Gestion optimale de la vidange des bassins de rétention en réseau unitaire à l'aide d'un modèle intégré

Optimal management of combined sewer retention tank emptying using an integrated model

Université Laval - Département de génie civil et de génie des eaux - 1065, avenue de la Médecine, Québec, QC, Canada
sovanna.tik.1@ulaval.ca; thibaud.maruejouls.1@ulaval.ca; paul.lessard@gci.ulaval.ca; peter.vanrolleghem@gci.ulaval.ca

Résumé

Le texte suivant propose d'évaluer l'impact global de différents modes de vidange des bassins de rétention en réseau unitaire sur le milieu aquatique. Il s'agit d'une étude en modélisation utilisant un modèle intégré inspiré d'un cas d'étude sur lequel des campagnes d'échantillonnage ont été menées autour d'un bassin de rétention et d'un décanteur primaire de la station d'épuration (STEP). Le modèle intégré, développé à l'aide du logiciel WEST(r), contient trois bassins versants disposant chacun d'un bassin de rétention, reliés à un réseau unitaire qui aboutit à une STEP. La STEP est modélisée par un dessablage et une décantation primaire potentiellement avec ajout d'alun. Tous les modèles décrivent les concentrations en matière en suspension à l'aide d'une approche par distributions de vitesses de chutes des particules (DVCP). Neuf scénarios de vidange en temps de pluie ont été imaginés. Pour chaque scénario, les paramètres de débit de vidange des bassins de rétention et de dosage d'alun ont été modifiés. Les résultats montrent la possibilité d'une réduction non négligeable des charges de polluants déversées au milieu naturel, nécessitant une prolongation des durées de vidange des bassins de rétention raisonnable : pour le cas étudié, des réductions respectivement de 26 % et de 43 % des charges déversées sont constatées pour une augmentation du temps de vidange de 65 et 110 %. D'autre part, l'ajout d'alun permet une amélioration significative de l'efficacité de la décantation primaire, laissant présager la possibilité d'augmenter les débits acceptables en STEP, sans dégrader le traitement.

Abstract

In this paper, the overall impact on the receiving waters of different emptying scenarios for combined sewer retention tanks is evaluated. To this end, a modelling study was conducted with an integrated model inspired by a real case study for which extensive measurement campaigns were conducted at the level of the retention tanks and the primary settler of the wastewater treatment plant (WWTP). The integrated model, developed in the WEST(r) software, describes three catchments, each equipped with a retention tank, linked to a combined sewer system that transports the wastewater to the WWTP that is modelled in terms of its grit chamber and primary settling tank, with possibility for chemical enhancement by alum addition. All of the unit process models describe the dynamics of the suspended solids concentration using an approach based on particle settling velocity distributions. Nine wet weather emptying scenarios were tested. For each scenario, the characteristics of the retention tank emptying procedure and the alum addition were modified. The results show the significant reduction in mass of suspended solids discharged to the receiving water. This came at the expense of an acceptable increase in emptying times. For the case study the suspended solids emissions were reduced by 26% and 43% for an increase in emptying time of 65% and 110% respectively. The addition of alum allowed improving the primary treatment efficiency, leading not only to a further decrease in suspended solids emission, but also suggesting to allow more water to be sent to the WWTP.