LES CLES DU DIMENSIONNEMENT
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Séparateur à hydrocarbures > Calculer la taille nominale du séparateur
Le dimensionnement des installations de séparation d’hydrocarbures doit être basé sur la nature et le débit des effluents à traiter. Les éléments à prendre en compte sont donc les suivants :
- le débit maximum des eaux de pluie ;
- le débit maximum des eaux usées de production ;
- la masse volumique des hydrocarbures ;
- la présence de substances pouvant entraîner la séparation comme les détergents.
TN = (QR + fx × QS) . fd
avec :
avec :
- TN : Taille nominale du séparateur calculée
- QR : Débit maximum des eaux de pluie en entrée du séparateur, en litres par seconde
- fx : Facteur relatif à l’entrave selon la nature du déversement
- QS : Débit maximum des eaux usées de production en entrée du séparateur, en litres par seconde
- fd : Facteur relatif à la masse volumique des hydrocarbures concernés
A l’issu de ce calcul, il est recommandé de choisir la taille nominale TN immédiatement supérieure, conformément à l’article 5 de la norme NF EN 858-1 sur la conception des installations de séparation d’hydrocarbures.
Calcul du débit maximum des eaux de pluies en entrée du séparateur (QR)
Ce débit peut être calculé à partir de la méthode présentée ci-après et dépend de conditions pluviométriques locales.
Pour un type de déversement d’effluents de catégorie b, la dimension du séparateur dépend de la conception, de l’intensité pluviométrique et de la zone de captage se déversant dans ledit séparateur. Conformément à la norme NF EN 752-4, le débit maximum d’eaux de pluie en entrée du séparateur doit être calculé à partir de la formule suivante :
QR = Ψ × i × A
avec :
avec :
- QR : Débit maximum des eaux de pluie en entrée du séparateur, en litres par seconde
- Ψ : Coefficient de ruissellement, sans dimension (en règle générale, un coefficient de ruissellement Ψ = 0,9 est appliqué)
- i : Intensité pluviométrique, en litres par seconde et par m2. L’intensité pluviométrique i (annuelle ou décennale) dépend principalement de l’analyse des données pluviométriques locales ; elle doit être adoptée conformément aux règlements locaux.
- A : Surface découverte de la zone de réception des eaux de pluie, mesurée horizontalement, en m²
Le calcul peut être effectué pour un séparateur avec ou sans déversoir d’orage :
- Sans déversoir d’orage : le débit des eaux de pluie traité est de 100%, soit QR (en prenant i annuelle)
- Avec déversoir d’orage : le débit des eaux de pluie traité est de 20%, soit QR = 0,2 x QR (en prenant i décennale)
Calcul du facteur relatif à l’entrave selon la nature du déversement (fx)
Ce facteur tient compte des conditions défavorables lors de la séparation, dues par exemple à la présence de détergents dans les eaux usées de production.
Le facteur recommandé est de :
- 2 pour un type de déversement d’effluents de catégorie a ;
- 0 pour un type de déversement d’effluents de catégorie b (eaux de pluie seulement).
Calcul du débit maximum des eaux usées de production en entrée du séparateur (QS)
Il peut être calculé à partir de la méthode présentée ci-après et dépend des différents écoulements se déversant dans ledit séparateur. Pour un type de déversement d’effluents de catégorie a, le débit maximum des eaux usées de production en entrée du séparateur doit être calculé, en faisant la somme des écoulements contribuants, à l’aide de la formule suivante :
QS = QS1 + QS2 + QS3 + …
avec :
avec :
- QS : Débit maximum des eaux usées de production en entrée du séparateur, en litres par seconde
- QS1 : Débit maximum des eaux usées de production provenant des robinets de puisage, en litres
par seconde.
Lorsqu’il n’est pas possible de mesurer précisément le débit maximum d’écoulement de robinets de puisage, celui-ci peut être estimé à l’aide du tableau 6. Ce tableau tient compte de la probabilité que tous les robinets de puisage soient utilisés en même temps, indépendamment de leur dimension. Il convient de baser les calculs sur les débits des robinets de puisage de plus grande dimension en premier.
| Diamètre litres par seconde nominal en mm | Débit des robinets de puisage QS1 (a) en Diamètre litres par seconde | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1er robinet | 2ème robinet | 3ème robinet | 4ème robinet | 5ème robinet | |
| DN 15 | 0,5 | 0,5 | 0,35 | 0,25 | 0,1 |
| DN 20 | 1,0 | 1,0 | 0,70 | 0,50 | 0,2 |
| DN 25 | 1,7 | 1,7 | 1,20 | 0,85 | 0,3 |
| Tableau 6 - Débits des robinets de puisage en fonction de leur diamètre nominal | |||||
(a) Valeurs données pour une pression d’alimentation en eau de l’ordre de 4 bars ; des pressions différentes peuvent engendrer des valeurs de QS1 différentes.
Au cas où la pression d’alimentation en eau varie de l’annotation (a) du tableau 6, le débit maximum d’écoulement d’un robinet de puisage doit être calculé à l’aide de la formule suivante :
Avec :
S’il s’agit d’eaux usées de production provenant de portiques de lavage automatique haute pression (avec un reflux supérieur à 20 bars) et/ou si l’utilisation de procédures de lavage supplémentaires entraîne la présence d’hydrocarbures dans les eaux usées de production, alors il faut attribuer à chaque portique ou couloir de lavage une valeur de débit d’eaux usées de production QS2 de 2 l/s auquel il faut ajouter une valeur de débit d’eaux usées de production QS3 pour chaque unité haute pression conforme au point suivant.
Lorsque l’emplacement de lavage de véhicules est utilisé à d’autres fins que le lavage, par exemple pour l’entretien, ou pour des centres ayant une plus grande quantité d’eaux usées de production (c’est-à-dire sans procédés de lavage mécanique), la quantité réelle d’eaux usées de production doit être prise en compte.
Une réduction du débit d’eaux usées QS2 pour les centres de lavage disposant d’un circuit de recyclage de l’eau et d’une évacuation du trop-plein, n’est pas autorisé.
Si une unité haute pression est associée à un portique de lavage automatique, comme décrit au point précédent, il faut attribuer à cette unité une valeur QS3 de 1 l/s.
Au cas où la pression d’alimentation en eau varie de l’annotation (a) du tableau 6, le débit maximum d’écoulement d’un robinet de puisage doit être calculé à l’aide de la formule suivante :
Avec :
- QS1(x bars) : Débit maximum d’écoulement des robinets de puisage à une pression d’alimentation d’eau de x bars, en litres par seconde
- QS1(4bars) : Débit maximum d’écoulement des robinets de puisage, donné par le tableau 6, à une pression d’alimentation d’eau de 4 bars, en litres par seconde
- QS2 : Débit maximum des eaux usées de production provenant d’unités de lavage automatique, en litres par seconde
S’il s’agit d’eaux usées de production provenant de portiques de lavage automatique haute pression (avec un reflux supérieur à 20 bars) et/ou si l’utilisation de procédures de lavage supplémentaires entraîne la présence d’hydrocarbures dans les eaux usées de production, alors il faut attribuer à chaque portique ou couloir de lavage une valeur de débit d’eaux usées de production QS2 de 2 l/s auquel il faut ajouter une valeur de débit d’eaux usées de production QS3 pour chaque unité haute pression conforme au point suivant.
Lorsque l’emplacement de lavage de véhicules est utilisé à d’autres fins que le lavage, par exemple pour l’entretien, ou pour des centres ayant une plus grande quantité d’eaux usées de production (c’est-à-dire sans procédés de lavage mécanique), la quantité réelle d’eaux usées de production doit être prise en compte.
Une réduction du débit d’eaux usées QS2 pour les centres de lavage disposant d’un circuit de recyclage de l’eau et d’une évacuation du trop-plein, n’est pas autorisé.
- QS3 : Débit maximum des eaux usées de production provenant d’unités de nettoyage haute pression, en litres par seconde. Indépendamment de l’utilisation faite de l’eau provenant d’une unité haute pression, il faut considérer une valeur QS3 de 2l/s pour le débit d’eaux usées de production.
Si une unité haute pression est associée à un portique de lavage automatique, comme décrit au point précédent, il faut attribuer à cette unité une valeur QS3 de 1 l/s.
Calcul du facteur relatif à la masse volumique des hydrocarbures concernés (fd)
Il tient compte de la combinaison spécifique des éléments constitutifs de l’installation de séparation d’hydrocarbures et des masses volumiques des différents hydrocarbures contenus dans les effluents.
Pour chacun des hydrocarbures susceptibles de se retrouver dans les eaux de pluie et/ou les eaux usées de production des entreprises concernées, le tableau 5 donne la valeur de ce facteur en fonction de l’installation à utiliser.
| Famille d’hydrocarbures | fd | ||
|---|---|---|---|
| S - I - P (a) | S - II - P | S - I - II - P (b) | |
| Essence et gazole | 1 | 1 | 1 |
| Huile lubrifiante (moteur) | 1,5 | 2 | 1 |
| Essence de térébenthine | 1,5 | 2 | 1 |
| Huile de paraffine | 2 | 3 | 1 |
| Tableau 5 - Facteur fd en fonction de l’installation pour chaque famille d’hydrocarbures (a) : séparateur de classe I fonctionnant par gravité = fd de la classe II. (b) : pour les séparateurs de classe I et II. |
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En cas de mélange de plusieurs hydrocarbures dans un même effluent, c’est le facteur relatif à la masse volumique le plus important qui est pris en compte.
Remarque : lorsqu’un séparateur reçoit à la fois des eaux de pluie et des eaux usées de production, par exemple dans le cas d’une installation de lavage de voiture, et s’il est peu probable que les deux écoulements au débit maximum aient lieu en même temps, alors le séparateur peut être dimensionné sur la base du débit le plus important des deux.
Choisir la taille nominale du séparateur
A l’issue du calcul de la taille nominale TN du séparateur selon la norme NF EN 858-2 sur le dimensionnement des installations de séparation d’hydrocarbures, il est recommandé de choisir la taille nominale TN immédiatement supérieure, conformément à l’article 5 de la norme NF EN 858-1 sur la conception des installations de séparation d’hydrocarbures. Selon cet article, les tailles nominales TN recommandées sont les suivantes :
1, 3, 5, 6, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 300, 400 et 500.
Calculer le volume du débourbeur
Selon l’article 4.4. de la norme NF EN 858-2 sur le dimensionnement des installations de séparation d’hydrocarbures, le volume du débourbeur S se détermine suivant les données du tableau 7.
| Quantité de boues | Applications | Volume minimal du débourbeur en litres |
|---|---|---|
| Aucune | ⇒ Condensats | Pas de débourbeur |
| Faible | ⇒ Traitement des eaux usées contenant un faible volume de boues défini ; ⇒ Parkings. |
 (a) |
| Moyenne | ⇒ Stations services, de lavage manuel de véhicules et de lavage de pièces ; ⇒ Eaux usées de garages. |
 (b) |
| Elevée | ⇒ Sites de lavage pour véhicules de chantier, machines de chantier et machines agricoles ; ⇒ Sites de lavage de camions. |
 (b) |
| ⇒ Sites de lavage automatiques de véhicules (à rouleaux, à couloir). | (c) |
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Tableau 7 - Volume des débourbeurs S (a) Ne pas utiliser pour les séparateurs inférieurs ou égaux à TN 10, sauf pour les parkings couverts. (b) Volume minimal des débourbeurs = 600 litres. (c) Volume minimal des débourbeurs = 5 000 litres (2 000 litres = caniveau débourbeur recommandé par les professionnels) |
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Résistance aux poids sur le séparateur
⇒ Charge sur le couvercle
- Piétons : 3 kN
- Véhicules légers : 15 kN
- Camionnettes et camions : 125-250 kN
⇒ Choix de la résistance du tampon
- Si le séparateur est positionné hors circulation : 125 kN.
- S'il est positionné sous un passage accidentel de véhicules, choisir 250 kN.
- S'il est sous une voirie avec un passage lourd et intensif, tampon de 400 kN et amorce de cheminée.