 : dimensionnement des décanteurs, 3.................................................................... 36 

Tableau 17 : calcul des débits maximums par décanteur( 1) .................................................. 40 

Tableau 18 : calcul des débits maximums par décanteur, (2) ................................................. 40 

Tableau 19 : concentration dans le floculateur ....................................................................... 43 

Tableau 20 : calcul du flux massique....................................................................................... 43 

Tableau 21 : calcul des flux massiques.................................................................................... 46 

Tableau 22 : exploitation des données analogiques des concentrations de boue.................... 47 

8


TABLE DES GRAPHIQUES 

Graphique 1 : minéralité de l’effluent...................................................................................... 15 

Graphique 2 : test de performance des coagulants organiques, période creuse..................... 26 

Graphique 3 : réduction du dosage en FeCl 3 , suite à l’introduction de coagulants 

organiques. ....................................................................................................... 26 

Graphique 4 : essais coagulants organiques, pointe estivale.................................................. 27 

Graphique 5 : dosage en Prosédim 45 45................................................................................ 27 

Graphique 6 : test du flux massique......................................................................................... 42 

Graphique 7 : courbe du flux massique ................................................................................... 43 

Graphique 8 : exploitation du flux massique ........................................................................... 44 

Graphique 9 : exploitation du flux massique ........................................................................... 46 

SIGLES 

DBO 5 : Demande Biologique en oxygène sur 5 jours 

DCO : Demande Chimique en oxygène 

D.O. : Déversoir d’Orage 

MES : Matières en Suspensions 

pH : Potentiel Hydrogène 

STEP : Station d’épuration 

STEU : Station de Traitement des Eaux Usées 

TAC : Titre Alacalimétrique Complet 

9

INTRODUCTION : 

La préservation de la ressource aquatique est un des enjeux fondamentaux de notre 

époque. L’augmentation des prélèvements et des rejets due à la croissance démographique et 

au développement économique menace de plus en plus la qualité et la quantité de cette 

ressource vitale. Un écosystème aquatique et ses usagers constituent un système complexe : 

un ensemble de nombreuses variables liées par des interactions. 

L’évolution de la réglementation européenne et française dans le domaine du 

traitement des eaux résiduaires urbaines implique, pour les agglomérations de plus de 2000 

Equivalents-Habitants, un rejet dans les eaux nécessitant au moins un traitement biologique 

de leurs eaux usées. En cas de rejet dans les eaux réceptrices sensibles à l’azote ammoniacal, 

ce traitement comprendra également une nitrification. 

En zone de montagne, le traitement des eaux par voie biologique reste cependant 

délicat à mettre en œuvre à cause de températures des eaux et de l’air très basses, de très 

fortes et rapides variations de charge dues à l’activité touristique et un espace foncier réduit. 

La solution technique apportée est la construction de station dite « physico-chimique/ 

biofiltration par cultures fixées. Après un prétraitement classique, ce type d'installation se 

caractérise par un étage de décantation primaire à rendement optimisé par addition de réactifs, 

suivi d'un second étage biologique très compact reposant sur l'utilisation d'une biomasse fixée 

sur un support granulaire lavable. Ce type de station se caractérise par son extrême compacité, 

qui facilite son intégration dans le site ainsi que la maîtrise des sources habituelles de 

nuisances (bruits, odeurs...). Ainsi par rapport à une boue activée classique, et à niveau de 

rejet équivalent, le gain en surface au sol peut souvent dépasser un facteur 2. 

La première installation est celle de Métabief (Doubs), construite par Degrémont en 1984. 

Situé au cœur des Alpes, le SIVOM de la Haute Vallée de l’Arve, regroupant les 

communes de Chamonix, les Houches, Servoz et Vallorcine, s’est doté depuis février 2004 de 

ce type d’installation. 

L’étude présentée ici vise à améliorer le traitement physico-chimique. 

Cette phase de traitement (introduction de produits chimiques pour permettre une 

décantation lamellaire) est essentielle .Elle permet une réduction des matières en suspension 

(garantie à 80% dans l’étude de marché de la STEU des Houches), un abattement de la DCO 

(garantie à 65% dans l’étude de marché de la STEU des Houches), de la DBO 5 (garantie à 

60% dans l’étude de marché de la STEU des Houches), de l’azote total (garanti à 15 % dans 

l’étude de marché de la STEU des Houches) et du phosphore total (garantie à 60% dans 

l’étude de marché de la STEU des Houches). 

Un dysfonctionnement de cette étape de traitement a des conséquences graves. 

L’arrivée de MES sur les biopurs conduit petit à petit à leur colmatage, ne permettant plus le 

traitement de la matière carbonée et de l’azote par la population bactérienne, en incapacité 

alors de vivre et de se reproduire, à cause d’un manque d’oxygène. 

Cette étape est donc fondamentale pour des traitements sur cultures fixées qui la 

précèdent. Il parait donc essentiel de parfaitement la maîtriser. 

1 

STEU de Chamonix –les Houches : optimisation du traitement physico-chimique. P.Machet, 2005, LDEF ENGEES

La problématique de l’exploitant est la suivante : dans un premier temps, c’est 

d’optimiser la consommation de réactifs et de connaître parfaitement les taux de traitement à 

adopter. Dans un deuxième temps, c’est limiter les départs de boues régulièrement observés 

sur les décanteurs 

La première partie de cette étude a donc été de mettre en place une série d’expériences 

permettant de trouver des dosages optimums en réactifs (chlorure ferrique et polymère). 

De nouveaux réactifs (polymères et coagulants organiques) sont ensuite testés. Ils doivent là 

aussi permettre d’améliorer le traitement et réduire le coût financier. 

Au-delà de ces expériences, la deuxième partie s’est attachée au fonctionnement des 

décanteurs lamellaires. Le but est simple : comprendre l’origine des départs de boues et 

amener des solutions techniques. Pour cela des études hydrauliques et massiques sont 

réalisées, le fonctionnement des décanteurs est suivi de manière précise grâce à la mise en 

place d’instrumentations. 

Une série de propositions est donc faite à l’exploitant, tout au long de ce document, 

pour améliorer le traitement physico-chimique. 

2 

STEU de Chamonix – les Houches : optimisation du traitement physico-chimique ; P.Machet, Sept.-2005, LDEF ENGEES

Préambule : présentation de la station de traitement des eaux 

usées. 

. 

Pour répondre aux exigences de protection environnementale, les communes de 

Chamonix, des Houches et de Servoz (regroupées dans le SIVOM de la Haute vallée de 

l’Arve), ont signé, via le président du SIVOM, la réalisation d’une nouvelle station de 

traitement des eaux usées en juin 2001. 

Située en aval des Houches, elle traite les eaux usées de Chamonix et des Houches, les 

travaux de raccordement de la commune de Servoz n’étant pas achevés. 

Cette station de traitement des eaux usées, ultra moderne, de type physico-chimique cultures 

fixées, a été réalisée par le constructeur Va Tech Wabag, aujourd’hui intégrée dans le groupe 

OTV.. Elle a été mise en service en février 2004. Cette station reçoit de très fortes variations 

de charges dues à une activité touristique très importante. 

Elle est exploitée par Lyonnaise des eaux France. La station n’est pas encore réceptionnée, 

Plusieurs documents internes ont servi de base à cette étude : Marché (2001), Dossier 

administratif (2001), Documents constructeur (2001), plan tel que construit (2001). 

3 


I. Donnée de base. 

Origine des effluents : l’effluent est domestique, il n’y a, sur les deux communes de 

Chamonix et des Houches actuellement raccordées, aucune industrie. 

Le réseau est de type unitaire, et reçoit, notamment en période estivale de très forts débits. 

Les ouvrages ont été dimensionnés à un horizon 2015, la population à prendre en 

considération apparaît dans le tableau ci-dessous. 

Communes 

Capacités 

d'accueil 

2015 

Taux d'occupation 

2015 

Population 

touristique 2015 Résidents 

Population totale 

du bassin 2015 

Eté Hiver Eté Hiver Eté Hiver 

Chamonix 62 130 68% 66% 42 228 41 006 10 450 52 698 51 456 

Les Houches 14 020 83% 67% 11 637 9393 2975 14 612 12 368 

Total 76 150 53 865 50 399 13 425 67 310 63 824 

Total raccordé pour un 

taux de raccordement de 

85% 57 213 54 250 

Tableau 1 : population raccordée. 

Les débits et les charges de pollution apparaissent ci-dessous. 

Paramètres 

Volume journalier de temps 

sec (m 3 /j) 

Débit moyen de temps sec 

(m 3 /j) 

Débit de pointe de temps sec 

(m 3 /j) 

Période de pointe Période de pointe Période creuse 

estivale 

hivernale 

16700 13530 7930 

696 564 330 

1100 1000 700 

DBO 5 (kg/j) 3880 3686 1319 

DCO (kg/j) 8170 7761 2778 

MeST (kg/j) 6170 5862 2098 

NTK (kg/j) 850 807 289 

Pt (kg/j) 170 162 58 

Tableau 2 : charges polluantes 

Un déversoir d’orage régule un débit maximum de 1825 m 3 /h. 

Le milieu récepteur est l’Arve, affluent rive gauche du Rhône, il draine un bassin versant de 

2080 m 2 .De sa source ( 2200 m d’altitude) jusqu'à Argentière, l’Arve constitue un véritable 

torrent avec un pente à 16%. Au niveau des Houches, sa pente s’affaiblit à 1 %.La qualité 

hydrobiologique est mauvaise, (5/20) en raison d’apports continus de fines, provocant le 

colmatage des habitats, la qualité piscicole révèle une habitabilité modeste. 

L’Arve bénéficie d’un contrat de rivière. Les niveaux de rejet sont ceux définis par le décret 

de 3 juin 1994, l’objectif sur ce tronçon étant d’arriver à une qualité 1B (confère annexe 1). 

4 


II. Présentation de la filière de traitement. 

La station fonctionne sur le traitement physico-chimique et traitement biologique par 

culture fixée. Le choix de cette filière de traitement s’appuie sur deux facteurs : 

- une très forte variation de charge due à une activité touristique prédominante dans la 

vallée 

- un espace foncier réduit, 

Le synoptique de la station est classé en annexe 2. 

II.1. Présentation de la filière eau. 

Le prétraitement comporte deux dégrilleurs de type « step screen » fonctionnant en 

parallèle. Les effluents traversent ensuite trois dessableurs déshuilleurs rectangulaires. Des 

racleurs de surface récupèrent les graisses et des racleurs de fond transfèrent les sables vers 

des trémies. Les graisses sont stockées puis incinérées, les sables sont lavés puis mis en 

décharge. 

Le traitement physico-chimique se fait sur trois files indépendantes, avec deux 

bâches de coagulation (25 m 3 chacune), une bâche de floculation et une de maturation (120 

m 3 ). 

L’injection du chlorure ferrique se fait au choix de l’exploitant dans l’une des trois bâches de 

coagulation. L’injection de polymère anionique peut soit se faire au niveau de la troisième 

bâche de coagulation, soit au niveau de la bâche de floculation. 

L’injection de chaux, qui rétablit la consommation de TAC due à l’injection du coagulant et 

aux eaux agressives, est nécessaire pour ne pas endommager le processus de nitrification. 

Elle se fait à dans le canal de répartition des décanteurs.. Son injection est calée par rapport à 

la mesure du pH en sortie du traitement physico-chimique. 

Le schéma ci-dessous reprend ces données. 

Coagulation Floculation Décantation lamellaire 

Chaux 

Chlorure ferrique Polymère AS 74 

Sonde pH 

Biologique 

Recirculation 

Figure 1 : le traitement physico-chimique. 

Extraction boues 

5 


Le traitement biologique est assuré par deux biofiltres carbones de 54m 2 , le 

garnissage est constitué de modules cubiques de lamelles PVC ondulé à passage vertical. 

L’arrivée de l’effluent se fait par le haut. Chaque biofiltre est aéré par un suppresseur 

spécifique. 

Six biofiltres de 63 m 2 chacun permettent de traiter ensuite l’azote, ils sont remplis sur 

quatre mètres de hauteur d’un matériau granulaire type biolite. Ils sont alimentés à co-courant 

ascendant en air et en eau à traiter. Ces biopurs sont représentés ci-dessous. 

Les biopurs sont lavées par injection d’air et d’eau. Les eaux boueuses sont récupérées dans 

une bâche et renvoyées dans le canal de répartition des décanteurs (débit de pompe 220m 3 /h). 

Milieu naturel 

Effluent décanté 

Biopur AZOTE 

Biopur CARBONE 

Figure 2 : la filière biologique 

La file eau figure en annexe 3. 

II.2. Présentation de la filière boue 

Les boues extraites des décanteurs sont récupérées dans une bâche de 20 m 3 , puis 

dirigées vers deux tambours d’épaississement, prévus l’un en secours de l’autre. 

La déshydratation est assurée par deux centrifugeuses. Là encore, les machines ne peuvent 

fonctionner simultanément. Au niveau des tambours et des centrifigeuses, un polymère 

cationique est introduit, le CS 239 HP. Le dosage varie entre 2 et 8 kg de polymère par tonne 

de matière sèche. 

Les boues sont ensuite envoyées vers un sécheur à couche mince puis sécheur à bandes. 

Les boues ont alors une siccité de 65% et sont dirigées vers l’incinération. 

Actuellement, l’exploitation du sécheur thermique est en cours de réception. 

La file boue est en annexe 4. 

6 


II.3. Présentation de la filière de traitement de l’air. 

Pour s’intégrer parfaitement dans le site et supprimer toute gêne pour les riverains, une 

désodorisation par lavage chimique sur 2 tours permet de traiter un débit d’air vicié de 

50 000Nm 3 /h provenant de tous les ouvrages couverts. 

Etage acide 

(NH 3 , Amines) 

Etage basique-oxydant 

(H 2 S) 

Air vicié 

Purge 

Acide Sulfurique Soude 

Figure 3 : la filière traitement de l’air 

L’annexe 5 est une planche photographique de la station. 

Purge 

Eau de javel 

II.4. Justification du choix de la filière. 

En terme de traitement des eaux usées, les zones de montagne ont une réelle 

spécificité. Les stations doivent répondre à plusieurs contraintes : 

- variations importantes des charges, dues à une activité touristique primordiale 

- températures extérieures très basses, 

- une pression foncière très importante. 

Ces conditions expliquent la difficulté technologique à mettre en place des traitements 

biologiques. Ainsi, la plupart de ces stations sont uniquement dotées d’un traitement physicochimique 

(pré traitement, coagulation, floculation, décantions lamellaire). 

Pour répondre à la nouvelle réglementation sur l’eau (loi sur l’eau 92), concernant notamment 

la mise en place d’un traitement par nitrification, les constructeurs ont développé, derrière le 

traitement physico-chimique la mise en place de biofiltres (cultures fixées sur support fin). 

Les rendements du traitement physico-chimique ont donc été revus à la baisse. 

Les avantages de ces biofiltres sont nombreux (Veron 1998) : 

- une qualité et une stabilité exceptionnelle de traitement, (FNDAE 1995) ; 

- une insensibilité aux variations de charges (FNDAE 1995), avec la possibilité de 

préparer l’arrivée de fortes charges (Canler et al., 2003), 

- pas de présence de clarificateur, en raison de la qualité de l’effluent sortie biofiltre, 

donc pas de problème de mauvaise décantation des boues (Etude inter-agence n°27) ; 

7 


- un gain de place : les volumes mis en œuvre sont réduits, du fait essentiellement de 

l’absence de clarificateur. De plus, à qualité de traitement équivalente, un biofiltre 

requiert un volume trois fois plus petit qu’une boue activée (Pujol et al. 1996). e 

- un gain de temps, avec des vitesses de réaction élevées des bactéries fixées permettant 

des temps de séjours moins importants. 

En terme d’inconvénients, on notera : 

- une maîtrise du colmatage et production de boues non stabilisées : la filtration est 

associée à une production de biomasse en excès, impliquant un encrassement 

progressif des biofiltres. Les séquences de lavages sont donc déterminantes pour un 

bon fonctionnement. Ces eaux de lavages (eaux boueuses sont soit stockées soit 

renvoyées en tête dans le cas d’un traitement physico-chimique), 

- un coût énergétique élevé, à cause des lavages (Satin et al., 1995), 

La mise en place de décanteurs lamellaires (permettant là aussi un gain énorme de 

place) et de biofiltres, permet d’avoir une station d’épuration ultra compacte, sur plusieurs 

niveaux, entièrement couverte et entièrement désodoriser. L’unique inconvénient de cette 

installation est un coût de l’exploitation relativement élevé. 

De plus, l’ensemble des ouvrages de la station est isolable. Ainsi, à faible charge, il est 

tout à fait possible de n’avoir que deux dessableurs déhuilleurs et deux décanteurs en 

fonctionnement. Il est obligatoire de n’avoir que trois biofiltres azotes en fonctionnement 

simultané. Ces possibilités de fonctionnement permettent à l’exploitant de pouvoir réaliser 

facilement des opérations de maintenance et de faire des économies de réactifs, et de 

consommation d’énergie. 

8 


Depuis sa mise en service en février 2004, la station d’épuration à connu quelques problèmes 

de mise en route. Actuellement, le point délicat reste le traitement physico-chimique. Le 

souhait de l’exploitant est de voir améliorer cette partie du traitement, on s’intéresse donc à 

l’optimiser. 

Par le terme optimisation, les études s’articulent autour de deux points : 

- optimisation en terme de dosage des produits actuels : il faut doser au plus juste les 

produits pour allier rentabilité économique et bon fonctionnement de l’étage physicochimique. 

- Mise en place de test de performance sur de nouveaux produits pouvant améliorer le 

traitement, tout en diminuant le coût de fonctionnement. 

Première partie : Optimisation du traitement chimique 

Afin d’optimiser le traitement chimique sur la station de traitement des eaux usées de 

Chamonix – Les Houches, trois voies sont explorées : 

- optimisation du dosage du chlorure ferrique et en polymère 

- essai de nouveaux polymères 

- essai de nouveaux coagulants. 

L’objectif en terme de dosage est de respecter le marché, c'est-à-dire permettre 80% 

d’abattement de MES et 65% d’abattement de DCO. 

Pour arriver à cet objectif, une étude bibliographique en terme de génie du processus 

physico-chimique est réalisée. 

Ensuite, une série d’expériences, via la méthode des jar tests, permet de tester l’ensemble des 

réactifs. L’efficacité des produits et des dosages est contrôlée par des mesures de MES, DCO, 

NH 4 + et PO 4 - grâce à des micro-méthodes. 

9 


I. Processus élémentaire du génie physico-chimique et présentation de la 

filière physico-chimique (d’après le mémento technique de l’eau). 

Le principe du traitement physico-chimique des eaux usées est le suivant : 

Il s’agit d’éliminer la pollution dissoute et particulaire par action de réactifs chimiques. Ces 

réactifs vont favoriser le passage de la forme dissoute des polluants à une forme particulaire 

insoluble dans l’eau. Les matières polluantes devenues insolubles seront éliminées par 

décantation. 

Deux phases sont donc nécessaires : une phase chimique (ajout de réactifs) et une phase 

physique (séparation des solides et de l’eau à traiter, c’est la phase de décantation). 

Ce principe du traitement physico-chimique s’appuie sur le schéma suivant : 

Coagulation Floculation Décantation 

Figure 4 : le principe de la décantation lamellaire 

Les matières éliminées sont les suivantes : 

- les matières en suspension : matières d’origine organique (débris) ou minérale (sable, 

limon….). Elles représentent la fraction naturellement décantable de taille comprise entre 

1Ym à 1 mm et plus. 

- les matières colloïdales : de même origine que les matières en suspension, mais de 

taille inférieure (50 à 500nm). Elles représentent la fraction colloïdale de la DCO, DBO5, de 

l’azote Kjeldahl et du phosphore total non particulaire. La décantation naturelle de ces 

matières est lente (de 2 à 200 ans), il faudra donc provoquer leur insolubilisation pour pouvoir 

les éliminer par décantation ; 

- les matières dissoutes, de taille comprise entre0,5 et 100 nm. La décantabilité de ces 

matières est nulle, on comptera sur un réactif chimique pour favoriser le passage d’une phase 

liquide à une phase solide. 

La phase de traitement chimique est détaillée ci-dessous, le traitement physique sera 

abordé dans la troisième partie. 

I.1.La coagulation et la floculation : 

Ces procédés permettent de faciliter l’élimination des MES et des colloïdes en les 

rassemblant sous forme de flocs. 

L’agglomération des colloïdes dépend de la nature de l’effluent, de la concentration des flocs, 

de la matière organique, des organismes, du pH, de la température et évidement des doses de 

coagulants et de polymère. (Burdan et al. 1990). 

10 


I.1.1. La coagulation 

C’est un processus de déstabilisation des suspensions colloïdales. Le but est de 

neutraliser les charges des particules des colloïdes pour favoriser la formation d’un 

agglomérat. 

Il s’appuie sur la présence de deux grands types de forces (Deryagin et al, 1941 ; 

Verwey et al. 1948) : 

- forces de Van Der Vaals (FA), force d’attraction gravitationnelle, liées à la 

surface spécifique, à la masse des colloïdes et à la nature du milieu. 

- forces de répulsions électrostatiques (FR), liée à la charge superficielle des 

colloïdes et donc à leur potentiel Zêta (négatif). 

Dans les eaux naturelles, les forces de répulsion sont supérieures aux forces 

d’attraction, d’où la stabilité des suspensions colloïdales. 

Pour déstabiliser ces complexes, il faut diminuer les forces de répulsion en injectant 

un coagulant qui va neutraliser les charges superficielles des colloïdes, lors d’un brassage 

régulier de l’effluent. 

Les coagulants : 

Les coagulants utilisés peuvent être soit : 

- des coagulants minéraux : se sont des sels métalliques, des cations trivalents 

avec un minimum de solubilité aux environs de pH 7 : il s’agit soit de sels 

d’aluminium (réaction globale : Al 3+ + 3HCO - 3 Al (OH) 3 + 3CO 2 ) et des 

sels de fer (réaction globale :Fe 3+ + 3HCO - 3 Fe(OH) 3 + 3CO 2 ). Les 

précipités de phosphate ferrique seraient ceux qui décantent le mieux, le 

chlorure ferrique permettrait donc une meilleure épuration. Il est 

fréquemment utilisé en Europe (Moritz C. 2004). 

- des coagulants organiques de synthèse, à caractère cationique, de masse 

moléculaire moyenne. Ils sont utilisés en remplacement total ou partiel d’un 

coagulant minéral. Ils permettent de modifier très faiblement le pH 

(contrairement au premier) car ils apportent très peu de salinité, et donc de 

réduire le volume de boue produite. 

I.1.2. La floculation 

C’est l’agglomération des particules (préalablement déchargées) en microflocs par 

pontage, soit par des hydroxydes résultants de l’hydrolyse du coagulant minéral soit des 

macro molécules du polyéléctrolyte cationique. Les chaînes de polymère sont absorbées sur 

les particules. Le bon dosage en polymère consiste à trouver la bonne surface d’attache du 

polymère sur la particule (Gregory, 1993). Les microflocs s’agrègent ensuite en flocons plus 

volumineux et décantables, le floc (Mémento de l’eau, 10 èm éd.). Il faut une agitation plus 

lente qu’en coagulation pour former des flocs 

Outre le dosage, il existe donc une difficulté supplémentaire dans l’étape de 

floculation : trouver la bonne vitesse d’agitation : suffisante pour former un floc, pas trop 

rapide pour ne pas détruire le floc (Kawamura 1996). 

11 


Les floculants : 

Il existe là aussi plusieurs types de floculants 

- les floculants minéraux (silice activée, silico aluminate) 

- les floculants organiques ou polymères naturels, tels que les alginates et les 

amidons ; 

- les floculants organiques de synthèse, ou polymères les plus utilisés et classés 

selon leur ionicité (anioniques préconisés pour les eaux fraîches et diluées, 

neutres et cationiques pour les eaux concentrées et septiques).Ce sont les plus 

utilisés. Le choix du polymère et du dosage est déterminé par Jar-test. Le 

poids moléculaire du polymère joue un rôle important dans le lestage du floc. 

Il faut que ce poids moléculaire soit assez important pour être capable de 

capter les MES et de former un floc gros, sans toutefois former un floc à forte 

porosité et peu dense qui décante mal. 

II. Optimisation du dosage en chlorure ferrique : 

Pour tester le dosage optimum en chlorure ferrique, la méthode des jar tests est 

utilisée. Le détail du mode opératoire figure en annexe 6. 

Les expériences sont répétées en période creuse (mai et juin) et en période de pointe estivale 

(juillet et août). Pour vérifier que les dosages proposés permettent bien les abattements du 

marché, les MES et la DCO sont mesurées. 

Après validation des résultats, les dosages sont directement appliqués au traitement. 

Sur la station des Houches, il est possible de fractionner le dosage en 5 plages horaires 

(détermination des plages et des concentrations), toutes asservies au débit entrant. 

L’exploitant ne possède pas un suivi très clair de ces dosages en chlorure ferrique. Ce travail 

doit aussi permettre de mettre à disposition des agents un suivi précis des dosages. 

Intérêt du dosage optimum. 

Le marché de la station prévoit un dosage en chlorure ferrique de 30 mg/l en période 

creuse, 45 mg/l en pointe estivale et 55 mg/l en pointe hivernale. Dans un premier temps, il 

importe de se rapprocher des closes du marché. 

Le respect d’un bon dosage en chlorure ferrique permet d’obtenir une bonne 

floculation, par là même une bonne décantation. Les matières en suspension arrivant sur les 

biofiltres sont donc limitées, évitant ainsi leur colmatage. 

Le surdosage est responsable d’une dépense économique non négligeable en réactif, 

une chute du pH entraînant une surconsommation de la chaux. La production de boue 

physico-chimique se voit aussi augmenter. L’excès de chlorure ferrique conduit à un dépôt sur 

les biofiltres. 

Le sous -dosage ne permettra pas la formation d’un floc. Le décanteur ne pourra donc 

pas assurer sa fonction. 

Le détail des résultats du dosage en chlorure ferrique (période creuse et pointe estivale) sont 

disposés en annexe 7. 

12 


II.1. En période creuse. 

Les mesures se déroulent du 27 mai au 3 juin. et quelques dates début juillet. Les 

paramètres analysés sont le floc (noté de 1 à 5), le surnageant (noté de 1 à 5). Afin de valider 

ces observations, la DCO et les MES sont analysées sur l’effluent brut et le surnageant, dans 

le but de vérifier le respect de l’abattement. 

Les flux entrant sur la station sont les suivants : 

Flux 

DBO DCO MES NK N-NH4 N-NO2 N-NO3 Pt 

kg/j kg/j kg/j kg/j kg/j kg/j kg/j kg/j 

852 2101 1583 248 151 2 9 28 

Tableau 3 : flux entrant sur la STEU en période creuse. 

Le dosage actuel de la station en chlorure ferrique est le suivant : 

Plage horaire 00H00 8H30 10H00 15H00 17H30 00H00 

Dosage 20 mg/l 30 mg/l 40 mg/l 40 mg/l 35 mg/l 

Tableau 4 : dosage actuel en chlorure ferrique 

Ces dosages respectent les 30mg/l du marché. 

Ne disposant pas d’un préleveur automatique pour réaliser des échantillons moyens, des 

échantillons ponctuels sont prélevés en entrée coagulation, à heures fixes : 

- 8 : 30, correspondant à une faible charge 

- 14 :00, correspondant à une forte charge 

- 17: 00, correspondant à une moyenne charge. 

Durant cette période, on observe une phase très peu chargée (la nuit et le matin jusqu'à 

environ 11 h00), et une période plus dense l’après midi, jusqu'à environ 22 h00) : 

Sur les plages horaires étudiées, les dosages en chlorure ferrique sont stables, des facteurs 

extérieurs ont une grande influence : 

- la présence de matière de vidange (fosse septique, boue biologique de certaines STEP), et 

des centrats, sont responsables d’une augmentation de dosage ; 

- la pluie permet de réduire très fortement les dosages, la minéralité de l’effluent peut 

atteindre lors d’un épisode pluvieux 97% ; 

- la présence des eaux boueuses permet de réduire les doses de chlorure ferrique en jar 

tests, ce phénomène n’est pas du tout confirmé sur le terrain. En effet, malgré la charge 

polluante supplémentaire, ces eaux de lavages semblent contenir du chlorure ferrique et 

du polymère (il n’est actuellement pas possible de quantifier ces doses). Les lavages se 

déroulent entre 7 et 9 heures pour les biopurs carbones et entre minuit et 4 heures du 

matin pour le biopurs azotes 

13 


II.1.1.Dosage à 8 :30. 

Le dosage en chlorure ferrique varie entre3 et 6 mg/l. Ce taux de traitement est faible, 

cependant, il ne parait pas envisageable de totalement supprimer ce coagulant, comme cela est 

parfois le cas sur certaines stations de traitement. 

Tout au long de l’expérience, les concentrations sont restées stables et donc nettement 

inférieures au dosage actuel. Un dosage à 10 mg/l semble suffisant, contre 20 mg/l 

actuellement. 

II.1.2.Dosage à 14 h 00. 

C’est à cette période de la journée que l’effluent semble le plus chargé ; 

Les dosages en chlorure ferrique varient entre20 et 35 mg/l (la moyenne est de 27 mg/l)/ 

La valeur minimale est de 18 mg/l (pluie). La valeur maximale est enregistrée le 26 mai, elle 

est considérée comme un artefact. 

La plupart des valeurs varient autour de 30 mg/l ; c’est donc le dosage conseillé/ 

Les dosages préconisés sont donc 25% en deçà de ceux actuellement en place. 

II.1.3.Dosage à 17 : 00 : 

Le dosage moyen est de 34 mg/l. Des valeurs très importantes sont trouvées : le 19 

mai, (55 mg/l) Cette valeur ne peut s’expliquer ni par la présence de matières de vidange, ni 

par le retour d’eau boueuse, de centrat ou de la fosse toutes eaux. Cette valeur sera donc 

considérée comme un artéfact. 

Le 25 mai, 45 mg/l de chlorure ferrique sont nécessaires par obtenir une bonne floculation. 

Cette valeur s’explique par la vidange des boues de l’ancienne STEP de Chamonix. 

Le dosage le plus fréquent est de 40 mg/l, c’est celui en place actuellement. Les valeurs 

minimales sont obtenues en temps de pluie. 

Le tableau suivant résume l’ensemble de ces analyses : 

PERIODE CREUSE : DOSAGE EN CHLORURE FERRIQUE 

HEURE JAR TEST PRECONISE ACTUEL 

08:30 de 3 à 6 mg/l 10 mg/l 20 mg/l 

14:00 de 18 à36 mg/l 30 mg/l 40 mg/l 

17:00 de 18 à 54 mg/l 40 mg/l 40 mg/l 

Tableau 5 : dosage en chlorure ferrique, période creuse 

II.1.4. Analyse des résultats. 

En période creuse, le dosage en chlorure ferrique est légèrement supérieur sur le 

terrain par rapport aux expériences. Plutôt que de parler de surdosage ou de 

surconsommation, la différence observée est sans doute due : 

- aux incertitudes des expériences, les jar tests ont tendance à minimiser les dosages, 

- à l’application sur le terrain : points d’injections du chlorure ferrique, vitesse de rotation 

des agitateurs, fiabilité des débits pompe de chlorure ferrique… 

14 


D’autre part, les dosages en fin de journée sont plus importants qu’à 14 h 00, alors que les 

débits sont inférieurs. Pour justifier ce dosage, il parait judicieux d’analyser la minéralité de 

l’effluent. 

Etude de la minéralité de l’effluent : 

Du fait de la nature du réseau (unitaire, traversant de nombreuses gravières,) et de la 

nature des pluies (orages de montagne), l’effluent est riche en matières minérales très fines 

qui ne sont pas retenues par les déssableurs. C’est ce qui peut expliquer les faibles dosages en 

chlorure ferrique du marché. 

Les prélèvements ont lieu le 27 juin et le 6 et 7 juillet, ils sont réalisés après déssableur. Les 

résultats sont fournis par le laboratoire LAEPS (NF EN 12879). : 

% 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

Etude de la minéralité de l'effluent 

08:30 14:00 16:00 16:30 14:00 16:00 Heure 

% fraction minérale %fraction organique 

Graphique 1 : minéralité de l’effluent 

Ces analyses confirment donc la minéralité de l’effluent (54% de fraction minérale) 

en sortie déssableur. La moyenne est de 32 % en entrée station pour un réseau unitaire. 

D’autre part, c’est bien en fin d’après midi que l’effluent est le plus organique, il parait donc 

logique que c’est à cette période de la journée ou le traitement en chlorure ferrique est le plus 

élevé. Parallèlement, le débit en fin d’après midi est moins élevé, le réseau draine donc moins 

d’eau parasite. 

Conclusion : 

Le dosage en chlorure ferrique mis en place par l’exploitant sur cette période est 

parfaitement adapté. 

II.2. En pointe estivale. 

Les flux entrants sur la station sur cette période sont les suivants : 

Flux 

DBO DCO MES NK N-NH4 N-NO2 N-NO3 Pt 

kg/j kg/j kg/j kg/j kg/j kg/j kg/j kg/j 

1986 3707 2694 494 388 9 60 

Tableau 6 : flux entrants, pointe estivale 

15 


Ces flux sont doublés par rapport à la période creuse. C’est à cette période que la 

station reçoit les eaux les plus concentrées. L’exploitant doit donc être capable de faire 

fonctionner la station à son débit nominal. Les dosages en réactifs sont donc primordiaux sur 

cette période. Sur cette période se déroulent des essais de garantie pour la réception de la 

station par le maître d’ouvrage. 

Les jar- tests se déroulent du 26 juillet au 17 août. 

Durant cette période, la forte charge est du 9 août au 16août. Les dosages sont 

considérablement augmentés (pic). 

Là encore, les échantillons sont pris ponctuellement à 8H30, 9H30, 14H00 et 17H00. 

L’exploitant dispose de très peu de données quant à ces dosages sur cette période en 2004. 

L’optique est donc cette fois différente: les essais en jar test vont permettre de caler 

directement les taux de traitement sur la station. L’application des dosages en jar tests sousestime 

les concentrations appliquées sur la station. Ce phénomène est très amplifié durant le 

pic de charge. 

Les matières de vidanges, les eaux boueuses et la pluie ont les mêmes conséquences 

sur le dosage qu’en période creuse. Les lavages sont plus fréquents (les 6 biofiltres azote 

fonctionnent la journée), et les eaux boueuses beaucoup plus chargées. Ils provoquent 

quasiment systématiquement des départs de boues sur les décanteurs. Deux hypothèses 

peuvent expliquer ce phénomène : 

- augmentation subite des débits, les pompes de refoulement sont de 220 m 3 /h, 

- augmentation subite des charges. 

Il parait difficile de trancher parmi ces deux hypothèses. Les réglages sur le terrain mettent en 

évidence que l’augmentation du dosage en polymère permet de limiter ces départs de boue. 

L’augmentation subite de la charge aurait donc une influence sur le flux massique, 

provoquant ainsi des départs de boue 

II.2.1.Dosage avant 9H30 : 

Les dosages restent faibles. Ils varient entre 6 et 12 mg/l, ils sont inférieurs à 10 mg/l 

avant le 9 août. Du 9 au 16 août, des dosages sur le terrain à 40 mg/l seront nécessaires : la 

charge polluante arrive plus tôt sur la station et le retour des eaux de lavages entraînent une 

floculation difficile et des départs de boues quasiment systématiques dans les décanteurs. 

II.2.2.Dosage à 10H00 : 

A partir de 9H30, la charge entrante augmente rapidement (confère résultats de 

l’analyse bi-horaire en annexe 8). Le dosage se situe vers 30 mg/l en moyenne en jar testpour 

50 mg/l appliqués sur le terrain. 

C’est sur cette période que le retour d’eaux boueuses (lavages de biopurs C) provoque des 

départs d boues. 

On ne constate pas de différence de dosage sur la période la plus chargée à cause sans doute 

de l’influence primordiale des eaux boueuses. 

16 


II.2.3.Dosage à 14 h 00 : 

Les essais sont réalisés entre 12 h 00 et 15 h30 ; sur cette tranche horaire, les dosages 

sont importants. La très forte charge, observée du 9 au 16 août, est très bien matérialisée. 

D’un dosage de 12 à 24 mg/l (40 mg/l appliqué), on passe rapidement à 48 mg/l (70 mg/l. 

appliqué). 

II.2.4. Dosage à 17 h 00 : 

D’une manière générale, le dosage sur cette période de fin d’après midi est stable. Un 

dosage de 50 mg/l en très forte charge contre 40 mg/l en forte charge est appliqué. 

L’ensemble de ces résultats est figuré ci-dessous : 

POINTE ESTIVALE : DOSAGE EN CHLORURE FERRIQUE 

Du 26/07 au 8/08 Du 9/08 au 17/08 

Heure Jar test Appliqué Jar test Appliqué 

08:30 6 à 9 mg/l 20 mg/l 12 mg/l 40 mg/l 

10:00 24 à 30 mg/l 50 mg/l 30 mg/l 50 mg/l 

14:00 12 à 24 mg/l 40 mg/l 24 à 48 mg/l 70 mg/l 

17:00 24 mg/l 40 mg/l 30 à 36 50 mg/l 

Tableau 7 : dosage en chlorure ferrique, pointe estivale 

Conclusion : 

Comme nous l’avons déjà constaté pour la période creuse, les jar tests minimisent les 

dosages en chlorure ferrique. L’écart est cependant considérable sur les période les plus 

chargées. Outre les écarts habituels entre terrain et laboratoire, le fait de travailler sur des 

échantillonnages ponctuels peut aussi expliquer ces différences. En effet, sur cette période, les 

retours d’eaux de lavages, des centrats et de la fosse toutes eaux sont beaucoup plus chargées 

qu’en période creuse. 

Durant cette période, les dosages optimums sont beaucoup plus pointus, et nécessitent 

un suivi constant des décanteurs. 

17 


Conclusion générale sur le dosage en chlorure ferrique : 

D’une manière générale, la qualité de l’effluent implique des dosages en chlorure 

ferrique relativement bas, même sur la période la plus chargée. Ainsi, la décantation 

lamellaire est perçue comme un prétraitement, le rôle épuratoire des biofiltres est 

primordial. 

Il apparaît aussi que la forte minéralité de l’effluent permet de réduire ces consommations en 

chlorure ferrique. En pointe estivale il parait essentiel de suivre régulièrement la charge 

polluante entrante afin d’adapter au mieux le dosage. 

Le suivi permanant des dosages à permis de réduire la consommation de chlorure de 34 % au 

mois de juin, 40 % au mois de juillet et 25 % au mois d’août (calculé d’après le taux de 

traitement mensuel issu des livraisons de chlorure ferrique). Ramené au débit entrant, le gain 

économique est d’environ 15 000 euros. (Note de calcul en annexe 9). 

Proposition d’amélioration : 

1/ Pompage du chlorure ferrique : 

Le traitement en chlorure ferrique a un rôle primordial, c’est pour cela que le moindre 

problème d’alimentation (désamorçage des pompes, plus de stockage) a pour conséquence un 

encrassage très rapide des décanteurs. En période de pointe estivale, cet encrassement ne peut 

être récupéré. 

Ces désamorçages de pompes de chlorure ferrique ont été constatés fréquemment en 

période de pointe estivale. Ils sont dus soit à des encrassements des clapets soit à des 

difficultés de pompages dans la cuve (les pompes doseuses de chlorure ferrique sont en dessus 

du 1/3 de la cuve de stockage, rendant ainsi le pompage difficile lorsque la cuve n’est pas 

pleine). 

Au vu des difficultés de pompage, il serait intéressant de pouvoir alimenter les pompes 

doseuses de chlorure ferrique par gravité, en plaçant un bac de rétention au dessus de ces 

pompes. Ce bac serait alimenté par une pompe suffisamment puissante pour pouvoir pomper 

la totalité de la cuve. 

2/ Point d’injection : 

Il serait intéressant de tester différents points d’injections du chlorure ferrique, 

notamment d’approcher celui-ci plus près de l’hélice d’agitation, voire une injection du réactif 

au niveau de l’hélice. 

3/ Suivi des dosages : 

Le suivi des dosages en chlorure ferrique se fait actuellement avec « un journal de 

bord » ; il est cependant bien difficile de retrouver des dosages. 

Il serait judicieux d’avoir à disposition les dosages types pour certaines périodes de l’année 

(définies précisément) 

- période creuse (octobre, novembre, mi-décembre) 

- période transitoire (septembre, avril, fin juin) 

- période de pointe (fin décembre, janvier, février, mars, juillet et août). 

De plus, il est nécessaire de vérifier très régulièrement le taux de traitement sur le terrain à 

celui de la télésurveillance (débit des pompes de chlorure ferrique). 

18 


III. Optimisation du traitement en polymère. 

De la même manière, il est important de connaître les valeurs optimums de dosage en 

polymère. Le polymère actuellement utilisé est le polymère Prosédim® AS 74 

(commercialisé par la société Nalco). Le mode opératoire figure en annexe 6. 

Dans un deuxième temps, de nouveaux polymères sont testés (tous commercialisés par la 

société Nalco). Un large échantillon de polymères est testé (une vingtaine environ). Les trois 

plus performants vont subir une expérimentation plus poussée. 

Intérêt de l’optimisation du dosage en polymère : 

Un sous dosage en polymère est responsable de la non formation de flocs. 

Un surdosage va avoir des conséquences graves : le polymère va colmater rapidement les 

biofiltres, via les buses d’air process et d’air de lavages, créant ainsi des zones de passages 

préférentiels de l’air et limitant ainsi le développement bactérien aérobie. Ce phénomène va 

être rapidement accéléré car le colmatage des buses d’air de lavages, va diminuer l’effet des 

lavages. De plus, les boues chargées de polymère eau vont ensuite entrer en contact avec le 

polymère boue (Prosédim® CS 239 HP, cationique). Ces deux polymères ont des effets 

antagonistes. Des boues chargées de polymère eau pourront très difficilement être 

déshydratées par les tambours et les centrifugeuses. Le surdosage entraîne aussi le formation 

de flocs volumineux, qui auront tendances à boucher les lamelles des décanteurs/ 

Les résultats précis sont en annexe 10. 

III.1. Optimisation du dosage du polymère Prosédim® AS 74 en période creuse. 

Parallèlement aux dosages en chlorure ferrique, les dosages en polymères sont testés. 

Les essais se déroulent du 6 mai jusqu’au 3 juin et le 4, 5 6 juillet, les échantillons sont 

prélevés à 9 h 00, 11 h 00, 14 h 00 et 17 h 00. 

Les dosages actuels sont les suivants : 

Plage horaire 00H00 8H30 10H00 15H00 17H00 00H00 

Dosage 0,7 mg/l 0,9 mg/l 1,3 mg/l 1,3 mg/l 0,9 mg/l 

Tableau 8 : dosage en polymère, période creuse 

D’une manière générale, on constate que les dosages optimums en polymère varient 

très peu au cours de la journée, et ce malgré l’évolution de charge, contrairement au chlorure 

ferrique. Ainsi, au vu des résultats expérimentaux, un dosage de 0,8 mg/l est préconisé 

quelque soit l’heure de la journée. 

Cependant, les essais sur le terrain ont montré que les réglages mis en place ne 

pouvaient pas être diminués. Des essais ont été réalisés pour avoir un dosage de 1 mg/l de 

10 h 00 à 17 h 00 ; la floculation est très mauvaise. Les dosages préconisés sous estiment là 

encore les essais sur le terrain. 

La présence de matière de vidange semble avoir très peu d’influence sur le dosage en 

polymère, les eaux boueuses provoquent une augmentation du dosage, la pluie engendre une 

baisse immédiate du dosage. 

19 


III.1.1.Dosage à 8 h 30 : 

Le dosage appliqué en chlorure ferrique est de 6 mg/l. 

Les valeurs trouvées sont stables et toujours comprises entre 0,5 mg/l et 0,8 mg/l. Les pics à 

0,8 mg/l correspondent aux échantillons contenant des eaux boueuses. 

Pour plus de sécurité, un dosage de 0,8 mg/l est préconisé sur cette tranche horaire. Ce 

dosage est proche de celui appliqué. 

III.1.2.Dosage de11 h 00 : 

Le dosage appliqué en chlorure ferrique est de 6 mg/l. Là aussi, les essais en jas tests 

conduisent à des dosages en polymère parfaitement stables : toujours égaux à 0,8 mg/l, avec 

une exception à 1 mg/l, le 11 mai. 

Le dosage préconisé est donc logiquement de 0 ,8 mg/l. Cette valeur est bien inférieure aux 

dosages actuels (1,3 mg/l). 

III.1.3.Dosage de 14 h 00 : 


Les valeurs sont comprises entre 0,8 mg/l et 0,4 mg/l. Un seul essai donne un dosage à 1 

mg /l, le 9 mai. Le dosage préconisé est donc de 0,8 mg/l, pour 1,3 appliqué. 

Là aussi, le dosage actuel est très largement supérieur aux essais. 



La valeur du 8 mai est très supérieure aux autres mesures. Cette valeur est donc exclue soit à 

cause d’une erreur expérimentale soit par ce que la qualité de l’effluent a brusquement changé 

ce jour là à cette heure là. 

Le 7 juillet, un dosage de 0,2 mg/l est suffisant à l’obtention d’un floc. Cette valeur est à 

rapprocher de celle trouvée à 14 h00 ce même jour (basse aussi). De fortes pluies, engendrant 

une dilution importante de l’effluent peuvent expliquer ces dosages. 

Conclusion : 

Les traitements expérimentaux sont tous inférieurs aux traitements actuels : de 11% à 

9h00, de 38% à 11h00 et 14h00 et de 33 % à 17 h 00. 

Des essais ponctuels montrent qu’il n’est pas envisageable de diminuer ces dosages. 

20 


III.2. Optimisation du dosage du polymère Prosédim® AS 74 en pointe estivale. 

De même que pour le chlorure ferrique, la station n’a aucune archive de ces dosages 

de l’année 2004. Les essais en jar tests serviront donc directement sur le terrain. 

Les échantillons sont prélevés à 10 h 00, 14 h 00 et 17 h 00. Les essais ont lieu du 25 juillet au 

12 août. 

Il apparaît tout d’abord que les dosages sont très stables et constants sur les différentes 

plages horaires. Pour tenter d’expliquer cette stabilité le mode expérimental a été revu. Ainsi, 

une dilution supplémentaire est apportée au polymère pour ainsi s’affranchir des erreurs dues 

aux volumes introduits dans le jar test. Cette méthode n’apporte aucune amélioration. 

D’autre part, il apparaît une très forte différence de dosage entre les expériences en 

laboratoire et leurs applications sur le terrain. Plusieurs voies sont à exploiter pour expliquer 

ce phénomène, qui a tendance à remettre en cause la validation des jar tests pour le dosage en 

polymère : 

- le point d’injection du polymère n’est certainement pas le plus optimum. En effet, il est 

injecté dans le troisième bac de coagulation, le long de la paroi, dans une zone peu agitée. 

- le polymère ne subit aucune dilution en ligne, alors que cela est techniquement possible. 

Une post dilution pourrait favoriser le mélange du polymère ; 

- la vitesse d’agitation des hélices des floculateurs n’est pas variable. Actuellement, le 

brassage s’effectue à 30 t/min, cette valeur semble relativement élevée. 

Les dosages réalisés en jar tests indiquent que l’augmentation de la charge lors de la période 

du 9 au 16 août n’a pas d’influence, alors que sur le terrain une augmentation nette est 

nécessaire. Les dosage préconisés sont même légèrement inférieurs à ceux trouvés en période 

creuse. 

Le détail des résultats apparaît en annexe 10, en voici un résumé : 

III.2.1. Dosage à 10 h 00 : 

Le dosage à cette heure est parfaitement stable est égal à 0,5 mg/l. 

Les essais sur le terrain montrent que le dosage minimum est de 1,1 mg/l jusqu’au 8 août et 

1,3 mg/l au-delà de cette date. 


Là encore, les concentrations varient entre 0,5 et 0,8 mg/l. alors qu’il est nécessaire 

d’adopter un dosage entre 1,5 et 1,8 mg/l. La différence est donc considérable. 

III.2.3.Dosage à 17 h 00 : 

Le dosage est parfaitement stable à 0,5 mg/l ; en réalité, il faut 1,2 mg/l de polymère 

pour obtenir une bonne floculation et une bonne décantation jusqu’au 8 août et 1,5 mg/l au 

dela. Il existe donc un facteur de trois entre les essais en laboratoire et la réalité du terrain. 

Conclusion : 

Deux faits se dégagent de ces tests : 

- les dosages appliqués sur le terrain sont élevés, ils dépassent tout le temps 1 mg/l. 

- il existe une grande différence entre expériences et applications sur le terrain : 

21 


Conclusion générale sur le dosage en polymère : 

Au vu des résultats des deux périodes et de la configuration actuelle de la file 

polymère eau, la validation des jar tests sur le terrain n’est pas réalisable. Durant la période 

d’étude du dosage en polymère, c’est le suivi des floculateurs qui a servi à effectuer les 

dosages. De plus, la viscosité du polymère rend difficile un dosage précis en polymère sur les 

jar tests. 

Les dosages des mois de juin et juillet de cette année sont bien supérieurs à ceux de 

l’an dernier, d’environ 60 %. Le coût économique n’est que de 1300 euros (confère annexe 

11). Cette augmentation est sans doute due à la baisse du dosage en chlorure ferrique. Ces 

dosages sont donc économiquement avantageux. Pour le traitement, l’augmentation du dosage 

en polymère eau ne semble pas avoir été pénalisant pour le traitement des boues. 

Cependant, il est certain que les dosages en polymère peuvent être réduits, voici les 

améliorations possibles : 

Amélioration de la filière polymère eau : 

C’est la différence de dosage expérience/ applications sur terrain qui a mené ces réflexions. 

1/ Modification du point d’injection : 

Le polymère doit être injecté plus près de l’hélice pour améliorer le brassage. Il est 

actuellement injecté dans une zone peu agitée. 

2/ Mise en place de la dilution en ligne : 

Elle est prévue sur cette file. Elle doit permettre une meilleure homogénéité du polymère dans 

les bacs de coagulation et de floculation, 

3/ Mise en place de régulateur de vitesse sur l’agitateur du bac de floculation. Cette 

modification a été apportée sur la station mi-août. D’une vitesse de brassage de 30 t/min, une 

vitesse optimum de 20 t/min a été déterminée. L’amélioration sur la floculation a été 

immédiate. Le dosage en polymère est directement baissé (1,1 mg/l à la place de 1,3 mg/l, 1 

mg/l contre 1,2 mg/l et 1,5 mg/l pour 1,8 mg/l). 

4/ Suivi des dosages 

De la même façon que pour le chlorure ferrique, il serait judicieux d’avoir à disposition les 

dosage types pour certaines périodes de l’année (définies précisément) 

- période creuse (octobre, novembre, mi-décembre) 

- période transitoire (septembre, avril, fin juin) 

- période de pointe (fin décembre, janvier, février, mars, juillet et août). 

Il est intéressant aussi de tester la performance du polymère actuellement utilisé, des essais 

sur des nouveaux polymères sont donc réalisés. 

22 


IV. Essais de nouveaux polymères. 

Toujours dans le but d’améliorer le traitement en polymère, deux nouveaux polymères 

sont testés et comparés au polymère actuellement utilisé : 

- Prosédim® AS 40, à 40% d’anionicité 

- Prosédim ® AS 126, à 25% d’anionicité, il est donc intermédiaire entre les deux 

précédents. 

- Prosédim ® AS 74, à 10 % d’anionicité. C’est le polymère actuellement utilisé. 

Plus un polymère a une forte anionicité, plus il aura tendance à être performant avec des 

effluents organiques. 

Là aussi les expériences se déroulent en période creuse et en pointe estivale. 

Le mode expérimental figure en annexe 6 ainsi le détail des résultats en annexe 12 

IV.1. Essais de nouveaux polymères en période creuse. 

Les tests sont réalisés à heure fixe, 8 h 30, 14 h 00 et 17 h 00 du 20 au 27 mai et du 4 

au 7 juillet. Les dosages en chlorure ferrique appliqués sont les optimums trouvés à cette 

période. 

Les résultats figurent dans les trois diagrammes ci-dessous : 

Efficacité des polymères 8:30 

Efficacité des polymères 14:00 

AS 74, 

20% 

AS 40,0% 

AS 74, 

40% 

AS 40, 0% 

AS 126, 

80% 

AS 126, 

60% 

Efficacité des polymères 17 :00 

AS 40, 0% 

AS 126, 

20% 

AS 74, 

80% 

23 


Commentaires : 

En aucun cas le polymère AS 40 ne répond aux exigences de traitement. Ces résultats 

confirment bien la minéralité importante de l’effluent. 

Sur la plage horaire 8h 30, l’efficacité de l’AS 126 est franche. Dans 80 % des expériences, 

l’AS 126 est plus performant. 

A 14 h 00, l’AS 126 est plus efficace dans 60 % des cas. 

Par contre, sur la plage horaire de 17 h 00, l’AS 74 est nettement plus performant. 

Ces résultats sont à rapprocher des dosages en chlorure ferrique plutôt que de la minéralité de 

l’effluent : 

Heure de prélèvement % minéralité Dosage en chlorure ferrique 

8 h 30 54 6 mg/l 

14 h 00 48 30 mg/l 

17 h 00 46 40 à 50 mg/l 

Tableau 9 : minéralité de l’effluent 

Les dosages en polymères suivent logiquement les dosages en chlorure ferrique : plus 

le dosage en chlorure ferrique est important, plus le polymère AS 74 est performant. 

IV.2. Essais de nouveaux polymères en pointe estivale. 

Les essais se déroulent les 8, 9 et 10 août, tout au long de la journée. 

Sur chaque expérience, le polymère AS 74 est plus performant. 

Les résultats sont les suivants : 

Heure 

prélèvement 

Dosage en FeCl 3 

(mg/l) 

Dosage du polymère 

(mg/l) 

Polymère le plus 

performant 

Date 

8-août 09:30 18 0,8 AS 74 

8-août 14:30 24 0,8 AS 74 

09-août 09:15 12 0,5 AS 74 

09-août 14:30 42 0,5 AS 74 

09-août 17:00 24 0,5 AS 74 

10-août 08:00 6 0,5 AS 74 

10-août 11:40 42 0,8 AS 74 

10-août 14:40 48 0,5 AS 74 

Tableau 10 : test de performance des polymères 

Durant la pointe estivale, l’effluent est très minéral du fait de forts orages de 

montagne, de la fonte des neiges et des glaces, qui transportent énormément de matières 

minérales. 

Cette forte minéralité explique d’une part des dosages en chlorure ferrique relativement 

faibles, proportionnellement à la charge, et le bon comportement du polymère AS 74. 

De nouvelles analyses de minéralité sont réalisées mi août et comparées aux analyses de fin 

juin ; les résultats sont les suivants : 

Echantillon 

Concentration MES minérales Concentration MES organiques 

moyenne fin juin 26 mg/l 44 mg/l 

moyenne mi août 40 mg/l 80 mg/l 

Tableau 11 : concentrations des matières minérales et organiques. 

24 


La proportion matière minérale / matière organique évolue peu. Les concentrations en 

matières minérales sont plus importantes (facteur de 1,5). 

Conclusion : 

La présence de matière minérale explique le fait que le polymère AS 74 est très 

largement le plus performant. 

Commentaires : 

Il parait clair que l’AS 74 est parfaitement adapté à l’effluent de pointe estivale, alors 

que l’AS 126 correspond d’avantage aux périodes creuses. 

Ces expériences doivent être poursuivies l’hiver. En effet, en raison des basses 

températures, l’effluent reçoit peu de pluie et doit logiquement être moins minéral. 

Logiquement, l’AS 126 pourrait correspondre à ce type d’effluent. 

Actuellement, il peut donc être intéressant pour l’exploitant de procéder à des 

tests de polymère AS 126, en période creuse sur le terrain. Une attention particulière 

doit être apportée alors au traitement des boues. En effet, en raison d’une anionicité de 

l’AS 126 supérieure à celle de l’AS 74, des effets antagonistes avec le traitement des 

boues (polymère cationique) pourront être constatés. 

L’amélioration du traitement peut aussi passer par la mise en place de coagulants organiques. 

V. Essai de coagulants organiques de synthèse. 

Les coagulants sont des molécules organiques de synthèse. La commercialisation de 

ces produits est actuellement en pleine expansion. 

Dans notre étude, ils seront testés en synergie avec un coagulant minéral (chlorure 

ferrique). L’utilisation conjointe des deux types de coagulants permet une très nette 

diminution de la quantité de coagulant minéral, le chlorure ferrique sur la STEU des Houches. 

La diminution de l’apport de chlorure ferrique a des effets économiques immédiats : 

- diminution de la production de boue physico-chimique, via la réduction de formation de 

Fe(OH) 3 et de FePO 4 

- diminution de l’apport en chaux due à la baisse du TAC et de pH suite à l’introduction de 

FeCl 3 , 

- dans une moindre mesure, il ne sera plus nécessaire d’apporter de l’acide phosphorique 

en sortie du traitement physico-chimique, pour assurer la croissance bactérienne en 

période de forte charge. Toutefois, le gain économique est minime, vu les faibles doses 

actuellement injectées. 

Dans un premier temps, l’efficacité des différents coagulants va être testée. Puis on 

s’appliquera à trouver les dosages exacts. 

Les expériences se déroulent là encore en période creuse et en pointe estivale. 

Les coagulants organiques testés sont commercialisés toujours par Nalco, il s’agit du : 

- Prosédim® AS 45 26, en émulsion 

- Prosédim® AS 45 35, en émulsion 

- Prosédim® AS 45 45, en poudre 

- Prosédim® AS 45 89 en émulsion. 

Le mode opératoire est en annexe 6, les résultats précise en annexe 13. 

25 


V.1.Essai de coagulants organiques de synthèse en période creuse. 

Les tests se déroulent du 6 au 21 juin à des heures aléatoires. 

Le coagulant est testé à concentration constante : 10 mg /l sauf pour le Prosédim® AS 45 45 

qui sera testé à 7 mg/l. 

Les coagulants sont testés avec des concentrations décroissantes de chlorure ferrique. 

L’ajout d’un coagulant organique a un effet immédiat sur la formation d’un floc. La qualité du 

surnageant est aussi améliorée. Les abattements en DCO et MES sont respectivement de 

l’ordre de 80 % et 90%. Le coagulant organique amène une très nette amélioration du 

traitement. 

Les quatre coagulants n’atteignent pas les mêmes performances (le détail des résultats en 

annexe 13.) : 

Performance des coagulants organiques 

45 45 11% 

Sans 5% 

45 26 16% 

45 89 36% 

45 35 32% 

Graphique 2 : test de performance des coagulants organiques, période creuse. 

Les coagulants Prosédim® 45 89 et 45 35 sont de loin les plus performants. A noter, que la 

14 juin, le matin et par temps de pluie il est possible de ne pas ajouter de coagulant minéral. 

Au sein de ces résultats, il apparaît que le Prosédim® AS 45 35 est essentiellement efficace le 

matin, alors que Prosédim® AS 45 89 est efficace sur les effluents de 14 heures et 17 heures. 

Il est ensuite judicieux de voir la baisse de dosage en chlorure ferrique que permet l’utilisation 

de ces coagulants organiques. 

% de réduction du dosage en FeCl3, selon les coagulants 

100% 

80% 

60% 

40% 

20% 

0% 

45 89 45 35 45 26 45 45 

Graphique 3 : réduction du dosage en FeCl 3 , suite à l’introduction de coagulants organiques. 

26 


Les coagulants organiques les plus performants sont ceux qui entraînement le moins de 

réduction dans la consommation de chlorure ferrique. Le coût économique est donc à prendre 

en considération dans ce cas là. 

V. 2.Essai de coagulants organiques de synthèse en pointe estivale. 

Les essais se déroulent du 11 au 22 août, à des heures aléatoires 

. Le mode opératoire est un peu différent de celui opéré en période creuse : le dosage 

en chlorure ferrique optimum est automatiquement divisé par 5. En effet pour atteindre une 

rentabilité économique sur un traitement coagulant organique et coagulant minéral, il faut au 

minimum réduire la consommation de chlorure ferrique d’un facteur 5. 

De plus, ce n’est plus la performance pure des coagulants qui est testée, mais les 

concentrations, allant de 2 à 10 mg /l. 

Les résultats sont présentés ci dessous, les détails figurent en annexe 13. 

Essai coagulants 

45 26; 10 % 

45 45; 90% 

Graphique 4 : essais coagulants organiques, pointe estivale. 

9 fois sur 10 c’est le Prosédim® 45 45 qui est le plus performant à basse concentration. La 

qualité du traitement est là encore bien supérieure à celle réalisée sans chlorure ferrique. 

Les abattements de DCO et MES sont aux alentours de 80 et 85 %/ 

En testant donc les produits à différentes concentrations, l’efficacité du Prosédim® 45 89 et 

45 35 est prouvée pour des concentrations à 10 mg/l., mais en aucun cas en deçà. 

Le détails du dosage du Prosédim® 45 45 apparaît ci-dessous : 

Dosage en 45 45 

Concentration (mg/l) 

9 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

08:30 14:20 17:00 11:40 16:00 10:30 17:00 15:00 10:15 08:15 

11-août 11-août 11-août 16-août 16-août 17-août 17-août 18-août 19-août 22-août 

Graphique 5 : dosage en Prosédim 45 45 

27 


Le dosage du coagulant est de 5 mg/l. Des pointes sont observées à 8 mg/l, elles représentent 

la période et les heures les plus chargées, ce dosage est donc considéré comme ponctuel. 

Conclusion sur le dosage et les performances des coagulants organiques : 

Les essais en jar test révèlent toute l’efficacité de l’utilisation des coagulants 

organiques. En effet, ils permettent la formation systématique d’un floc, toujours très régulier, 

de taille et de forme parfaite. 

De manière significative, les coagulants organiques apportent beaucoup plus de 

performances et d’efficacité dans le traitement. Ils apportent aussi une constante dans la 

qualité du traitement. 

Le coagulant le plus performant à des faibles dosages est le Prosédim® 45 45, tout en 

permettant la réduction d’un facteur 5 du chlorure ferrique. 

Il parait important de chiffrer le gain économique que peut engendrer l’utilisation de 

tels coagulants. 

V.3.Essai de coagulants organiques de synthèse : gain financier. 

Pour estimer le gain financier on calcule : 

1/ le coût de la consommation en chlorure ferrique actuel, en comparaison aux coûts 

chlorure ferrique + coagulants. 

2/ le gain sur la production de boue due à la baisse du dosage en chlorure ferrique, 

baisse de la production de FePO 4 et Fe(OH) 3 (calculé sur des boues pâteuses en saisons 

creuse, 1/3 de boue séchée et 2/3 de boue pâteuse en période de pointe), 

3/ le gain sur la consommation de chaux. 

Les gains sont calculés sur la période creuse, période de pointe estivale et pointe hivernale. 

L’ensemble des calculs figure en annexe 14, le résumé ci-dessous : 

Période creuse Pointe estivale Pointe Hivernale 

Poids (t) Prix (euros) Poids (t) Prix (euros) Poids (t) Prix (euros) 

FeCl 3 + coagulant -1055 -7147 -8890 

Boue 94 5637 85 5779 98 6054 

Chaux 39 4153 44 5779 45 4821 

Total 8735 4412 1985 

Gain total annuel 15133 euros 

Tableau 12 : gain économique 

D’une manière générale, le coût du coagulant organique Prosédim® 45 45 reste élevé 

Ce prix engendre un coût en réactif chlorure ferrique + coagulant bien supérieur au coût 

chlorure ferrique uniquement. 

De plus, le prix du chlorure ferrique et de la chaux sont bas (accords cadres lyonnaise des 

eaux) et le prix de l'incinération reste avantageux (60 euros la tonne). 

Le gain économique qu’apporte la mise en place d’un coagulant organique n’est donc pas très 

important pour la station de Chamonix les Houches, il n’est toutefois pas négligeable. En 

revanche il est certain que le coagulant organique permet une nette amélioration dans la 

qualité du traitement. 

28 


V.4.Essai de coagulants organiques de synthèse : dimensionnement de la 

filière. 

Dans un premier temps, le bac de préparation et de maturation est dimensionné. 

Ce bac peut trouver sa place dans le local de préparation des polymères. 

L’ensemble des notes de dimensionnement figure ci-dessous : 

Periode 

creuse 

Pointe 

estivale 

Pointe 

hivernale 

Débit journalier m3/j 8820 13390 10500 

Concentration coagulant (matière 

active) mg/l 2 5 5 

Masse de coagulant nécessaire 

(m.a) kg/j 18 67 53 

Concentration préparation g/l 10 10 10 

Temps de maturation h 12 6 6 

Volume eau nécessaire m3 0,88 1,67 1,31 

Masse volumique du coagulant kg/l 1,1 1,1 1,1 

Volume de coagulant consommé m3/j 0,02 0,06 0,05 

Volume bac de préparation m3 2,00 2,00 2,00 

Débit coagulant l/h 73 279 219 

Volume de coagualnt consommé 

moyen journalier m3/j 1,8 6,7 5,3 

Volume de coagulant consommé 

pointe horaire l/h 365 912,5 912,5 

Nombre de pompes doseuses u 3 (dont 1 en secours) 

Débit des pompes doseuses l/h 0 à 500 

Tableau 13 : dimensionnement de la filière coagulants organiques 

Il faut donc prévoir un bac de préparation de 2 m 3 et trois pompes doseuses, de débit 

variant de 0 à 500 l/h. 

Le coagulant est ensuite emmené vers les bacs de coagulation (suivre les canalisations du 

polymère). 

Des tests ont été réalisés en laboratoire pour déterminer la meilleure injection : avant, après ou 

avec le chlorure ferrique. Il se trouve qu’aucune différence a été observée. 

Le point d’injection est aussi très important. Dans un premier temps, il est recommandé à 

l’exploitant d’injecter le chlorure ferrique et le coagulant en immersion, à une distance de 10 à 

20 centimètres de l’hélice. 

De plus, il est fortement conseillé de gérer l’injection des coagulants non plus uniquement 

grâce au débit, comme c’est le cas actuellement, mais en intégrant, grâce à une sonde à MES, 

la notion de débit de charge. Au vu des observations sur le terrain, cette sonde doit être 

disposée en sortie dessableur deshuilleur. Des travaux d’automatisme sont donc aussi 

nécessaires. 

29 


Le schéma ci dessous reprenant ces indications : 

Coagulation 1 

Maturation 1 

Coagulation 2 

Maturation 2 

Coagulation 3 

Dessableur 

Déhuilleur 

Chaux 

Ancien point injection FeCl 3 

Nouveau point injection 

F Cl 

Point injection du 

Sonde à MES 

Effluent 

Maturation 3 

FeCl 3 

Coagulant 

10 à 20 cm 

Figure 5 : filière coagulants organiques 

Un premier bilan financier chiffre ces travaux à 30 000 euros (cuve de préparation, pompes 

doseuses, canalisations, automatisme ; la STEU possède une sonde à MES). 

30 


Conclusion sur la mise en place d’un traitement avec un coagulant organique : 

En terme économique, la mise en place d’un traitement avec un coagulant organique 

pas parait actuellement pas justifiée : gain de 15 000 euros par an pour un investissement de 

30000 euros. 

En revanche, il est de plus en plus difficile pour les stations d’épuration de s’approvisionner 

en chlorure ferrique. Les fournisseurs ont du mal à satisfaire la demande. Au vu de cela, une 

hausse du chlorure ferrique est à prévoir. 

A l’inverse, le prix des coagulants organiques devrait baisser dans le futur, en raison du 

développement du marché. 

Il se peut donc que dans un avenir proche le gain économique soit plus important 

qu’actuellement. 

Par contre, en terme de qualité de traitement, le coagulant organique amène une nette 

amélioration : efficacité du produit quelque soit la nature de l’effluent et constante de la 

qualité du floc et du surnageant. 

En ce sens, il serait donc très intéressant pour l’exploitant de mettre en place un traitement 

avec coagulant organique, en commençant par tester ce produit avec une injection directe à 

partir d’un bac de rétention. Pour ne pas avoir besoin de mettre en place une préparation pour 

le Prosédim® AS 45 45, on pourra tester le Prosédim® AS 45 26, qui a obtenu de très bons 

résultats aussi. 

Conclusion du chapitre : 

Les dosages mis en place durant cette étude ont permis de nettement diminuer les 

coûts des réactifs par rapport à la même période en 2004 (environ 25 % de diminution du 

chlorure ferrique). 

Un suivi précis des décanteurs sur le terrain permet de totalement optimiser les 

traitements. Il appartient aujourd’hui à l’exploitant de faire des tests sur le terrain de 

polymères différents et de coagulants organiques, pour vérifier les expériences réalisées ; et 

améliorer et fiabilisé son traitement. 

Les modifications proposées concernent, pour le chlorure ferrique : les points 

d’injection et l’alimentation. Pour le polymère, il s’agit aussi d’améliorer les points 

d’injections, l’homogénéisation du polymère via une dilution en ligne. 

Par ailleurs, il est certain que des modifications d’automatismes pourrait aussi 

apporter un plus dans l’économie de réactifs. 

Tout d’abord, un dosage des réactifs, actuellement asservi au débit, pourrait être 

asservi à une sonde à MES, placée dans le canal de répartition des décanteurs. Ainsi, le 

dosage serait intimement lié à la charge entrante. 

De plus, en période creuse la station reçoit des débits et des charges qui pourraient être 

absorbés sur deux décanteurs uniquement. Il serait judicieux de fonctionner en période creuse 

sur deux décanteurs, et d’asservir l’ouverture du troisième au débit. 

31 


Pour assurer une bonne décantation lamellaire, le traitement chimique est très 

important. 

Les expériences réalisées ci-dessus doivent donc permettre à l’exploitant de mieux gérer ces 

dosages, et de pouvoir obtenir la formation d’un floc permettant une bonne décantation. 

Sur la station d’épuration de Chamonix –les- Houches, des départs de boues sur les 

décanteurs lamellaires sont observés, depuis leur mise en route. 

Les essais de garanties du mois de février ont d’ailleurs mis l’accent sur le fait que le 

traitement physico-chimique ne répond pas aux recommandations du marché. 

Certes, l’amélioration des dosages doit permettre de limiter ces départs de boues, mais il 

parait urgent d’en trouver la cause précise. 

Deuxième partie : étude des décanteurs lamellaires. 

Pour tenter de comprendre l’origine de ces départs de boues, une étude 

bibliographique va permettre de mieux comprendre le fonctionnement de ces décanteurs. 

Dans un premier temps, le dimensionnement de décanteurs est repris, le plan d’équipement 

étudié dans le détail. 

Une fois ce travail effectué, le débit nominal de chaque décanteur sera connu avec certitude. 

L’étude portera alors sur deux axes pouvant expliquer ce phénomène : 

- étude de flux massique 

- étude de la gestion des extractions des boues. 

L’étude de Carrand 2004 sert de base de réflexion à ce chapitre. 

32 


I. Théorie de décantation lamellaire. 

La décantation lamellaire est une séparation solide-liquide des particules décantables 

par la simple force de l’apesanteur. 

Après avoir subi une phase de coagulation et de floculation, l’effluent arrive sur un 

décanteur lamellaire. 

La décantation est la sédimentation des flocs créés lors de la floculation – coagulation. 

(Lacaze, 1996). Lors de la décantation, la vitesse de sédimentation des particules V 0 

augmente. 

V 1 

Zone 

d’entrée 

V 0 

V 1 

V 0 

Zone 

de 

sortie 

Zone boueuse 

Figure 6 : approche de la vitesse de décantation (mémento technique) 

Approche de la vitesse de sédimentation : 

V 0 est la vitesse de chute de la particule et V 1 la vitesse horizontale du liquide. 

Avec V 0 > S 

Q , exprimée en m3 /m2/h (également appelée vitesse ascensionnelle ou 

vitesse de Hazen). 

Q est le débit entrant et S la surface totale de décantation. 

Ainsi la particule décante si et seulement si V0 est supérieure à la vitesse 

ascensionnelle. 

Principe de la décantation lamellaire : elle repose sur le principe qu’en décantation 

libre et d’après la loi de Hazen, la décantation d’une particule est indépendante de la hauteur 

de l’ouvrage. Il est donc possible d’augmenter considérablement la surface de décantation en 

superposant des plaques, orientées avec un angle proche de 60°. 

33 


Les gains théoriques de la mise en place de lamelles apparaissent dans le schéma cidessous 

: 

Q 

H 

nQ 

Q 

Q 

L 

H 

Q 

Figure 7 : principe de la décantation lamellaire 

Q 

Q/n 

Q/n 

Q /n 

L 

De nombreux faisceaux lamellaires sont disponibles. 

Il existe différents types de décanteur lamellaire (Edeline F., Jaqueline et Thomas ; 1976) : 

- à contre courant, son alimentation se fait par le bas, la circulation de l’eau est en sens 

inverse de la décantation de la boue. 

- à courant croisé, l'eau et la boue circulent perpendiculairement. 

- à co-courant, l’eau et la boue circulent dans le même sens et la décantation n’est pas 

gênée. 

Dans notre étude et comme dans la plupart des cas, le décanteur est à contre courant, 

comme représenté dans le schéma ci-dessous.. 

1 

2 

4 

1. Sens de la circulation du floc déposé 

2. Sens de circulation de l’eau 

3. Mouvement du floc vers la fosse à boue 

4. Angle d’inclinaison des plaques 

3 

Figure 8 : décantation à co-courant 

34 


II.. Etude hydraulique des décanteurs lamellaires. 

II.1. Détails des décanteurs lamellaires 

II.1.1.Généralités : 

Une fois les étapes de coagulation et de floculation réalisées, l’effluent arrive sur trois 

décanteurs lamellaires, dimensionnés pour recevoir 710 m 3 / h. 

Les caractéristiques des décanteurs apparaissent ici (d’après les notes de dimensionnement du 

marché) : 

Pointe 

estivale 

Pointe 

hivernale 

Période 

creuse Unité 

Qpointe 710 710 710 m3 

Type de décanteur lamellaire lamellaire lamellaire 

Type de reprise des boues Trémies Trémies Trémies 

Nombre de décanteurs 3 3 3 

Vitesse théorique ascensionnelle 

en pointe de temps pluie 1,5 1,5 1,5 m/h 

Surface de décantation nécessaire 

par décanteur 472 472 472 m2 

Longueur au miroir unitaire 6,7 6,7 6,7 m 

Largeur au miroir unitaire 5,8 5,8 5,8 m 

Surface au miroir 39 39 39 

Vitesse au miroir max 18,2 18,2 18,2 m/h 

Tableau 14 : dimensionnement des décanteurs 1 

La vitesse au miroir est de 18,2 m/h, respectant la théorie (de l’ordre de 20 m/h) . 

Les caractéristiques des blocs lamellaires sont les suivants : 

Type de plaque 

Pointe 

estivale 

Pointe 

hivernale 


creuse 

Tubedek FS41.80 (munters) 

Unité 

Angle d'inclinaison des plaques 60 60 60 ° 

Espacement entre les plaques 80 80 80 mm 

Surface spécifique d'un m3 de bloc 6,25 6,25 6,25 m2/m3 

Longueur d'une plaque 2,5 2,5 2,5 m 

Hauteur d'un bloc 2 2 2 m 

Largeur d'un bloc 1,145 1,145 1,145 m 

Nbre de blocs choisi sur largeur 5 5 5 

Longueur d'un bloc 1,11 1,11 1,11 m 

Nbre de blocs choisi sur largeur 5,94 5,94 5,94 m 

Nbre de blocs choisi sur longueur 6 6 6 

Nbre total de bloc 30 30 30 

STP totale 476,6 476,6 476,6 m2 

Tableau 15 : dimensionnement des décanteurs 2 

35 


Les observations sur le terrain montrent que les dimensions des blocs lamellaires sont 

différentes de ceux référencés ci-dessus. De plus, ces blocs sont disposés sur des poutrelles, 

réduisant ainsi la surface de décantation. Une vérification des contraintes hydraulique va donc 

être utile. 

Les autres caractéristiques des décanteurs sont les suivantes : 

Le sens des eaux et des boues s’effectue à contre courant. Le flux hydraulique est vertical 

ascendant. 

Pointe 

estivale 

Pointe 

hivernale 


creuse 

Unité 

Vitesse ascensionnelle moyenne tps 

sec 0,7 0,6 0,44 m/h 

Vitesse ascensionnelle pointe tps sec 0,98 0,91 0,7 m/h 

Vitesse ascensionnelle tps de pluie 1,49 1,49 1,49 m/h 

Hauteur d'eau droite totale 4,6 4,6 4,6 m 

Hauteur d'eau droite sous lamelle 2 2 2 m 

Longueur 8,8 8,8 8,8 m 

Nbre trémies de reprise de 

boue/ouvrage 4 4 4 

Volume unitaire d'une trémie 20 20 20 m3 

Volume unitaire d'un décanteur 315 315 315 m3 

Temps de séjour total Qmts 57 66 90 min 

Temps de séjour total Qpts 40 44 57 min 

Temps de séjour total Qptp 27 27 27 min 

Nbre de goulottes 3 3 3 

Longueur de déversement/ ouvrage 6,7 6,7 6,7 

Hauteur de lame/ débit maxi 3,1 3,1 3,1 cm 

Tableau 16 : dimensionnement des décanteurs, 3 

Une attention particulière est apportée à l’extraction des boues. 

II.1.2.Gestion des extractions des boues : 

Les extractions des boues se font décanteur par décanteur, et trémie par trémie. 

Chaque décanteur a quatre trémies. Au départ, l’extraction des boues se faisait sur un 

mode horloge. L’exploitant réglant la durée d’extraction. Il existe un temps de chevauchement 

de 30 secondes sur les extractions des trémies. Ce mode d’extraction est très aléatoire. En 

effet, les trémies n’étant pas toutes chargées de la même façon, il existe des accumulations de 

boue dans certaines trémies, notamment la dernière, qui à cause du temps de chevauchement a 

une extraction plus courte et celle ou on a tendance à extraire de l’eau claire. Suite à ces gros 

problèmes, l’exploitant a décidé de mettre en place une sonde à MES pour gérer les 

extractions. Cette sonde se bloque lorsque les concentrations dépassent 30 g/l, ce qui arrive 

fréquemment en début d’extraction. On repasse alors automatiquement en mode horloge. 

L’exploitant règle, en fonction des périodes de la journée des temps entre chaque extraction 

(le temps minimum est de 1 minutes) ; les extractions ne peuvent pas se dérouler 

simultanément sur plusieurs décanteurs. 

36 


Il est certain que la configuration des trémies pose un gros problème pour les extractions. Une 

seule trémie par décanteur, avec la mesure d’un voile de boue et la présence d’un pont racleur 

aurait permis une gestion beaucoup plus simple des extractions (ces modifications ont été 

apportées sur le STEU de Chapelle d’Abondance). Quelques solutions d’améliorations seront 

proposées. 

Trémie 1 Trémie 2 

Trémie 4 Trémie 4 

Figure 9 : configuration des décanteurs lamellaires 

II.2. Vérification des contraintes hydrauliques 

Sonde à MES 

Problématique : les lamelles sont présentées en blocs. Ces blocs sont ensuite disposés 

dans les décanteurs via la mise en place de poutrelles en béton. La présence des ces poutrelles 

va donc boucher certaines alvéoles des lamelles. Il faut donc calculer dans un premier temps 

la réduction de surface de décantation, puis dans un deuxième temps calculer la nouvelle 

surface totale projetée. Le calcul de cette nouvelle surface totale projetée permettra de vérifier 

le débit que peut recevoir chaque décanteur, en respectant la vitesse de Hazen du 

dimensionnement (soit 1,5 m/h). 

II.2.1.Explication des différents paramètres : 

1/ La surface au miroir et la surface totale projetée (STP). 

La surface au miroir est égale à la longueur * la largeur au miroir. 

La STP représente la surface obtenue grâce aux lamelles. 

Le schéma suivant permet de mieux comprendre ces deux paramètres. 

Surface projetée d’une lamelle. 

Figure 10 : surface au miroir 

Avec 

Surface au miroir 

STP = cos (angle d’inclinaison) * n*Sp, 

n est le nombre de plaques et Sp la surface unitaire de chaque plaque. 

37 


2/ Vitesse au miroir, et vitesse ascensionnelle. 

La vitesse au miroir correspond à une vitesse fictive de l’eau à travers la section du miroir. 

V miroir = Qentrée / Surface au miroir. 

La vitesse ascensionnelle correspond à la vitesse entre les plaques. 

Vitesse STP = Q entrée /STP 

II.2.2.Estimation de la réduction de la surface due aux poutres de maintien 

des blocs lamellaires. 

Il y a quatre poutres de 300 mm et deux de 150 mm. L’armature du cadre des blocs est de 

40mm. 

40 *2 5800 80 

860 

300 

11 

Figure 11 : mise en évidence de l’effet des poutrelles 

Chaque poutre obstrue donc (300-80 ) = 220mm, soit au 1100 mm, pour une largeur totale de 

5800 mm, soit 18,96 % : 

38 


II.2.3.Impact hydraulique de ces poutres. 

1/ La surface au miroir et donc la vitesse au miroir reste inchangée. Elle est toujours de 18,2 

m/h 

2/ Etude de la surface totale projetée –STP- (confère tableau de calcul plus bas pour les 

détails). 

En suivant les notes de dimensionnement, on calcule une STP totale de 574,4 m 2 sans tenir 

compte des poutrelles. En enlevant 18,96 % la STP réelle est de 465,5 m 2 ; à la place des 472 

prévues au marché. Cet écart est donc minime, chaque décanteur doit donc pouvoir recevoir 

700 m 3 /h. 

D’autre part, une étude des plans d’équipements de la zone et des décanteurs sur le terrain 

conduit aux conclusions suivantes : 

Deux types de blocs lamellaires sont présents, leurs caractéristiques apparaissent dans le 

schéma ci-dessous : 

Grande structure 

Petite structure 

1130 +10 

-0 1990 +10 

-0 

1990 

1130 

60° 

60° 

1350 

1350 +10 

-0 

1990 +10 

-0 

1990 

1130 

1130 +10 

-0 

+10 

-0 

1270 

Figure 12 : structure des blocs lamellaires 

2499 

2499 

Ils ne correspondent pas aux plans du marché : ils sont plus grands et donc moins 

importants. Les plans d’équipements prévoient 20 « grands » blocs et 5 « petits » blocs. 

La STP est de 516,6 m 2 , la STP réelle est donc ramenée à 418,6 m 2 , le débit maximum que 

peut recevoir alors chaque décanteur est de 630 m 3 /h. 

Les observations de terrain, qui corroborent avec les bons de livraisons, révèlent qu’il y a en 

fait 20 « petits » blocs et 5 « grands ». La STP est donc de 402 m 2 ; il manque donc 14,7 % de 

la surface totale projetée par rapport aux notes de dimensionnement. 

Les décanteurs doivent quand même pouvoir recevoir un débit de 600 m 3 /h. 

2419 

2419 

39 


L’ensemble des résultats figure dans le tableau ci-dessous : 

Origine Dimensionnement Plan d'équipements Plan livraison et terrain Unités 

25 25 

Nombre de blocs lamellaires 30 20 5 20 5 

Largeur 1110 1137 1137 1137 1137 mm 

Longueur 1145 1350 1270 1270 1350 mm 

Nombre de lamelles (n) 16 17 16 16 17 

Angle d'inclinaison 60 60 60 60 60 ° 

Hauteur d'un bloc 2000 2000 2000 2000 2000 mm 

Surface d'une lamelle (=hauteur 

du bloc/tgb) 1150 1150 1150 1150 1150 mm 

Surface théorique / bloc 

(= l * S lamellaire *(n-1)) 19,1 20,9 19,6 19,6 20,9 m 2 

Surface Totale Projetée 574,4 516,5 496,9 m 2 

Réduction due aux poutres 18,96% 18,96% 18,96% 

Surface Totale Projetée réelle 465,5 418,6 402,7 m 2 

Surface Totale Projetée prévue 472 472 472 m 2 

% de surface perdue 1,37% 11,32% 14,69% 

Débit maximum / décanteur 700 630 605 m 3 /h 

Débit maximum entrée station 

(sans retour) 2100 1890 1815 m 3 /h 

Débit maximum entrée station 

(avec retour eaux de lavage et 

poste toutes eaux) 1800 1590 1515 m 3 /h 

Vitesse de Hazen si Q = 710 

m3/h 1,52 1,7 1,75 m/h 

Tableau 17 : calcul des débits maximums par décanteur( 1) 

Pour appuyer ces calculs, on s’appuie sur les méthodes de calcul du fournisseur (Eurofil). Elle 

est basée sur la surface projetée de chaque alvéole. 

Hauteur alvéole (m) 2, 303 

Largeur d’un bloc 1,137 

Nombre d’alvéoles / bloc 9 

Largeur d’une alvéole (m) (=largeur d’un bloc 

0,125 

/ nbre d’alvéole par bloc) 

Coefficient du à l’ hexagonalité (donnée 

0,5 

constructeur) 

STP / alvéoles (m 2 ) = largeur * hauteur d’une 

0,14 

alvéoles * coef d’hexagonalité 

Nombre d’alvéoles / bloc 144 136 

STP / bloc = STP alvéole * nbre d’alvéole 

20,727 19,57 

(m 2 ) 

Nombre de blocs 5 20 

STP totale (m 2 ) 

Tableau 18 : calcul des débits maximums par décanteur, (2) 

391,51 103,6 

495 

La surface totale projetée est donc sensiblement la même que dans le calcul précédent. 

40 


II.2.4.Exploitations des résultats : 

- La présence de poutrelles n’est en aucun cas responsable d’un sous dimensionnement 

des décanteurs, elle n’a qu’une très faible répercussion sur la surface totale projetée. 

- Les observations sur le terrain montrent que la nature des blocs lamellaires (nombre et 

taille) ne suit pas les notes de dimensionnement et réduit donc la STP de 14,69 %. Le 

débit maximum que peut encaisser un décanteur passe donc de 710 m 3 /h à 605 m 3 /h ; cela 

implique que les décanteurs peuvent recevoir la quasi-totalité du débit de 

dimensionnement (1825 m 3 /h prévu avec le DO) si et seulement si il n’y a aucun retour 

des eaux de lavages et poste toutes eaux. 

Conclusion : 

Plutôt que la présence des poutrelles, c’est en fait la nature des blocs lamellaires 

en place (qui ne correspond ni au dimensionnement ni au PID) qui peut expliquer les 

départs de boues sur les décanteurs lorsque le débit arrivant dépasse les 1815 m 3 /h. 

Cependant, des départs de boues ont été observés à des débits plus faibles. D’autres 

explications doivent donc être apportées : étude des flux massiques, gestion des 

extractions via la mise en place de la recirculation en particulier. 

41 


III. Etude des flux massiques. 

III.1. Résultats expérimentaux. 

Cette procédure du flux massique limite permet de déterminer les limites de 

fonctionnement d’un décanteur lamellaire, suivant les dosages de réactifs et les 

caractéristiques des effluents à traiter. Elle consiste à déterminer les vitesses de décantation 

des boues (et non pas d’épaississement), pour simuler les phénomènes qui se produisent dans 

le décanteur. 

Le détail du mode opératoire est classée confidentiel par Suez Environnement (Carrand 

2005). 

La première étape consiste à déterminer des hauteurs de lit de boue dans une éprouvette en du 

fonction temps. Cette étape figure ci-dessous : 

Test flux massique 9 juin à 10:30 

40 

35 

30 

25 

Hauteur 

20 

15 

10 

5 

0 

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 

C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 

temps (s) 

Graphique 6 : test du flux massique 

8 concentrations sont nécessaires pour visualiser clairement une baisse de la vitesse 

de décantation. La bibliographie s’arrête en générale à 4. 

A partir de ces courbes, une « vitesse de décantation » est déterminée. 

Pour obtenir le flux massique limite, on applique la formule : FM 0 = C 0 * V 0 , avec C 0 

la concentration dans le floculateur et V0, la vitesse de décantation dans la première 

éprouvette. 

Puis on calcue : FM 1 = C 1 *V 1 (en vérifiant bien que C 1 = 2*C 0 . 

Les concentrations dans le floculateur sont les suivantes : 

Heure Concentration floculateur (g/l) 

08:30 0,117 

11:00 0,204 

14:00 0,13 

09:00 0,32 

42 


Tableau 19 : concentration dans le floculateur 

En traçant la courbe FM = f (concentration), on obtient une cloche : c’est le flux 

massique limite. Pour éviter les départs de boue, le point de fonctionnement sur site doit 

toujours être sous cette courbe. 

Cette courbe figure ci-dessous : 

12,00 

Test de flux massique 

Polymère AS 74 à 1,2 mg/l 

10,00 

FM kg MS m2/h 

8,00 

6,00 

4,00 

2,00 

0,00 

0 0,5 1 1,5 2 2,5 

concentration (g/l) 

Graphique 7 : courbe du flux massique 

III..2.Exploitations des résultats : 

A partir de cette courbe, on place différents points de fonctionnement, à partir des 

concentrations dans le floculateur et des débits. 

On s’appuie sur la formule : FM = 

Concentration floculateur * Débit 

Surface au radier 

Les résultats sont les suivants : 

Echantillon Date 

Observation 

Concentration 

réacteur (g/l) Débit (m 3 /h) FM (kgMSm 2 /h) 

2 17 juin, 14:00 3 décanteurs 0,29 227 1,7 



5 23juin, 15 :00 3 décanteurs 0,12 180 0,5 

Tableau 20 : calcul du flux massique 

43 


Ces points sont placés sur la courbe du flux massique : 


FM kg MS m2/h 

12 

10 

8 

6 

4 

2 

5 

0 3 4 2 

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 


Graphique 8 : exploitation du flux massique 

Aucun point de fonctionnement n’est situé en dessus de la courbe de flux limite. Les 

départs de boues ne peuvent donc pas être expliquées par ce phénomène. Le dosage en 

polymère semble être bien adapté. 

Par contre, il apparaît clairement que les floculateurs ne sont pas assez chargés pour obtenir 

une décantation optimale. 

Une augmentation du dosage en polymère ne permet pas une augmentation significative de la 

concentration dans le floculateur : 0,33 g/l le 27 juin à 15 h00 avec une dosage en polymère 

de 2mg/l. 

Remarques : 

Cette expérience sur les flux massiques comporte un grand nombre d’incertitudes : 

- les mesures de concentrations dans le floculateur sont difficiles à réaliser en raison de la 

difficulté de la prise d’échantillon et le caractère très aléatoire de son contenu, du à la 

présence hétérogène de flocs. 

- Les mesures des hauteurs de voiles de boue sont difficiles à réaliser et comportent 

beaucoup d’incertitudes. 

Il a fallu environ une dizaine d’expériences pour pouvoir obtenir des résultats cohérents. 

Conclusion sur le flux massique : 

Cette expérience prouve que le dosage en polymère est adapté. 

Par contre, il soulève un point important : les floculateurs sont si peu chargés que la 

décantation n’est pas maximale. 

Deux solutions pour l’exploitation sont proposées : 

- en faible charge, la station peut fonctionner avec au maximum deux décanteurs. 

L’expérience prouve même que dans cette configuration, les floculateurs sont peu 

chargés. 

- mettre en service la recirculation qui va permettre de charger considérablement les 

flocultateurs, elle doit aussi permettre de réduire les dosages en coagulants et en 

floculants. La recirculation doit aussi permettre de mieux réguler les concentrations des 

boues extraites. Elle peut donc être très utile dans notre problématique. 

Pour solutionner cette observation et tenter de résoudre le problème des remontées de boues, 

on décide de mettre en place la recirculation des boues, en se fixant deux objectifs : 

- apporter plus de charge pour permettre une meilleure décantation 

- améliorer les extractions des boues, pour éviter la formation de « tas de boues ». 

44 


IV. Mise en place de la recirculation. 

La concentration dans le floculateur est faible. Il parait donc judicieux de mettre en 

place la recirculation. Elle doit permettre de diminuer aussi les dosages en chlorure ferrique et 

en polymère. La recirculation permet aussi de maintenir une concentration stable dans le 

floculateur (Bridoux et al. 1998). 

D’autre part, l’extraction des boues n’est pas homogène entre les différentes trémies : 

certaines sont mieux vidées que d’autres, on constate donc la formation de tas de boues. 

L’arrivée d’un débit important peut provoquer la remontée de ces tas. Ce sont les départs de 

boues observés sur le terrain. La recirculation devrait permettre de limiter ces accumulations 

de boues. 

IV.1. Mise en place du suivi des paramètres. 

Pour suivre les effets de la recirculation, une instrumentation est nécessaire : 

une sonde à MES est placée dans un décanteur, afin de suivre l’évolution des 

concentrations et de matérialiser les départs de boue. Il est certain que 

l’emplacement n’est pas idéal, puisque la sonde n’enregistre qu’une valeur à 

un endroit ponctuel (une zone sur un seul décanteur). L’idéal aurait été de 

placer cette sonde en sortie du traitement physico-chimique. De nombreux 

essais ont été faits en ce sens, mais l’agitation qui règne dans ce canal ne 

permet pas d’obtenir de mesures. La mesure de la turbidité est donc relative, 

en aucun cas les valeurs indiquées sont représentatives des concentrations 

réelles. Seules les évolutions des concentrations sont prises en compte ; 

une sonde à MES est placée dans la bâche à boue de floculation, nécessitant 

un piquage sur la tuyauterie d’aspiration des pompes d’alimentation des 

tambours pour injecter le polymère à cet endroit, plutôt que dans la bâche. La 

sonde est étalonnée pendant plusieurs jours. Là aussi la dérive des mesures 

est inévitable, même si elle s’observe essentiellement pour des concentrations 

limites (très faibles ou très concentrées). Les mesures sont donc relatives. Par 

ailleurs, actuellement la supervision ne permet de transmettre ces données 

via une sonde pH. Les concentrations supérieures à 14 g/l ne seront donc pas 

enregistrées. Cela ne doit pas trop gêner le suivi puisque les concentrations 

dans la bâche sont comprises entre 4 g/l et 12 g/l. 

La recirculation est mise en place du 9 juin a 20 juin, puis, du 30 juin au 18 juillet. La 

recirculation est alors arrêtée pour préparer les essais de garantie. Elle est remise en marche 

définitivement à partir du 11 août (semaine d’essai de garantie). 

45 


IV.2.2. Amélioration du flux massique. 

Les expériences de flux massique sont reconduites dans plusieurs situations, les résultats sont 

les suivants 

Echantillon Date Observation 

Concentration 

réacteur (g/l) 

Débit 

(m3/h) 

FM 

(kgMSm2/h) 

recirculation, 2 

décanteurs 0,323 200 1,7 

1 10-juin 




5 23juin, 15 :00 3 décanteurs 0,1176 180 0,5 

6 06 juillet, 9:00 recirculation 0,271 268 1,9 

7 06 juillet, 14:00 recirculation 0,454 268 3,1 

8 06 juillet, 18:00 

9 06 juillet, 18:00 

Tableau 21 : calcul des flux massiques 

décanteur A, 

recirculation 0,811 375 7,8 

décanteur B, 

recirculation 0,58 375 5,6 

FM kg MS m2/h 

12 

10 


8 

8 

6 

10 

9 

4 

7 

6 

2 4 1 

5 

2 

0 

3 

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 


Graphique 9 : exploitation du flux massique 

N.B. la différence de concentration entre les décanteurs peut s’expliquer en partie par 

la difficulté de l’échantillonnage. 

Il apparaît clairement que l’apport de charge permet de décaler les points à l’intérieur 

de la cloche. La situation la plus confortable est obtenue sur le décanteur A, lorsque la 

recirculation est en place depuis presque 1 mois. 

46 


IV.3. Amélioration des extractions des boues : stabilisations de la concentrations des 

boues extraites. 

Les boues extraites dans les décanteurs sont dirigées vers une bâche de floculation, 

avant d’être dirigées vers un tambour. Un picage sur la tuyauterie d’aspiration des pompes 

d’alimentation tambour permet l’injection de polymère. Actuellement la concentration du 

polymère est uniquement asservie aux débits des pompes d’extraction. Dans ces conditions, il 

est intéressant pour l’exploitant d’avoir une concentration la plus stable possible. 

D’autre part,la gestion des extractions de boue est primordiale ; il faut éviter 

l’accumulation de boue dans les trémies La recirculation des boues doit permettre de limiter 

l’accumulation boue dans les trémies. En effet, entre chaque extraction, la boue est recirculée 

Ce mouvement constant devrait permettre de restreindre la formation de « tas de boue » à 

l’intérieur des décanteurs. 

Deux paramètres permettent de vérifier cette hypothèse : 

- les boues doivent avoir une concentration plus stable dans la bâche de floculation 

- les départs de boue doivent diminuer de manière significative (chapitre suivant). 

Pour observer la stabilité de la concentration des boues extraites, on s’appuie sur les valeurs 

données par la sonde dans la bâche de floculation, sans recirculation et avec recirculation. 

L’étude porte sur 4 périodes : 

- du 21 juin au 29 juin, en mode extraction 

- du 30 juin au 18 juillet, fonctionnant en extraction / recirculation 

- du 19 juillet au 10 août, fonctionnant en extraction 

- du 11 août au 11 septembre, fonctionnant en recirculation extraction. 

Les données analogiques de la sonde sont traduites en données numériques sous format 

Excel ; les concentrations maximales et minimales sont analysées (annexe 15). Les résultats 

sont les suivants : 

EXTRACTION 

EXTRACTION/RECIRCURLATION 

Date 

Ecart 

minimum 

Ecart 

maximum 

Ecart 

moyen 

Ecart 

minimum 

Ecart 

maximum 

Ecart 

moyen 

du 21 au 29 juin 3,42 9,4 6,2 

du 30 au 18 juillet 1,0 11,1 5,3 

19 juillet au 10 août 3,5 12,8 7,6 

11août au 11 

septembre 2,9 12 6,6 

Tableau 22 : exploitation des données analogiques des concentrations de boue 

N.B. du 11 août au 22 août la recirculation n’a lieu que la nuit. 

Lorsque les décanteurs fonctionnent en recirculation / extraction, la concentration des boues 

est plus homogène, mais la différence n’est pas très marquée. 

De plus, il n’apparaît pas très pertinent de travailler sur ces données numériques 

puisqu’elles généralisent beaucoup trop les événements. 

Le choix est donc fait de comparer deux périodes avec et sans recirculation au jour le jour : 

47 


IV.3.2.Gestion des boues en mode extraction : du 3 au 5 août : 

Durant cette période, les concentrations dans la bâche à boue atteignent quelque fois des 

valeurs limite haute (14), à cause d’un temps trop grand entre chaque extraction. Le blocage 

de la sonde, induisant l’extraction d’eau fait aussi chuter la concentration à 3,2 g/l. Mise à part 

ces valeurs, la concentration se stabilise entre 6,5 et 10 g/l. 

C’est surtout la difficulté des extractions (boues concentrées) qui est ici mise en avant. 

Cette mauvaise gestion de la concentration des boues extraites entraîne de grosses 

modifications de concentration 

le 3 août : l’enregistrement est le suivant : 

Concentration 

relative dans la 

bâche 

Débit 

d’extraction 

Figure 13 : concentration bâche d’épaississement, le 3 août 

Les concentrations dans la bâche sont comprises entre 6 et 13 g/l. La concentration augmente 

la nuit à cause vraisemblablement d’un temps entre les extractions trop long. 

Le 4 août : 

L’enregistrement est le suivant : 


Comme le jour précédent, les extractions de nuit sont trop concentrées. La journée, la 

concentration est relativement stable, entre 10 et 8 g/l. 

48 


Le 5 août : 

Extractions 

difficiles 


La nuit la concentration est stable (autour des 10 à 12 g/l). La journée, des difficultés sur le 

mode d’extraction apparaissent clairement, la bâche est très concentrée. 

IV.3.2. Gestion des boues mode extraction recirculation : du 25 au 27 août : 

Cette période a été choisie car la concentration est parfaitement stable, entre 6 et 10 g/l 

Seul un blocage de sonde fait chuter cette concentration. Avec la recirculation en place et un 

suivi précis des temps entre les extractions, il est possible de stabiliser la concentration des 

boues dans la bâche. Ce type de courbe n’a jamais été observé quand on fonctionne 

uniquement en mode extraction. 

le 25 août : 

L’évolution des concentrations apparaît ci-dessous : 


49 


Les extractions sont régulières et la concentration de la bâche est stable (comprise entre 6,5 et 

10 g/l). 

Le 26 août : 

Cette journée apparaît ci-dessous : 


Le 27 août : 

Les concentrations dans la bâche varient entre 8 et 12 g/l. Le blocage des extractions, dû à un 

disfonctionnement de la sonde à MES est responsable d’extractions trop longues, entraînant 

immédiatement une chute dans la concentration ; 

Blocage extractions 


50 


Exploitation et conclusion : 

Gestion des extractions : 

L’étude de ces courbes prouve la difficultés des extractions lorsque la boue ne 

recircule pas dans les décanteurs. Au vu de l’ensemble des courbes (enregistrées du 31 mai 

au 12 septembre), cette tendance est confirmée. 

La recirculation permet donc de mieux gérer l’extraction des boues, ces dernières étant moins 

concentrées, grâce à une mise en mouvement continu, la sonde à MES fonctionne mieux. 

Au regard de l’ensemble des courbes, il apparaît qu’il faut environ une semaine pour obtenir 

cette stabilité de concentration. 

Cependant, il parait aujourd’hui bien difficile pour l’exploitant de garantir une 

extraction des boues stables Il est certain que le fait d’avoir quatre trémies rend très difficile 

une bonne gestion des extractions. De plus, la sonde à MES mise en place pour gérer les 

extractions semble être limitée par son domaine de fonctionnement : inférieur à 30 g/l. Au 

dessus de cette plage, l’extraction passe en mode horloge. Les boues très concentrées 

s’accumulent plus rapidement dans le décanteur. Cette sonde est souvent obstruée, ainsi de la 

boue très peu concentrée est extraite. Il aurait été plus judicieux de mettre en place une sonde 

pouvant mesurer des valeurs jusqu’à 60 g/l. Il est aussi très envisageable de mettre en place 

une sonde à MES par décanteur, pour gérer « en direct », et ainsi améliorer les extractions. Si 

cette première modification ne suffit pas, on peut envisager de permettre l’extraction sur les 

trois décanteurs simultanément. Cela nécessite la mise en place de canalisation plus 

importante en aval des pompes d’extraction sur les file B et C, et la mise en service du 

fonctionnement des tambours en parallèle pour assurer un bon épaississement. Les pompes 

d’extraction actuellement en place restent bien dimensionnées pour cette éventualité. 

La mauvaise gestion des extractions des boues est responsable de la formation de « tas 

de boue » sur les décanteurs. Ils sont parfaitement visibles lors de la vidange de ces derniers. 

L’arrivée de forts débits est susceptible de chasser ces accumulations, expliquant ainsi les 

départs de boue. 

Concentration de la bâche à boue : 

Les observations des concentrations de la bâche à boue montrent que la stabilité est 

dépendante d’éléments « extérieurs » : 

- eaux de lavages des biopurs sur perte de charges : lorsque les lavages sont programmés, 

les extractions sont rapprochées. Si un lavage se déroule lorsque les extractions sont 

éloignées la concentration dans la bâche augmentera, à fortiori 

- un défaut de lavage entraînera une baisse de la concentration, puisque les extractions sont 

rapprochées sur cette période ; 

- les lavages de décanteurs qui vont provoquer une arrivée massive de boue concentrée. 

Il parait donc difficile de stabiliser cette concentration. Une anticipation des événements 

peut permettre d’améliorer le système. Toutefois, il serait très pratique d’asservir le débit du 

polymère boue à une mesure de MES dans la bâche de floculation, avec des plages de 

fonctionnement (de 3 à 6 g/l ; de 6 à 12 g/l, de 12 à 18 g/l, supérieur à 18 g/l par exemple) ; 

Parallèlement à la gestion des extractions de boue, on s’intéresse à la matérialisation des 

départs de boue. 

51 


IV. 4. Baisse des départs de boues. 

D’après les calculs de dimensionnement repris ci-dessus, les décanteurs doivent 

pouvoir recevoir un débit de 605 m3/h. 

Les départs de boues sont visibles de manière aléatoire grâce à l’enregistrement d’une sonde à 

MES placée sur un décanteur. Ces mesures sont réalisées du 9 juin au 10 août. 

Elles sont complétées par des observations directes sur le terrain. 

Les départs de boues sont fréquents sur les périodes de fortes charges, beaucoup moins 

en période creuse. Les origines des départs de boues sont multiples : 

- mauvaise gestion des extractions de boues, accumulation de boue dans les trémies. Sur la 

station, ces « tas de boue » sont parfaitement visibles, au moment des lavages des 

décanteurs. 

- encrassement des lamelles, dû à un mauvais traitement chimique et à une mauvaise 

gestion des lavages 

- absence de réactifs dans le traitement 

- a- coup hydraulique et massique. 

IV.4.1.Observation des départs de boues sans recirculation : 

Deux enregistrements permettent de bien comprendre ces départs de boues : 

- le 21 juillet : 

- 

La station fonctionne avec deux décanteurs et reçoit une débit d e550 m3 /h. 

Des départs de boues sont observés à 14 h 00 ; ils sont matérialisés ci-dessous : 

Mesure MES 

Débit 

Figure 19 : enregistrement MES décanteur, le 21 juillet 

L’origine de ces départs de boues est du à l’absence de chlorure ferrique. 

52 


Le 27 juillet : 

La station reçoit 680 m3 / h, deux décanteurs sont en marche. Des pertes de boues sont 

nettement visibles sur le décanteur B. Elles correspondent à l’arrivée des eaux boueuses. 

Ce phénomène est très souvent observé : 

Figure 20 : enregistrement MES décanteur, le 27 luillet 

En l’état actuel de l’étude il parait difficile d’avoir une explication précise sur l’origine de ces 

départs. Plusieurs pistes sont explorées : 

- création d’un à-coup hydraulique, chassant les accumulations de boue dues à une 

mauvaise extraction. Cette théorie semble limitée par le fait que le débit des pompes de 

refoulement des eaux boueuses est de 200m 3 /h, qu’il faut répartir sur trois décanteurs ; 

- création d’un à-coup massique, la bâche d’eau boueuse ne contient pas d’agitateur, les 

eaux sont donc très concentrées à l’ouverture des vannes (de l’ordre de 8g/l). Cependant, 

des mesures de concentrations dans les floculateurs ne permettent pas de visualiser une 

augmentation nette de la concentration. Cependant les variations sur les taux de 

traitements sur ces périodes (il est possible de fixer un débit des eaux boueuses) ne 

diminuent pas ce phénomène. 

V.4.2.Observations des départs de boues avec la recirculation : 

La mise en place de la recirculation permet de limiter les départs de boues. 

Le meilleur exemple de cette amélioration est matérialisé le 4 juillet : 

- le 4 juillet : 

La station reçoit alors un violent orage, le débit à l’entrée est de 2300 m3/ h (le déversoir 

d’orage ne fonctionne pas). Aucun départ de boues n’est observé sur les décanteurs, 

simplement une augmentation de la turbidité. 

53 



Cette expérience prouve que lorsque les décanteurs ne sont pas encrassés (le dernier 

lavage datait du 28 juin) et que les extractions des boues sont bien gérées les décanteurs 

peuvent recevoir un débit de 800 m3/h, sans perdre de boue. 

Le 13 juillet : 

Cet enregistrement permet de visualiser la concentration du décanteur pendant un lavage : 

malgré une augmentation sensible de la turbidité, le décanteur ne perd pas de boue. 


Ces enregistrements prouvent l’efficacité de la recirculation sur les pertes de boues. 

Il faut souligner que des pertes de boues ont été observées sur le terrain, même avec la 

recirculation. Ces pertes de boues ont lieu essentiellement avec le retour des eaux boueuses, 

lorsque les décanteurs sont encrassés et qu’il y a rupture du traitement chimique (ce fut le cas 

le 23 août). 

54 


L’événement du 4 juillet prouve que les décanteurs sont hydrauliquement bien 

dimensionnés. 

La mise en place de la recirculation semble donc être très positive. 

Elle a été conservée lors des essais de garantie de la station du mois d’août. 

Conclusion sur le fonctionnement des décanteurs lamellaires : 

Il est certain que les décanteurs mis en place sur la station sont différents de ceux 

prévus par les notes de dimensionnent. Théoriquement, ces décanteurs peuvent recevoir un 

débit de 605 m 3 /h ; contre 710 m 3 /h initialement prévus. 

Cependant, en aucun cas ce sous dimensionnement ne peut expliquer les départs de boues 

observés. 

Au vu de l’étude réalisée, plusieurs phénomènes peuvent expliquer ces départs : 

- une mauvaise gestion des extractions, rendues difficiles à cause de la conception des 

décanteurs : présence de quatre trémies, pas de ponts racleurs, pas de mesures de voiles 

de boue, et de ma mise en place d’une sonde à MES sous dimensionnée. La mauvaise 

extraction des boues est responsable de la formation de « tas de boue » chassés par une 

augmentation de débit. 

- dans une moindre mesure, l’encrassement des décanteurs. Il parait nécessaire de suivre 

minutieusement leur état et de prévoir des procédures de nettoyage. 

- dans une mesure ponctuelle, les désamorçages fréquents de chlorure ferrique qui vont être 

responsables d’un encrassement accéléré des décanteurs. 

La mise en place de la recirculation semble donc pouvoir amener une nette amélioration 

dans le fonctionnement du traitement physico-chimique. Le meilleur exemple s’est déroulé le 

4 juillet, chaque décanteur a reçu 800 m 3 /h, sans départ de boue. 

Il faut cependant prendre une précaution : il n’a pas été possible de tester la recirculation 

pendant les périodes de très fortes pointes (du 9 au 16 août). Il se peut que durant cette 

période, la recirculation concentre trop les floculateurs, limitant ainsi la décantation. 

Il serait donc intéressant pour l’exploitant de continuer cette expérience. De plus, le 

recirculation amène une amélioration dans les taux de traitement (Monette et al.2000). 

Amélioration de la gestion des décanteurs pour limiter les départs de boues : 

1/ Gérer les lavages des décanteurs : 

Pour améliorer le fonctionnement les décanteurs, il parait important dans un premier 

temps de mieux gérer les lavages. Cela passe par une amélioration de la vidange des 

décanteurs. Actuellement, ils sont vidés par immersion d’une pompe de 25 m 3 /h. Il faut donc 

environ 24 heures pour vider un décanteur. Il est certain, qu’en pleine charge, la mise en veille 

d’un décanteur provoque une surcharge rapide des deux autres. En résumé, laver un décanteur 

encrasse les deux autres. 

Il est possible de mettre en place un système de siphonage (récupération des canalisations 

prévues initialement pour l’évacuation des flottants des décanteurs), via une conduite 75 

permettant de faire transiter un débit d’environ 60m 3 /h. 

Ce système doit donc être rapidement mis en œuvre. En fortes charges, les vidanges 

des décanteurs doivent se faire la nuit, pour un lavage le matin et une remise en service avec 

l’arrivée de la charge. 

55 


D’autre part, il serait judicieux de procéder au colmatage des lamelles reposant sur les 

poutrelles. En effet, de la boue fermente à l’intérieur, puis remonte, entraînant le bouchage 

des goulottes et perturbant donc l’écoulement. 

Une évacuation régulière de ces boues fermentées est aussi utile, certains exploitants 

procèdent à des lavages des lamelles (baisse du niveau de l’eau) une fois par semaine. 

2/ Améliorer la gestion des extractions de boue 

Dans un premier temps, la sonde gérant les extractions actuellement en mise en place 

semble être sous dimensionnée. Il peut donc être envisagé la remplacer. 

La solution la plus adaptée reste la mise en place d’une sonde à MES sur chaque 

décanteur. 

Si cette solution ne permet toujours pas d’éviter la formation de tas de boue, il peut 

être envisagé de modifier les extractions en permettant une extraction simultanée sur les trois 

décanteurs. Cette modification entraîne le remplacement de la conduite d’extraction sur deux 

des trois décanteurs et la mise en service du fonctionnement des deux tambours en série. 

56 


CONCLUSION : 

Cette étude a permis d’améliorer la gestion du traitement physico-chimique. 

Cette conclusion va permettre de mettre en avant les solutions apportées et aussi l’ensemble 

des modifications que l’exploitant peut apporter. 

Dans un premier temps, une attention particulière a été portée aux dosages des réactifs. 

L’objectif est d’avoir un traitement optimum, permettant d’allier l’efficacité du traitement à 

un coût économique. 

Pour cela, les dosages en chlorure ferrique et en polymère sont proposés. Des voies pour 

encore diminuer les dosages sont à exploiter. 

mettre en place une sonde à MES sur le canal de répartition des décanteurs et asservir le 

dosage des réactifs à cette sonde plutôt qu’à un débit, comme c’est actuellement le cas. 

Le conseil est de travailler sur une charge entrante plutôt que sur des débits, 

mettre en place un automatisme, permettant de fonctionner uniquement sur deux files de 

décantations, avec l’ouverture de la troisième file en fonction du débit entrant, 

réaliser sur le terrain des modifications des points d’injections du chlorure ferrique et du 

polymère, 

tester la mise en service d’une dilution en ligne pour améliorer l’homogénéisation du 

polymère, 

mettre en place un outil de suivi des différents dosages, 

améliorer la correction du pH et du TAC par la chaux en mettant en place un 

automatisme permettant d’avoir des plages horaires de concentration ; 

Le traitement chimique peut aussi être amélioré par la mise en place de nouveaux 

réactifs, testés en laboratoire : 

l’efficacité du polymère AS 126 en période creuse a été prouvée. Son efficacité sur le 

terrain peut facilement être testée, 

des essais en laboratoire de ce polymère doivent être réalisés en période de pointe 

hivernale, 

des essais sur le terrain des coagulants organiques sont à envisager. En effet, même si le 

gain économique dû à l’utilisation de ces produits reste relativement minime sur le 

fonctionnement global de la station, la qualité du traitement est très avantageuse, et 

offre à l’exploitant une certaine « tranquillité » par rapport à la gestion du traitement. 

L’utilisation d’autres coagulants minéraux est actuellement en cours (poly chlorure 

d’aluminium). 

57 


La mise en place de variateurs sur les agitateurs de floculation a déjà permis de réduire 

les consommations de polymère. La mise en place de la recirculation améliore aussi les 

dosages. En effet, les boues physico-chimiques recirculées apportent du chlorure ferrique et 

du polymère. C’est l’un des principes de fonctionnement du DENSADEG de Degrémont. 

Dans un deuxième temps une attention particulière a été portée à la gestion des 

décanteurs lamellaires dans le but de proposer des solutions pour limiter les départs de boue. 

L’étude des flux massiques en période creuse a prouvé que les décanteurs ne reçoivent 

pas assez de charge pour optimiser la décantation. 

Des départs de boues sont fréquemment observés, l’étude tend à prouver qu’ils sont en 

grande partie dus à une mauvaise gestion des extractions des boues dans les trémies 

Il apparaît urgent de limiter ces départs de boues qui vont colmater les biopurs. 

La mise en place de la recirculation, définitivement adoptée par l’exploitant, permet de 

réduire ces départs de boue. A l’avenir, cette recirculation devra être maintenue durant les 

périodes de pointe hivernale et estivale, tout en contrôlant bien si la concentration dans les 

floculateurs ne dépasse pas 1,8 g/l (exploitation courbe flux massique). 

D’autres améliorations peuvent être envisagées pour faciliter les extractions: 

remplacement de la sonde à MES existante par une sonde avec une plage de 

fonctionnement plus grande, jusqu'à 50 voire 60 g/l 

mise en place d’une sonde à MES sur chaque décanteur, 

avoir la possibilité d’extraire sur les trois décanteurs en même temps, cela implique le 

remplacement des conduites d’extractions et la possibilité de faire fonctionner les deux 

tambours simultanément. 

Le dosage du polymère boue pour les tambours peut être asservi à la concentration dans la 

bâche de floculation. 

Une gestion plus précise des lavages des ces décanteurs est aussi obligatoire. Pour cela, 

l’exploitant peut : 

améliorer la procédure de vidange des décanteurs, via la mise en place d’une conduite de 

siphonage. Il faut vider et nettoyer rapidement le décanteur pour éviter d’encrasser les deux 

autres. 

boucher les lamelles obstruées par les poutrelles, afin de limiter les flottants qui obstruent 

les lames déversantes 

laver régulièrement (une fois par semaine) les lamelles en baissant le niveau d’eau 

mettre en place des lavages complets des décanteurs pour anticiper l’arrivé des fortes 

charges 

Le traitement physico-chimique est sensible à gérer essentiellement en période de 

pointe. Le recirculation a gommé les difficultés de la période creuse. 

Malgré les départs de boues encore observés durant la pointe estivale, les rejets de la station 

sont largement conformes. Ceci grâce à un « large » dimensionnement, une bonne 

optimisation et une bonne gestion des biopurs. Le danger est de colmater petit à petit ces 

biopurs. Les efforts apportés au traitement physico-chimique doivent donc être poursuivis. 

Une étude sur l’encrassement des biopurs pourrait compléter le travail réalisé. 

58 


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Lyonnaise des Eaux, 1994, Mémento du gestionnaire de l’alimentation en eau et en 

assainissement : l’assainissement urbain. Ed. Lavoisier, tome 2, 827 p. 

Monette F.,Briere F.,Letourneau M.,Duchesne M., Haussler R.,2000.Traitement des eaux 

usées par coagulation-floculation aveb recirculation des boues chimiques : performence et 

stabilité du procédé. Revue canadienne du génie civil, Vol 27, n°4, P702-718 

59 


Monette F.,Briere F.,Letourneau M.,Duchesne M., Haussler R.,2000.Traitement des eaux 

usées par coagulation-floculation aveb recirculation des boues chimiques : performence et 

stabilité du procédé. Revue canadienne du génie civil, Vol 27, n°4, P719-734 

Moritz C, 2004, Etude sur la clari-floculation, optimisation de certains paramètres de 

fonctionnement d’un décanteur lamellaire en traitement tertiaire. Mémoire de fin d’études, 

ENGEES, 95 p. 

Noblet N., 2004, Paramètres d’exploitation, Documentation interne OTV, 94p. 

Satin M., Selmi B. ;1995. Guide technique de l’assainissement. Le moniteur , p 386-406. 

Pujol R.,Hamon M.,Kandel X., Lemmel H., 1993. Les biofiltres : des réacteurs biologiques 

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Paris le 29 septembre et 1 octobre 1993. IAWQ, CFRP, AGHTM, p 61-68. 

Veron C.,1998, Les systèmes a bactéries fixées en épuration biologique : avantages et 

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Verwey E.J.W., Overbeek J.Th.G., Theory of the stability of lyophobic 

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Wabag 2001, Marché : Note dedimensionnement, 13 p. 

Wabag, 2001, Marché : Descriptif des équipements, 27 p 

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60 


Ministère de l’agriculture, de l’alimentation, 

de la pêche et des affaires rurales 

Rapport de stage pour l’obtention du diplôme de Mastère Eau Potable et Assainissement de 

l’ENGEES 

Station de traitement des eaux usées de Chamonix – Les 

Houches 

Optimisation du traitement physico-chimique. 

Etude de la décantation lamellaire. 

Annexes. 

Réalisé par : Pascale Machet 

Sous la direction de : Michel Chaissac 

Président du jury : Yves Congretel 

Membres du jury : Christian Beck et Mathieu Petyniak. 

Septembre 2005. 

Lyonnaise des Eaux France, Centre Régional Dauphiné Savoie 

30 Av Général de Gaulle, BP 02, 73 203 Abertville 

1 


SOMMAIRE 

ANNEXE 1 : Niveau de rejet définis par le décret du 3 juin 1994 et l’arrêté du 22 décembre 1994. ................ 1 

ANNEXE 2 : Synoptique de la station de traitement des eaux usées de Chamonix -Les Houches .................... 2 

ANNEXE 3 : détail de la file eau. ............................................................................................................................ 6 

ANNEXE 4 : détail de la file boue........................................................................................................................... 7 

ANNEXE 5 : planche photographique de la station :............................................................................................ 8 

ANNEXE 6 : Analyse de la performance de la coagulation floculation : mode opératoire : méthode des jar 

tests. ........................................................................................................................................................................... 9 

Analyse de l’effluent en fonction de la dose de FeCl3............................................................................................ 9 

Analyse du dosage en polymère............................................................................................................................. 10 

Essai de nouveaux polymères. ............................................................................................................................... 13 

Essai de nouveaux coagulants................................................................................................................................ 14 

Dosage des coagulants. ........................................................................................................................................... 15 

ANNEXE 7: Résultats d’expériences : dosage chlorure ferrique, période creuse............................................. 16 

ANNEXE 7 Résultats d’expériences : dosage chlorure ferrique, pointe estivale............................................... 17 

ANNEXE 8 : Pollutogramme semaine 31 (du 1 au 7 août).................................................................................. 19 

ANNEXE 9 : calcul des gains sur le dosage en chlorure ferrique....................................................................... 18 

ANNEXE 10 : Dosage en polymère, période creuse............................................................................................. 19 

ANNEXE 10 : Dosage en polymère, pointe estivale............................................................................................. 23 

ANNEXE 11 : historique du dosage en polymère. ............................................................................................... 25 

ANNEXE 12 : résultats tests de performance nouveaux polymères, période creuse, ....................................... 26 

ANNEXE 12 : résultats tests de performance nouveaux polymères, pointe estivale......................................... 26 

ANNEXE 13 : test de performance des coagulants organiques, période creuse................................................ 27 

ANNEXE 13 : test de performance des coagulants organiques, pointe estivale ............................................... 27 

ANNEXE 14 : note de calcul : chiffrage des gains apportés par les coagulants organiques............................. 28 

ANNEXE 15: Données numérique des concentrations de la bâche à boue........................................................ 32 

2 


ANNEXE 1 : Niveau de rejet définis par le décret du 3 juin 1994 et l’arrêté du 

22 décembre 1994. 

Paramètres 

Concentration 

maximale 

Rendement 

minimum 

Nombre de 

dépassements 

autorisées 

DBO5 25 mg/l 87 % 9 /104 50 mg/l 

DCO 90 mg/l 83 % 13/104 250 mg/l 

MES 30 mg/l 90 % 13/104 85 mg/l 

NTK 13 mg/l 73 % 

NH4 12 mg/l 73 % 

Valeurs à respecter sur une moyenne 24 heures. 

Valeurs rédhibitoires 

1 


Synoptique de la station de traitement des eaux usées de Chamonix -Les Houches 

File eau : les pré-traitements : 

E2 

DEGRILLAGE 

6 mm 

1850 

m 3 /h 

E1 FOSSE 

A 

BATARDS 

COMPTAGE 

AMONT 

E3 

DESSABLEUR 

DESHUILEUR 

BY 

PASS 

VIS 

COMPACTEUSE 

RETOUR EAUX 

BOUEUSES 

RÉCUPÉRATI 

ON DES 

GRAISSES 

MATIERES 

DE 

VIDANGE 

POSTE 

TOUTES EAUX 

TRAITEMENT DU SABLE 


2 

4

File eau : traitement physico-chimique et biologique : 

SILO 

CHAUX 

CHLORURE 

FERRIQUE 

STOCKAGE 

PRÉPARATION 

LIMITEUR 

DE DÉBIT 

PRÉPARATIO 

N POLYMÈRE 

E5 

TRAITEMENT 

BIOLOGIQUE 

DECANTEUR 

LAMELLAIRE 

1100 

m 3 /h 

COAGULATION 

FLOCULATION 

E4 

TRAITEMENT PHYSICO- 

CHIMIQUE 

BIOPUR CARBONE 

BACHE 

EAUX 

BOUEUSES 

BIOPUR AZOTE 

COMPTAGE 

BY-PASS 

BACHE 

EAU 

É 

COMPTAGE 

SORTIE 

BACHE EAU DE 

LAVAGE 

BARRAGE 

REJET 


3 

5

Filière Boue : 

B3 

SÉCHAGE 

THERMIQUE 

SÉCHEUR COUCHE 

MINCE 

EXTRUDEUR 

CHAUDIERE 

POLYMÈRE 

B2 

CENTRIFUGATION 

RECIRCULATION DES 

POLYMÈRE 

BACHE DE 

FLOCULATION 

B1 

ÉPAISSISSEMENT 

DYNAMIQUE 

SÉCHEUR A BANDES 

INCINÉRATION 

TRÉMIE DE GAVAGE 

BACHES 

ÉPAISSISSEMENT 


46

File air : 

Ai 

Ai 

TOUR 

DESODORISATION 

ACIDE 

TOUR 

DESODORISATION 

BASIQUE 

STOCKAGE 

ACIDE 

STOCKAGE 

SOUDE 

STOCKAGE 

JAVEL 


5 

7

ANNEXE 3 : détail de la file eau. 

Prétraitement 

By pass rejet 

dans l’Arve 

Fosse à batard 

Dégrillage fin 6 mm 1 + 1 secours 

Comptage Venturi 1825 m 3 /h 

Déchets 

Déchets Matières compactés de vidanges 

Dessableur 

Déshuileur 

Dessableur 

Déshuileur 

Dessableur Déshuilleur 

Sables 

Graisses 

Lait de Chaux 

Traitement Physico-chimique 

Coagulation 1.1. Coagulation 2.1. 

Coagulation 1.2. Coagulation 2.2. 

Coagulation 1.3 Coagulation 2.3 

Cuve de maturation 1 Cuve de maturation 2 

Coagulation 3.1. 

Coagulation 3.2. 

Coagulation 3.3 

Cuve de maturation 3 

FeCl 3 

FeCl 3 

Polymère AS 74 

Décanteur lamellaire 1 Décanteur lamellaire 2 Décanteur lamellaire 3 

Répartition 

Débit de pointe > 1100 m 3 

Biofiltre 1 

Biopure C 

Biofiltre 2 

Biopure C 

Traitement Biologique 

Biofiltre 1 

Biopure N 

Biofiltre 2 

Biopure N 

Biofiltre 3 

Biopure N 

Biofiltre 4 

Biopure N 

Biofiltre 5 

Biopure N 

Biofiltre 6 

Biopure N 

Rejet direct 

dans l’Arve 

Pompage eau traitée 

68 


ANNEXE 4 : détail de la file boue. 

Extraction Boue 

Décanteur lamellaire 


Décanteur 


Décanteur 

Epaississeur 

hersé 

Polymère CS 239 

HP 

Epaississeur 

hersé 

Pompe extraction 1 Pompe extraction 2 Pompe extraction 3 

Polymère CS 239 

HP 

Centrat vers fosse toutes 

eaux 

Centrifugeuse 

Centrifugeuse 

Centrat vers fosse toutes 

eaux 

Pompe 

Sécheur 

thermique 

Unité de traitement d’air 

Convoyeurs 

Bennes 

7 

9 


ANNEXE 5 : planche photographique de la station : 

Arrivé de l’effluent Dégrilleurs Déssableur Déhuilleurs 

Décanteur lamellaire 

Biopurs 

Tambours d’égouttement 

Centrifugeuses 

Sécheur couche mince 

Sécheur à bandes 

10 8 


ANNEXE 6 : Analyse de la performance de la coagulation floculation : mode 

opératoire : méthode des jar tests. 

Analyse de l’effluent en fonction de la dose de FeCl3. 

On réalise pour cela une série de jar tests : 

Coagulation : 

Préparation de la solution de FeCl 3 : concentration à 10% de la solution 

commerciale, soit 100 ml de FeCl 3 commerciale pour 900 ml d’eau du robinet. 

La solution initiale de chlorure ferrique commercial étant à 600 g/l en FeCl 3 pur, le résultat est 

une solution contenant 60 mg/ml de FeCl 3 pur. 

 

 

 

 

Remplir les 4 béchers du jar-test avec l'effluent à tester préalablement 

homogénéisé, le pH des béchers est celui déterminé plus haut (ajout de Chaux). 

Descendre les hélices d'agitation et les faire tourner à 250 t/mn. 

injecter des doses croissantes de FeCl 3 dans le bécher n°1, n°2, 3 et n°4. 

Laisser tourner 2 mn, arrêter l'agitation, 

Floculation : 

 

 

 

 

Préparer la veille (pour une bonne homogénéité) environ 100 ml d'une 

dilution de 2 g de polymère dans un litre d'eau du robinet (0,2 g dans 100ml 

d’eau tiède à 30°C). Laisser maturer cette solution une heure. Ne jamais 

laisser plus de 2 jours cette solution. 

Introduire simultanément grâce à une seringue 0,5 ml de solution de polymère 

(soit une concentration de 1 ppm), 

Laisser tourner les hélices à 45 t/ min pendant 3 min 

Laisser reposer 10 minutes. 

Observer les jar test et noter la qualité du floc et du surnageant de 1à 5. 

Déterminer ainsi la dose de FeCl 3 donnant le meilleur résultat. 

Prélever 10 ml d'effluent en immergeant la pipette d'environ 5 cm (pour être 

dans le liquide clair et ne pas aspirer de flottant). 

Mesurer les MES 

Mesurer la DCO 

Mesurer la concentration en Phosphore, sur les 4 échantillons 

Relever le dosage optimum en chlorure ferrique. Noter de 1 à 5 la qualité du 

floc et du surnageant. Pour un dosage de 10 mg/l de solution commerciale 

(0,1 ml injecté), la concentration est de 0,6 mg/l de chlorure ferrique pur. 

11 9 


Analyse du dosage en polymère. 


Coagulation : 


commerciale, soit 100 ml de FeCl 3 commerciale pour 900 ml d’eau du robinet. 



 

 

 


homogénéisé. 


injecter les doses de chlorure ferrique optimums préalablement déterminées, 

constantes sur une même tranche horaire. 

Floculation : 

 

 

 

 





Introduire simultanément grâce à une seringue des doses croissantes de 

polymère de 0,25 ml à 0,8 ml (soit une concentration variant de 0,5 ppm à 1,6 

ppm), 




Déterminer ainsi la dose de FeCl3 donnant le meilleur résultat. 






Relever le dosage optimum en chlorure ferrique. Noter de 1 à 5 la qualité du 

floc et du surnageant. Pour un dosage de 10 mg/l de solution commerciale 

(0,1 ml injecté), la concentration est de 0,6 mg/l de chlorure ferrique pur. 

1210 


Essai de nouveaux polymères. 


Coagulation : 


commerciale, soit 100 ml de FeCl 3 commercial pour 900 ml d’eau du robinet. 



Floculation : 

 


homogénéisé, 


injecter des doses constantes de FeCl 3 dans les béchers. Ces doses 

correspondent aux optimums trouvés. 


 

 

 

Préparer la veille (pour une bonne homogénéité) 100 ml d'une dilution de 2 g 

de polymère dans un litre d'eau du robinet (0,2 g dans 100ml d’eau tiède à 

30°C) de chaque nouveau polymère. Laisser maturer cette solution une heure. 

Ne jamais laisser plus de 2 jours cette solution. 

Introduire simultanément grâce à une seringue 0,25 ml de solution de 

différents polymères (soit une concentration de 0,5 ppm), 










Relever le dosage optimum. . Noter de1 à 5 la qualité du floc et du 

surnageant. 

11 

13 


Essai de nouveaux coagulants. 

Quatre coagulants sont testés : 45 26, 45 35, 45 89 et 45 45. 


Coagulation : 

 

 



La solution initiale de chlorure ferrique commercial étant à 600 g/l en FeCl 3 

pur, le résultat est une solution contenant 60 mg/ml de FeCl 3 pur. 

Préparation des coagulants : pour 45 26, 45 35 et 45 89, diluer à 10 % la 

solution mère. Pour 45 45, préparer une solution avec 0,5 mg pour 100 ml. 

Remplir les 4 béchers du jar-test avec l'effluent à tester préalablement é 


injecter des doses les doses suivantes de coagulants : 

Bêcher n°1 : uniquement la dose optimum de FeCl 3 

Bêcher n°2 : dose optimum de FeCl 3 divisée par 2 et 10 ppm de coagulant (7 m 

pour 45 45). 

Bêcher n°3 : dose optimum de FeCl 3 divisée par 5 et 10 ppm de coagulant (7 ppm 

pour 45 45). 

Bêcher n°4 : 10 ppm de coagulant uniquement (7 ppm pour 45 45). 

 


Floculation : 

 

 

 

 






(soit une concentration de 0,6 ppm), 










Releverle coagulant le plus performant. . Noter de1 à 5 la qualité du floc et du 

surnageant. 

14 

12 


Dosage des coagulants. 

Quatre coagulants sont testés : 45 26, 45 35, 45 89 et 45 45. 


Coagulation : 

 

 

 

 

 



La solution initiale de chlorure ferrique commercial étant à 600 g/l en FeCl 3 

pur, le résultat est une solution contenant 60 mg/ml de FeCl 3 pur. 

Préparation des coagulants : pour 45 26, 45 35 et 45 89, dilué à 10 % la 

solution mère. Pour 45 45, préparé une solution avec 0,5 mg pour 100 ml. 


homogénéisé, Descendre les hélices d'agitation et les faire tourner à 250 t/mn. 

Réaliser 4 jar tests pour les quatre coagulants : injecter la dose optimum de 

FeCl 3 divisée par 5 ; injecter les coagulants à des concentrations de 2, 5, 8 et 

10 ppm. 


Floculation : 

 

 

 

 



d’eau tiède à 30°C). Laisser maturercette solution une heure. Ne jamais 



(soit une concentration de 0,6 ppm), 










Relever le coagulant le plus performant, et sa concentration. . Noter de1 à 5 la 

qualité du floc et du surnageant. 

13 

15 


ANNEXE 7: Résultats d’expériences : dosage chlorure ferrique, période creuse 

Dosage à 8 :30 ; 

Concentration FeCl3 

(ppm) 

25 

20 

15 

10 

5 

Essai du dosage optimim en FeCl3, 8:30 

20 ppm 

10 ppm 

6 ppm 

0 

08-mai 18-mai 28-mai 07-juin 17-juin 27-juin 07-juil 17-juil 

Date 

essai jar test dosage actuel dosage préconisé 

Dosage à 14 h 00 : 

Concentration FeCl3 (ppm) 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

40 ppm 

30 ppm 

Essai du dosage optimum en FeCl3 à 1400 

36 ppm, defaut 

lavage ?? 

essai jar test dosage préconisé dosage actuel 

20 ppm, valeur de 

temps de pluie 


Date 

Dosage à 17 h 00 

Concentration FeCl3 (ppm) 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

40 ppm 

40 ppm 

Essai du dosage optimiumen FeCl3 à 17:00 

55 ppm, valeur 

exclue 

45 ppm, vidange 

ancienne STEP 

20 ppm, valeur de 

temps de pluie 

0 


Date 

essai jer test dosage actuel dosage préconisé 

14 16 


ANNEXE 7 Résultats d’expériences : dosage chlorure ferrique, pointe estivale 

Dosage avant 9 : 30 : 

concentration (ppm) 

50 

Matière 

40vidange 

30 

20 ppm 

Dosage optimum à 8:30 

40 ppm 

20 

10 

0 

22-juil 27-juil 01-août 06-août 11-août 16-août 21-août 26-août 

essai jar test 

dosage appliqué 

date 

Dosage de 10 h 00 


Dosage FeCl3 à 10: 00 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

04-août 06-août 08-août 10-août 12-août 14-août 16-août 18-août 20-août 

date 



15 17 


Dosage de 14 h 00 : 


80 

60 

40 

40 ppm 

Dosage optimum à 14: 00 

70 ppm 

20 

pluie 

0 

22-juil 27-juil 01-août 06-août 11-août 16-août 21-août 



date 


Dosage optimum à 17 h 00 

concentration 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

40 ppm 

50 ppm 

0 

22-juil 27-juil 01-août 06-août 11-août 16-août 21-août 

date 

esssai jar test 


16 

18 


ANNEXE 8 : Pollutogramme semaine 31 (du 1 au 7 août). 


800 

700 

600 

500 

400 

300 

200 

100 

0 

Pollutogramme DCO 

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 

Heure 


60 

50 

40 

30 

20 

10 

Pollutogramme NH4 

0 

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 

Heure 

19 

17 


ANNEXE 9 : calcul des gains sur le dosage en chlorure ferrique. 

juin-04 juin-05 juil-04 juil-05 août-04 août-05 

Taux de traitement g/m 3 62,3 40,6 66,8 45,8 61,35 54,5 

Gain sur le taux de 

traitement % 35 31 11 

Débit mensuel m 3 309229 329352 377335 406867 456719 300411 

Consommation FeCl3 t 19,3 13,4 25,2 18,6 28,0 16,4 

Coût euros conf conf conf conf conf conf 

Gain mensuel euros conf conf conf 

Gain total euros 14564 

20 

18 


ANNEXE 10 : Dosage en polymère, période creuse 

Dosage à 8 : 30 : 

Concentration (ppm) 

1 

0,9 

0,8 

0,7 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

Essai dosage optimum polymère AS 74, à 8:30 

0,1 08:30 Dosade actuel 8:30 Dosage préconisé 8:30 

0 

04-mai 06-mai 08-mai 10-mai 12-mai 14-mai 16-mai 18-mai 

Date 

Dosage à 11 : 00 : 

Essai dosage optimum polymère AS 74, à 11:00. 


1,4 

1,2 

1 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

0 

05-mai 06-mai 07-mai 08-mai 09-mai 10-mai 11-mai 12-mai 

Date 

11:00 Dosage actuel 11:00 Dosage préconisé 11:00 

21 19 




1,4 

1,2 

1 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

Essai dosage optimum polymère AS 74, à 14:00. 

0 

28-avr 08-mai 18-mai 28-mai 07-juin 17-juin 27-juin 07-juil 17-juil 


Date 


Essai dosage optimum polymère AS 74 ,à 17:00; 


1,8 

1,6 

1,4 

1,2 

1 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

0 

28-avr 08-mai 18-mai 28-mai 07-juin 17-juin 27-juin 07-juil 17-juil 

Date 


20 

22 


ANNEXE 10 : Dosage en polymère, pointe estivale 

Dosage à 10 : 00 : 

Essai du dosage optimum polymère AS 74 à 10H00 

1,4 


1,2 

1 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 


dosage réel 

0 

25-juil 27-juil 29-juil 31-juil 02-août 04-août 06-août 08-août 10-août 12-août 

Dosage à 14 : 00 


2 

1,6 

1,2 

Essai dosage optimum en polymère AS 74, à14H00 

0,8 

0,4 

0 


Date 

Essai dosage 

Dosage réel 

21 23 


Dosage à 17 : 00 : 

Concentratio (mg/l) 

Essai du dosage optimum en polymère AS 74, à 17H00 

1,6 

1,4 

1,2 

1 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

Essai jar test 

Dosage réel 

0 


Date 

22 

24 


ANNEXE 11 : historique du dosage en polymère. 

Le taux de traitement d’août 2004 n’est pas disponible. 

juin-04 juin-05 juil-04 juil-05 août-05 

Taux de traitement g/m 3 0,61 1,44 0,56 1,22 1,9 

Augmentation du taux de 

traitement % -136 -116 

Débit mensuel m 3 309229 329352 377335 406867 

Consommation polymère t 0,2 0,5 0,2 0,5 

Coût euros 434 1091 490 1142 

Gain mensuel euros -657 -652 

Gain total euros -1309 

23 

25 


ANNEXE 12 : résultats tests de performance nouveaux polymères, période 

creuse, 

Date Heure 

Polymère le plus 

performant 

concentration 

(mg/l) 

20-mai 08:30 AS 126 0,5 

23-mai 08:30 AS 126 0,5 

25-mai 08:30 AS 126 0,5 

26-mai 08:30 AS 74 0,5 

27-mai 08:30 AS 126 0,5 

20-mai 14:00 AS 74 0,5 

23-mai 14:00 AS 74 0,5 

25-mai 14:00 AS 126 0,5 

26-mai 14:00 AS 126 0,5 

27-mai 14:00 AS 126 0,5 

20-mai 16:00 AS 74 0,5 

23-mai 16:00 AS 74 0,5 

25-mai 16:00 AS 74 0,5 

26-mai 16:00 AS 74 0,5 

27-mai 16:00 AS 126 0,5 

ANNEXE 12 : résultats tests de performance nouveaux polymères, pointe 

estivale 

Polymère le 

plus 

performant 

Dosage du 

polymère 

(mg/l) 

Date 

Heure 

prélevement 

Dosage en 

FeCl 3 (mg/l) 

8-août 09:30 18 AS 74 0,8 

8-août 14:30 24 AS 74 0,8 

09-août 09:15 12 AS 74 0,5 

09-août 14:30 42 AS 74 0,5 

09-août 17:00 24 AS 74 0,5 

10-août 08:00 6 AS 74 0,5 

10-août 11:40 42 AS 74 0,8 

10-août 14:40 48 AS 74 0,5 

24 

26 


ANNEXE 13 : test de performance des coagulants organiques, période creuse. 

Date Heure coagulant dosage coagulant 

dosage 

FeCl3 

Réduction 

dosage 

06-juin 14:00 45 89 10 15 50% 

07-juin 10:30 45 35 10 0,6 80% 

13-juin 08:30 45 35 10 0,6 80% 

13-juin 14:00 45 89 10 15 80% 

13-juin 17:00 45 89 10 12 50% 

14-juin 08:30 0 0 6 

14-juin 14:00 45 89 10 6 80% 

14-juin 16:00 45 89 10 3,6 80% 

15-juin 10:20 45 35 10 3 50% 

15-juin 14:30 45 45 7 6 80% 

16-juin 09:30 45 35 10 1,2 80% 

16-juin 11:00 45 35 10 15 50% 

16-juin 14:00 45 26 10 6 80% 

17-juin 09:30 45 35 10 1,2 80% 

17-juin 14:00 45 26 10 6 80% 

17-juin 16:00 45 26 10 9 80% 

21-juin 09:30 45 89 10 3 50% 

21-juin 14:00 45 45 7 6 80% 

21-juin 16:30 45 89 10 9 50% 

ANNEXE 13 : test de performance des coagulants organiques, pointe estivale 

Division 

Date Heure Coagulant 

Concentration 

(mg/l) 

dosage 

FeCl3 

11-août 08:30 45 45 2 /5 

11-août 14:20 45 45 5 /5 

11-août 17:00 45 45 5 /5 

16-août 11:40 45 45 8 /5 

16-août 16:00 45 26 8 /5 

17-août 10:30 45 45 5 /5 

17-août 17:00 45 45 8 /5 

18-août 15:00 45 45 5 /5 

19-août 10:15 45 45 5 /5 

22-août 08:15 45 45 5 0 FeCl3 

25 27 


ANNEXE 14 : note de calcul : chiffrage des gains apportés par les coagulants 

organiques. 

Comparaison coût du traitement chlorure ferrique uniquement et chlorure ferrique + 

coagulant. 

Période : période creuse, c'est à dire 150 jours/an 

Ancien produit Nouveau produit 

Référence produit FeCl3 FeCl3 + 45 45 V 

Dosage marché g/m3 40 8 2 

Dosage réel g/m3 40 6 2 

Débit journalier m3/j 8819,6 8820 8820 

Débit sur la période m3 1322936 1322936 1322936 

Consommation de réactif (produit pur) T 53 8 3 

Consommation de réactif (produit commercial) T 75 11 / 

Prix (tonne de produit commercial) Euros CONF CONF 3006 

Coût Euros 7953 

Coût total 

Euros 

Gain potentiel Euros -1055 

Période : pointe estivale, c'est à dire60 jours/an 





Débit journalier m3/j 13390 13390 13390 

Débit sur la période m3 803393,6217 803393,6217 803393,622 





Coût total 

Euros 


Période : pointe hivernale, c'est-à-dire 120 jours/an 





Débit journalier m3/j 10500 10500,38018 10500,3802 

Débit sur la période m3 1260046 1260046 1260046 





Coût total 

Euros 


Gain potentiel annuel Euros -17092 

26 

28 


Gain sur les traitements des boues et de la chaux 

Période :période creuse, c'est à dire 150 jours/an 


FeCl3 

FeCl3+4545 

Débit journalier m3/j 8820 8820 

DBO5 à l'entrée Kg/j 101 101 

MES à l'entrée Kg/j 129 129 

NTK à l'entrée Kg/j 23 23 

P total à l'entrée Kg/j 3 3 

FeCl3 pur injecté mg/l 40 8 

Masse de FeCl3 pur journalier Kg/j 352,8 70,6 

Masse de FeCl3 technique 

journalier Kg/j 837,7 167,5 

Volume de FeCl3 commercial 

journalier litres/j 589,9 118,0 

Masse de FeCl3 commercial 

annuel tonnes/an 305,8 61,2 


annuel m3/an 215,3 43,1 

Masse de Fe journalier Kg/j 121,6 24,3 

Moles de Fe injecté par jour Moles/j 2171,0 434,2 

Moles de P entrant par jour Moles/j 110,8 110,8 

Rapport Fe/P 19,597 3,919 

Pourcentage de P éliminé % 140,8 98,2 

Masse de FePO4 formée Kg/j 23,6 16,4 

Masse de Fe(OH)3 formée Kg/j 215,6 34,8 

Masse de MES complémentaires Kg/j 239,2 51,2 

Masse de MES à prendre en 

compte Kg/j 368 180 

Taux de fer dans ces MES (en 

masse) % 33,00 13,48 

TAC consommé (en CaCO3) Kg/j 324,6 64,9 

Gain sur le traitement des boues 

Production de boues due à FePO4 

et Fe(OH)3 t 28,2 

Production de boues pateuses 

due à FePO4 et Fe(OH)3 t 94,0 

Prix boue euros/ t 60,0 

Gain Boue euros 5637 

Gain sur la chaux 

Gain sur le TAC CaCO3 

t de 

CaCO3 38,9 

Prix chaux Euros/t 106,64 

Gain Chaux Euros 4153 

Gain total Euros 9791 

27 

29 


Période : pointe estivale , c'est à dire 90 jours/an 

Nouveau 

Ancien produit produit 

FeCl3 FeCl3+4545 








Masse de FeCl3 technique journalier Kg/j 1589,8 318,0 



Masse de FeCl3 commercial annuel tonnes/an 580,3 116,1 

Volume de FeCl3 commercial annuel m3/an 408,6 81,7 




Rapport Fe/P 2,371 0,474 





Masse de MES à prendre en compte Kg/j 2951 2566 

Taux de fer dans ces MES (en masse) % 7,82 1,80 


Gain sur la pointe estivale 

Les boues sont au 2/3 pateuses et 1/3 

sechées 


Production de boues due à 

FePO4 et Fe(OH)3 t 34,7 

Production de boue pateuses 

due à FePO4 et Fe(OH)3 t 115,6 

Production de boues séchées 

due à FePO4 et Fe(OH)3 t 58 

Production totale de boues due à 

FePO4 et Fe(OH)3 t 96 




TAC T de chaux 44,3 




28 

30 


Période : pointe hivernale, c'est à 

dire 120 jours/an Ancien produit Nouveau produit 

FeCl3 FeCl3+4545 








Masse de FeCl3 technique journalier Kg/j 1620,7 324,1 



Masse de FeCl3 commercial annuel tonnes/an 591,6 118,3 

Volume de FeCl3 commercial annuel m3/an 416,6 83,3 




Rapport Fe/P 1,788 0,358 





Masse de MES à prendre en compte Kg/j 2296 1893 

Taux de fer dans ces MES (en masse) % 10,24 2,49 



Production de boues due à FePO4 

et Fe(OH)3 t 36,3 

Production de boue pateuses due 

à FePO4 et Fe(OH)3 t 121,1 

Production de boues séchées due 

à FePO4 et Fe(OH)3 t 61 

Production totale de boues due à 

FePO4 et Fe(OH)3 t 101 




TAC 

T de 

chaux 45,2 




29 

31 


ANNEXE 15: Données numériques des concentrations de la bâche à boue. 

EXTRACTION / RECIRCULATION 

EXTRACTION 

Date 

Concentration 

maximale (g/l) 

Concentration 

minimale (g/l) 

Ecart 

01-juil 14 6,8 7,2 

02-juil 13,7 8,2 5,5 

03-juil 9,68 6,3 3,38 

04-juil 14 6,38 7,62 

05-juil 13,37 6,4 6,97 

06-juil 9,09 6 3,09 

07-juil 12,3 7,51 4,79 

08-juil 10,5 7,2 3,3 

09-juil 12,6 8,93 3,67 

10-juil 9,91 5,67 4,24 

11-juil 14 7,12 6,88 

12-juil 13,1 6,8 6,3 

13-juil 14 13 1 

14-juil 13,5 6,6 6,9 

15-juil 13,9 9,47 4,43 

16-juil 14 7,3 6,7 

17-juil 12,4 1,3 11,1 

18-juil 14 8,9 5,1 

19-juil 14 8,9 5,1 

20-juil 11,6 5,4 6,2 

21-juil 12 4,8 7,2 

22-juil 14 1,25 12,75 

23-juil 10,14 5,7 4,44 

24-juil 8,8 5,3 3,5 

25-juil 13,72 6,26 7,46 

26-juil 13,8 6,2 7,6 

27-juil 15 10,5 4,5 

28-juil 15 7,7 7,3 

29-juil 15 9,4 5,6 

30-juil 13,9 6,37 7,53 

31-juil 12,25 3,96 8,29 

30 32 


EXTRACTION 

RECIRCULATION 

Date 

Concentration 


Concentration 


Ecart 

01-août 14 5,14 8,86 

02-août 14 2 12 

03-août 14 6,7 7,3 

04-août 14 7 7 

05-août 14 3,2 10,8 

06-août 14 2,5 11,5 

07-août 14 2,6 11,4 

08-août 14 7,3 6,7 

09-août 14 9,9 4,1 

10-août 14 14 0 

11-août 14 2,5 11,5 

12-août 14 6,8 7,2 

13-août 14 8 6 

14-août 14 6,2 7,8 

15-août 14 7,1 6,9 

16-août 14 7 7 

17-août 14 5,1 8,9 

18-août 14 5,2 8,8 

19-août 14 8 6 

20-août 14 9,7 4,3 

21-août 12 9,1 2,9 

22-août 14 5 9 

23-août 12,3 5 7,3 

24-août 12 5 7 

25-août 10 5,7 4,3 

26-août 10,3 6,3 4 

27-août 12,1 4,5 7,6 

28-août 12 4,3 7,7 

29-août 10,3 3,7 6,6 

30-août 9 3,4 5,6 

31-août 14 10,6 3,4 

RECIRCULATION 

Date 

Concentration 


Concentration 


Ecart 

01-sept 14 8,7 5,3 

02-sept 14 6 8 

03-sept 12,5 3,3 9,2 

04-sept 10,5 5 5,5 

05-sept 11,6 6,5 5,1 

06-sept 14 2 12 

07-sept 9,6 4,8 4,8 

08-sept 14 8,5 5,5 

09-sept 14 9,9 4,1 

10-sept 14 4,8 9,2 

11-sept 14 10,8 3,2 

31 

33 


ENGEES, ECOLE NATIONALE DU GENIE DE L’EAU 

ET DE L’ENVIRONNEMENT DE STRASBOURG 

1 quai Koch 

67 070 STRASBOURG CEDEX. 

MEMOIRE DE FIN D’ETUDES 

Auteur : Pascale Machet 

Titre : 

Station de traitement des eaux usées de Chamonix les Houches, 

Optimisation du traitement physico-chimique 

Etude des décanteurs lamellaires. 

Mastère Spécialité Eau 

Potable et Assainissement. 

Année de publication : 

2005 

Nombre de volumes : 2 Nombre de pages : 91 Nombre de références bibliographiques 24 

Structure d’accueil : 

Lyonnaise des Eaux 

Centre Région Régional 

30 Avenue du Général de Gaulle 

73200 Albertville. 

Résumé : 

Le travail est réalisé sur la station de traitement des eaux usées de Chamonix-Les 

Houches, de type physico-chimique biofiltration par cultures fixées. 

Cette étude porte sur une optimisation des dosages en réactifs (chlorure ferrique et 

polymère), via des expérimentations en laboratoire, appliquées directement sur la station. 

Elle propose à l’exploitant de mettre en œuvre d’autres types de produits chimiques, tels 

que de nouveaux polymères et des coagulants organiques. 

La deuxième partie de l’étude s’attache à réduire les départs de boues sur les décanteurs, 

très problématiques actuellement. 

Les solutions proposées pour s’affranchir de ce phénomène sont la mise en place de la 

recirculation des boues (largement testée sur la période d’étude), une amélioration de la gestion 

des extractions des boues et la mise en place d’une procédure de lavage des décanteurs. 

Mots clés : 

Coagulation – Floculation - Décantation – Chlorure ferrique – Polymère – Coagulant 

organique 

Départs de Boues – Recirculation - Extractions - 

34

Optimisation du traitement physico- chimique. Etude de ... - ENGEES

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