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MEMOIRE Thème - Université des Sciences et de la Technologie d
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1. Coagulation Floculation Introduction La turbidit et la couleur d une eau sont principalement caus es par des particules tr s petites dites particules collo dales Ces particules qui peuvent rester en suspension dans l eau durant de tr s longues p riodes peuvent m me traverser un filtre tr s fin Par ailleurs du fait de leur grande stabilit elles n ont pas tendance s accrocher les unes aux autres En g n ral la turbidit est caus e par des particules de mati re inorganique alors que la couleur est imputable aux particules de mati re organique et aux hydroxydes de m taux En traitement des eaux la coagulation et la floculation sont des traitements qui visent optimiser l limination des particules en suspension par les proc d s de d cantation et de filtration Ces traitements favorisent l agr gation des particules collo dales en larges et denses agr gats Ils se d roulent en deux tapes principales savoir la d stabilisation des particules et la collision des particules d stabilis es pour former des agr gats volumineux La d stabilisation et l agr gation sont des ph nom nes physicochimiques La s paration par d cantation et filtration met en jeu des ph nom nes essentiellement physiques Les coagulants et floculants sont des r actifs chimiques repr sentatifs de l volution de la chimie dans la secon
2. 40 5 2 D canteurs recirculation de DOUES cccccccccccccccssscccccccccacssssn 41 3 3 D canteurs litde DOUES Re ELE A 6 AER sn OT 42 5 4 D canteurs lamellaires lit de boues nissan soute 43 5 5 D canteurs lamellaires recirculation de boues 45 5 6 D canteurs floc lest rc uen etre ne site eee ends ed ei 46 6 R capitulation des principaux d canteurs 46 T Probl mes de d cantation f sise tin san retient 48 Chapitre ITI notions g n rales sur les eaux us es urbaines Introduction sers Ur E J E E nets 2 oe a A e es n es 50 1 Gen ralit La Ne Ne Tee ete EN AT NME SE ARR ee 50 1 1 Eaux us es urbaines iii Ea i 50 1 2 Eaux r siduaires industrielles ERT 2 51 2 Les principaux param tres mesur s dans les eaux us es 52 3 Traitement des eaux r siduaires industrielles 53 3 1 M thodologie de choix d une fili re de traitement 53 3 2 Diff rents types de proc d s adapt s au traitement d une pollution dispers e 53 4 La R utilisation des eaux uses tn see RE Ne ne 54 4 1 Lavage et transport industriel des mat riaux 55 4 2 R troidissement industrie
3. 60 Thermom tre EMA Eee Re LORS NN S DA RRR De ans 61 pH m tre de type HANNA eee et dre ds 62 Conductim tre Lu Te nn ME Dan de D Ne LORS E E Ten A TE SS 62 Digesteur HACH LANGE LT200 LT2002 22uuiuiist een den etes 64 Spectrophotom tre HACH DR5000 64 bouteille ambr 6 sien cena dedans dt 66 Equipement de filtration sous vide 67 Jart st RS on tte a on Sn ue dm Oa R OEE dar 70 Courbe du 1 dose 0 5 g AL SO 4 18 H20 0 16 g Ca OH 76 courbe du 2 dose 1 g Al SO 4 18 H20 0 33 g Ca OH 2 77 courbe du 3 dose 1 5 g A1 SO 4 18 H20 0 5 g Ca OH 2 78 courbe du 4 dose 2 g AL SO 4 18 H20 0 7 g Ca OH 2 79 courbe du 5 dose 2 5 g AB SO 4 18 H20 0 83 g Ca OH 80 Graphe 6 courbe du 6 dose 3 g AL SO 4 18 H20 1g Ca OH 2 80 Graphe 7 courbe du 7 dose 3 5 g AI 2 SO 4 18 H20 1 16g Ca OH 2 81 Graphe 8 courbe du g me dose 4 g AL SO 4 18 H20 1 33g Ca OH 2 81 Liste des symboles pZ potentiel Z ta V K fonction du diam tre de la particule et de l paisseur de la double couche u viscosit dynamique Pa s e constante di lectrique du milieu A constante de r action propre aux produits concern s Ea
4. Ces eaux sont g n ralement form es du sous produit d une utilisation humaine soit domestique soit industrielle d o l usage de l expression eaux us es Les eaux us es sont des eaux alt r es par les activit s humaines la suite d un usage domestique industriel artisanal agricole ou autre Elles sont consid r es comme pollu es et doivent tre trait es Elles peuvent tre parfois qualifi es d eaux grises lorsqu il s agit d eaux peu charg es en mati res polluantes par exemple des eaux d origine domestique r sultant du lavage de la vaisselle des mains des bains ou des douches On parle d eaux noires lorsqu elles contiennent diverses substances plus polluantes ou plus difficiles liminer tels que des mati res f cales des produits cosm tiques ou tout type de sous produit industriel m lang l eau Il peut galement s agir d eau d coulement de surfaces imperm ables ainsi les eaux de ruissellement des parcs de stationnement sont consid r es comme des eaux us es par la pr sence de divers polluants comme les hydrocarbures ou les poussi res d usure des pneumatiques 5 G n ralit Les eaux us es se divisent en deux grandes cat gories les eaux r siduaires urbaines ERU et les eaux r siduaires industrielles ERI 1 3 Eaux us es urbaines Les eaux r siduaires urbaines ERU regroupent les eaux m nag res les eaux des vannes et les eaux de ruissellement La composition
5. Figure 7 Disposition des chaines de polym re cationique sur une surface charg e n gativement et illustration des diff rents m canismes d interaction interparticulaires correspondant a et b r pulsions c attraction 9 7 Aides coagulants adjuvant de floculation Les floculants sont aussi appel s adjuvants de coagulation ou de floculation Ils peuvent intervenir au niveau de la filtration vis vis de l avancement du front de colmatage vitant ainsi les ph nom nes de crevaison des filtres aussi bien qu celui de la floculation d cantation vitesse de floculation floc plus gros donc mieux d cantable coh sion accrue dans les appareils contact de boues 2 On peut classer les floculants en deux groupes 7 1 Floculants min raux Il s agit essentiellement de la silice activ e pr par e en continu ou discontinu en neutralisant partiellement l alcalinit d une solution de silicate de sodium par un acide HSO le plus souvent mais aussi HCI NaHCO sulfate d aluminium eau de chlore etc 2 On obtient un polym re anionique lin aire de formule g n rale Q Si 0 OH 7 2 Floculants organiques 7 2 1 D origine naturelle On utilise surtout l acide alginique ou ses sels les alginates de sodium polym res anioniques lin aires plus simples mettre en uvre mais souvent moins actifs que la silice activ e sauf lorsque le coagulant est un sel de fe
6. FL MAGROUD Fatima z Remerciements Nos remerciements vont tout premi rement Dieu le tout puissant pour la volont la sant et la patience qu il nous a donn pour terminer notre travail de recherche On souhaite tout d abord remercier notre encadreur Monsieur A DEBAB Professeur l universit de l USTO pour avoir accept de diriger ce m moire et de sa patiente durant la p riode de l encadrement A Monsieur T BENNAMA Docteur l universit de l USTO pour l honneur qu il nous fait de pr sider ce jury de m moire de MASTER On voudrait aussi remercier Madame W MEBRAK Docteur l universit de l USTO avec notre profonde gratitude de l int r t qu elle a port ce travail et d avoir accept de le juger Les analyses de notre effluent ont t faites au niveau de laboratoire des eaux r siduaires de la soci t SEOR Un grand merci pour les responsables et tous les employeurs Et enfin on remercie toute nos familles pour leurs soutien moral et leur aide ainsi que tous ce qui nous ont soutenu et aid tout au long de cette tude et toutes les personnes qui ont contribu directement ou indirectement ce travail Liste des tableaux Tableau 1 Temps de d cantation de diff rentes particules d apr s la loi de STOKES 9 Tableau 2 Taux de traitement usuel en g EE 2222 e A E A E22 CAE A R 2 16 Tableau 3 Vitesse limite de chute des particules sph riques en fonction du nombre de RONDS a ERA
7. La pollution chimique des eaux de rejets provient aussi bien de la consommation domestique qu industrielle Ce travail a pour objectif principal d analyser des rejets liquides urbains provenant de la ville de Mostaganem et sp cialement de Oued Ain sefra qui traverse la ville et d verse dans la mer proximit du port maritime Le m moire est divis en deux parties gt Dans la premi re partie qui est essentiellement documentaire et comporte deux chapitres o Les notions g n rales sur les eaux us es urbaines o Traitement physicochimique coagulation floculation et d cantation gt La seconde partie est exp rimentale et comporte Les analyses des chantillons d eaux us es d Oued Ain Sefra Cette eau contient des particules collo dales non d cant es charg es n gativement ces charges n gatives rendent les particules collo dales non d cantables par la pr sence de forces de r pulsion Pour cela on a propos pour cette eau la coagulation floculation comme un pr traitement pour favoriser la force d attraction entre les particules collo dales suivi d un traitement par d cantation Apr s avoir trait cet effluent par le proc d de coagulation floculation et d cantation pour r duire la charge des particules collo dales nous proposons d autres alternatives de traitements en vu de la r utilisation dans l agriculture pour l irrigation
8. Aussi la m thode la plus s re et la plus rationnelle pour d terminer dans chaque cas la nature et quantit de r actif utiliser s appuiera sur l exp rimentation La m thode qui reproduit petite chelle l ensemble du processus de coagulation floculation est celle dite du JAR TEST utilis en laboratoire Dans cette recherche du meilleur r sultat possible qui doit galement tenir compte des consid rations conomiques l exp rience de l homme doit tre second e par l essai de floculation en laboratoire JAR TEST et ventuellement par la mise en uvre d un pilote de traitement qui sont des auxiliaires pr cieux 9 Facteurs intervenants dans la coagulation Le processus de coagulation est complexe et peut tre influenc par plusieurs facteurs Dans cette partie nous discutons bri vement des effets de la temp rature du pH et de l alcalinit Dans un souci de concision seuls ces param tres sont abord s dans le cadre de notre projet de recherche Toutefois il convient de pr ciser que d autres param tres tels que la dose du coagulant la concentration des particules collo dales la couleur la pr sence d anions et cations l intensit du m lange et le potentiel Z ta sont importants 9 1 Effets de la temp rature Comme toute r action chimique la floculation est acc l r e par l l vation de temp rature La floculation des eaux froides est donc plus lente et moins compl te que celle des eaux
9. 5 e Coalescence Proc d adapt pour des s parations huile eau avec des diam tres de gouttes gt 5um 5 e Centrifugation Centrifugeuses e Flottation Flottation air dissous deute 40 50um 5 e Filtration Filtres p n tration les plus courants sont les filtres sable Filtration sur membrane Microfiltration dpore gt 0 1 um Ultrafiltration dpore gt 100 A Nanofiltration arr t de certains ions comme Ca 5 8 La R utilisation des eaux us es L importance des co ts d amen e des eaux pour l alimentation des villes jointe celle de leur vacuation qui va de pair avec la rar faction des ressources en eau conduit un peu partout dans le monde et pas seulement dans les zones arides ou semi arides consid rer la question de la r utilisation des eaux us es Le traitement des eaux us es a pour but dans la plupart des cas de les d polluer suffisamment pour qu elles n alt rent pas la qualit du milieu naturel dans lequel elles seront finalement rejet es rivi res et mers En Europe et plus g n ralement dans les pays du Nord le traitement d un m tre cube d eau us e produit de 350 400 grammes de boues Plusieurs millions de tonnes dans le monde de mati res s ches sont vacu es chaque ann e Environ 75 sont valoris es en agriculture Les reste sont incin r s ou dirig en d charge L agriculture permet aussi la r utilisation des eaux us es apr s un trai
10. nergie d activation R constante des gaz parfaits T temp rature pr la masse volumique du fluide Ps la masse volumique du solide V volume du solide g force gravitaire C coefficient de train e du solide dans le fluide S surface de la projection U jim la vitesse relative du solide par rapport au fluide Uim la vitesse limite de chute d diam tre de la particule sph rique Re nombre de Reynolds ns viscosit dynamique du fluide Vm viscosit cin matique d une suspension Pm Masse volumique d une suspension Vve viscosit cin matique du fluide D dilutions volume du liquide par unit de masse de solides de la suspension Dim dilutions volume du liquide par unit de masse de solides de la boue en fin de s dimentation tassement Co concentration initiale en solides de la suspension C concentration en solides au temps t C concentration au point du d but de compression k constante de floculation t temps de s jour S cestion de l prouvette cylindrique h la hauteur de l interface s parant le liquide clair de la suspension v C vitesse de d placement d un plan de concentration constante par rapport l prouvette R sum L puration des eaux us es urbaines constitue un probl me environnemental majeur dans la plupart des pays en voie de d veloppement l Alg rie est l un de ces pays compte tenu de l insuffisance
11. oriquement pour calculer la vitesse de s dimentation 1l faut faire intervenir la masse volumique et la viscosit quivalente de la suspension 10 2 2 1 Vitesse limite de chute En r gime laminaire Re lt 1 et en milieu newtonien on peut admettre que la viscosit cin matique quivalente d une suspension Vm et sa masse volumique pm s expriment approximativement partir de celles du liquide vs et pr suivant les relations DEG LS D Diim e Dpf 1 Pm 37 6 En rempla ant pf par pm et vf par Vm dans l quation de la loi de Stokes en r gime laminaire tableau 3 on obtient la valeur approximative de la vitesse limite de chute des particules en suspension concentr e soit T p 2 Uira 0 545 Ps pf D D1im d Greep r Dans le cas des particules flocul es la valeur de Uim est obtenue en rempla ant dans la relation 7 Diim par De la dilution correspondant au d but de compression 2 2 2 Temps de s jour La vitesse de floculation est fonction de la concentration en solides et la vitesse de d croissance de la concentration en mati re flocul e est proportionnelle au carr de cette concentration dC kC 8 Soit apr s int gration 1 1 kt 9 C Co 3 D termination exp rimentale des vitesses de s dimentation 3 1 Comportement d une suspension en prouvette Si l on verse dans une prouvette une suspension de concentration suffisante gt 0 5 en volume on obs
12. 10 10 20 R 95 0 73 ps pp 0141 222 R gime de 107A 108 4 92 R 0 346 1 81 p pp ne 0 209 40 813 he 10 2 10 0 44 5 40 ps p g R gime turbulent 2 1 2 Particules flocul es Si l on consid re les temps de d cantation de particules isol es les donn es du tableau 1 obtenues d apr s la loi de Stokes montrent que les propri t s de surface deviennent primordiales pour les particules ultrafines L interaction entre les particules induit leur agr gation lorsque les forces r pulsives dues des charges lectriques superficielles sont contrebalanc es par des forces attractives de type Van der Waals La d stabilisation de la suspension de tr s fines particules revient donc diminuer les forces de r pulsion lectrostatiques Elle peut tre naturelle ou provoqu e par l ajout de r actifs chimiques coagulants et ou floculants Les fines particules donnent alors des microflocs puis des flocs ou flocons volumineux qui s dimentent facilement La formation des microflocs est r gie par la diffusion brownienne tandis que la formation des flocs est r gie par l nergie dissip e dans le volume occup par un liquide de viscosit donn e cr ant ainsi un gradient de vitesse On constate que pour une suspension flocul e la d cantation se d roule suivant plusieurs phases comme d ailleurs dans le cas des suspensions concentr es la formation d une interface plus ou moins bien marqu e une d
13. On a d termin la DBO par le mode op ratoire suivant l chantillon devra tre analys avant les 24h depuis l chantillonnage et devra tre au r frig rateur lt 5 C Il faut qu on effectue la DCO de l chantillon mesurer et une fois connue cette valeur faire une estimation de la DBO sa valeur sera comprise entre 20 et 80 de la DCO Le r sultat de la DCO doit tre multipli par 0 2 ou 0 8 pour avoir l intervalle ce dernier permet de pr ciser le volume et le facteur pour calculer la DBOs e Tableau de gamme de la DBO mg O 1 Volume ml intervalle Facteur 432 0 40 1 365 0 80 2 250 0 200 5 164 0 400 10 97 0 800 20 43 5 0 2000 50 22 7 0 4000 100 R chauffer ou refroidir l chantillon moins de 2 C de la temp rature d incubation Qui est de 20 C Appliquer de la graisse dans ce cas le gel de silicone sur le bord de chaque flacon ainsi que sur les cupules et les placer sur les goulots des bouteilles incuber Ajouter quelques pastilles de NaOH dans les copules en caoutchouc en prenant soin de ne pas en faire tomber dans les chantillons si cela se produit il faut liminer l chantillon et en pr parer un autre Placer les flacons sur l appareil raccorder le tuyau appropri et serrer correctement R gler l appareil comme indiqu dans le manuel d utilisation da DBO m tre utilis La r alisation de l essai est faite dans des
14. a ee AE EERE 33 Tableau 4 Classification des d CANIQUES sans soon ses d riieer ere 47 Tableau 5 Caract ristiques et performances des principaux d canteurs en clarification 48 Tableau 6 Caract ristiques des eaux r siduaires urbaines en Alg rie 51 Tableau 7 r sultats des analyses ObteNUS ccccccciccccccsccsccsecececeeccacacene 69 Liste des figures Figure 1 Cospulatonrloedlatons tuent nee Ne dent ee tsar 7e 6 Figure 2 Chambre de m lange avec agitateur rapide 8 Figure 3 volution du potentiel lectron gatif en fonction de l loignement de la particule dans le cas de l eau brute soins tenant ti tante 11 Figure 4 Eau brute additionn e de coagulant 12 Figure 5 l appareil de Z tam tre sinistre 12 Figure 6 Attraction et r pulsion entre deux particules th orie DLVO 13 Figure 7 Disposition des chaines de polym re cationique sur une surface charg e n gativement et illustration des diff rents m canismes d interaction interparticulaires correspondant a et b r pulsions c attraction 16 Figure 8 Essais au laboratoire tests de coagulation et floculation Jar tests en traitement d uneffluent ANUS MO ES SAS SR E C EAC NO T A CN NS de 24 Figure 9 bilan d s forces sur
15. bouteilles ambr es et incubation 20 1 C pendant 5 jours on note la valeur de chaque jour la valeur de cinqui me jour est celle de la DBOs e Les appareils utilis s pour la DBO Figure 30 bouteille ambr e 3 1 6 D termination Des Mati res En Suspension La S paration des mati res en suspension a tait r alis par filtration sur disque filtrant en fibre de verre de cellulose de 47mm de diam tre et de porosit de 0 45um La d termination doit tre effectu e le plus t t possible apr s le pr l vement de l chantillon avant les 48h depuis l chantillonnage Le mode op ratoire de la d termination des mati res en suspension est le suivant Laver un disque filtrant plac sur l quipement de filtration l aide d eau distill e Le s cher 1052 C jusqu masse constante laisser refroidir en dessicateur et peser Placer le filtre dans l quipement de filtration et mettre en marche le dispositif d aspiration Verser progressivement 100 ml d chantillon sur le filtre jusqu que le r cipient soit vide Traitement des r sultats Soient V le volume en millilitres d chantillon mis en jeu Mo la masse en milligrammes du disque filtrant avant utilisation M la masse en milligrammes du disque filtrant apr s utilisation Le taux de mati res en suspension exprim en milligrammes par litre est donn par M1 M9 1000 l expression y L
16. cantation en piston de cette interface une vitesse r guli re un tassement vitesse d croissante appel e par convention phase de compression des boues La premi re phase correspond une floculation de la suspension La seconde phase est particuli rement importante car c est dans ce domaine de concentrations de particules que travaillent les d canteurs lit de boues o la d cantation est souvent assist e par des pr traitements ou par des pulsations permettant une meilleure floculation En ce qui concerne les lois de s dimentation on se rapproche alors des suspensions concentr es Enfin la derni re phase correspond l paississement des boues Pour faciliter le passage de la premi re phase la deuxi me phase il est possible d agir sur le diam tre des particules sur leur masse volumique ou enfin sur la g om trie des coulements Pour ce faire les techniques mises en uvre sont la d cantation en lit de boues ou recirculation de boues la d cantation de flocs lest s et la d cantation tubulaire ou lamellaire 2 2Suspensions concentr es D s que la concentration volumique en solides devient lev e gt 0 5 les interactions entre particules ne sont plus n gligeables La s dimentation est g n e et la vitesse de d cantation frein e Les particules adh rent entre elles et la masse d cante en piston avec une interface nette entre les boues et le liquide surnageant Th
17. d analyser afin de faire l chantillonnage pendant ce temps D termination du type du r seau des rejets L chantillon doit tre emball par un corps noir pour viter les r actions biologiques REVISION DU PDAU DU GROUPEMENT DES COMMUNES DE MOSTAGANEM MAZAGRAN SAYADA SCHEMA DIRECTEUR D ASSAINISSEMENT BONBONE EAUX USEES EN PROJET STATION DE RELEVAGE POINT DE REJET amp STATION D EPURATION EN PROJET CONDUITE EAUX USEES PROJETEE SAU CONDUITE EAUX US ES PROJETEE SUF COLLECTEUR PROJETE Ro remo __ CANAL DE DRAINAGE EAUX PLUVIALES Figure 24 Plan d assainissement de la ville de Mostaganem 11 Produits et mat riels utilis s 3 1Mat riels et param tres d analyse 3 1 1 D termination de la temp rature La d termination de la temp rature a t faite l aide d un thermom tre digital de 0 1 C de r solution j Ris Figure 25 Thermom tre digital On a plong le thermom tre dans l eau jusqu la teneur de la lecture et attendre jusqu ce qu il s tablisse une valeur constante environ 1 minute Verser une portion de l chantillon dans un r cipient en verre rinc avec l chantillon pour qu il soit la m me temp rature et placer la sonde de thermom tre dedans pour la conna tre Allumer le thermom tre et le laisser en contact avec l chantillon la sonde tant le plus enfonc e possible dans l chantillon jusqu ce qu
18. de chute variables fonction de la taille des flocs et de leur abondance 1 3 Principe de la d cantation statique La d cantation statique fait appel la s dimentation de particules solides dans un liquide Elle est continue quand on extrait en permanence les mati res qui se sont d pos es sousverse ou boues et que l on recueille simultan ment et s par ment le liquide clarifi surverse ou surnageant ou liquide clair De nombreux facteurs r gissent la s paration solide liquide dont les principaux sont gt la taille des particules solides et leur distribution granulom trique les particules les plus fines ont la vitesse de s dimentation la plus lente et les boues en r sultant sont moins charg es en solides que lorsqu il s agit de particules grossi res gt la concentration en solides qui conditionne la surface unitaire des appareils m t hT gt la diff rence entre les masses volumiques du solide et du liquide la forme et les caract ristiques superficielles des solides et la viscosit du liquide qui influent sur la vitesse de s dimentation 1 4Domaines technologiques d application La technologie de la s dimentation s est perfectionn e principalement dans deux domaines tr s diff rents le traitement des eaux naturelles domestiques et industrielles d une part et celui des pulpes en min ralurgie et hydrom tallurgie d autre part Dans ces deux grands domaines les crit res de choix des
19. de l existence de la charge primaire un potentiel lectrostatique existe entre la surface de la particule et la charge de la solution ce potentiel a une valeur maximale la surface de la particule et d croit avec la distance partir de la surface cette d croissance est affect e par les caract ristiques de la couche diffuse ainsi que par le nombre et le type des ions dans la solution charg e A une force ionique lev e le potentiel lectrique d croit vers z ro dans courte distance Quand deux particules similaires s approchent l une de l autre il y a interaction entre leurs couches diffuses cette interaction lectrostatique produit toujours une force r pulsive une nergie potentielle r pulsive Er apparait et croit avec la diminution de la distance s parant les particules Pour les syst mes collo daux contenant des concentrations ioniques lev es dans la solution charg e l interaction r pulsive est plus petite que celle des syst mes contenant une faible force ionique gt certains force attractives existent entre tous les types de particule collo dales quelque soit leur nature chimique Ces forces attractives dites forces de van der waals sont responsables de l agr gation de plusieurs syst mes collo daux Leur ampleur d pend de la nature des atomes qui forment les particules collo dales et de leur densit Ces forces attractives diminuent avec l augmentation de la distance s parant les p
20. des flocs form es jusqu l obtention de la d cantation totale et la formation de la zone de compression gt On trace les courbes de nos huit essais selon la th orie de KYNCH la hauteur de boue en fonction du temps chaque 2 minute l aide du logiciel Origine version 6 0 11 2 1 Courbes de d cantation et leurs interpr tations Les graphes suivant montrent les r sultats de d cantation de la boue de l effluent trait par coagulation floculation Dans chaque essai on a augment la dose du coagulant adjuvant utilis 35 50 H boue f t 35 45 O Ne P 5 2 lt 35 40 i 3 35 35 as am 35 30 0 5 10 15 20 25 30 temps min Graphe N 1 Courbe du 1 dose 0 5 g AL SO 18 H20 0 16 g Ca OH Pour la premi re dose graphe N 1 la courbe nous montre que la d cantation n est pas favorable elle est trop lente cela prouve que la quantit du coagulant adjuvant ajout e est insuffisante pour diminuer le potentiel z ta qui est le responsable de la stabilit des particules collo dales charg es n gativement 35 4 H boue f t 35 2 35 0 34 8 34 6 34 4 Hauteur de la boue cm 34 2 34 0 33 8 0 10 20 30 40 temps min Graphe N 2 courbe du 2 dose 1 g AL SO 4 18 H O 0 33 g Ca OH Pour la deuxi me dose graphe N 2 malgr qu on a augment la dose du coagulant adjuvant la d cantation reste m diocre donc les partic
21. des particules dans une suspension monodisperse et postule qu il n existe qu une seule vitesse de s dimentation U pour chaque concentration en solide C La suspension est de ce fait caract ris e dans tout le domaine de concentration par la simple relation entre U et C ce qui implique l existence d une courbe de flux pour chaque suspension dont la relation s exprime par G UC 17 Il en r sulte que n importe quel niveau de l prouvette le flux de particules d termine la concentration en solide et inversement il est d termin par celle ci En se pla ant une hauteur h partir du fond de l prouvette o la concentration est Ch l instant t la variation de G avec h fait que la concentration doit aussi varier et l on a dG vdC 18 Et pour une couche d paisseur dh situ e au niveau h au temps t la conservation de la mati re s exprime par l quation dC _ G i t h 12 Ou encore en tenant compte de 18 dC C at VS 20 Il devient donc possible de comparer les modes de s dimentation pour des suspensions dilu es et concentr es en tra ant les courbes de flux G f C Dans une op ration de d cantation en continu la courbe de flux permet de d terminer un flux critique ou flux limite G obtenu en tra ant la tangente cette courbe partir du point Cs concentration de la boue dans la sous verse figure 13 Flux de sedimentation Cs Crm a x Ce Conce
22. deux particules collo dales engendre des forces de r pulsion lectrostatique dues au potentiel z ta qui l emportent sur les forces d attraction de Van der Waals 2 Potentiel m1 Nouveau potential z ta Distanca Figure 4 Eau brute additionn e de coagulant l introduction d ions positifs trivalents abaisse le potentiel z ta jusqu obtention du potentiel critique partir duquel les forces d attraction l emportent permettant ainsi la coagulation 2 Un collo de se caract rise par deux potentiels o Potentiel thermodynamique ou potentiel de Nernst o Potentiel z ta ou potentiel lectrocin tique Le potentiel thermodynamique est pr sent la surface m me du collo de mais est malheureusement non mesurable par des m thodes simples Le potentiel z ta reste n gatif comme la charge g n rale des collo des Il donne le niveau de l interaction mutuelle des collo des et se mesure par lectrophor se pZ me 1 Cette relation simple existe entre l lectrophor se et le potentiel z ta permettant de d terminer ce dernier Un appareil de mesure directe du potentiel existe et est appel z tam tre son principe repose sur la mesure de la vitesse de d placement des collo des sous l effet d un champ magn tique ZETAMETRE NZ Microscope Cellule lectrophor tique Figure 5 l appareil de Z tam tre 7 5 Stabilit des suspensions collo dal
23. est aussi favorable Pour les derni res doses graphe N 5 N 8 la courbe de d cantation est plus marqu e par rapport aux pr c dentes car elle d crit bien les trois domaines le premier domaine est inexistant dans le graphe N 6 car la floculation est faite rapidement alors on peut dire que la quantit du coagulant adjuvant ajout e est suffisante pour neutraliser les particules charg es n gativement mais il faut faire attention car l injection excessive de coagulant pourrait charger les particules positivement et recr er des forces r pulsives emp chant alors la cr ation des flocs et donc on peut rencontrer d autres probl mes 40 35 H boue f t 30 25 20 Hauteur de la boue cm e 10 20 30 40 temps min Graphe N 5 courbe du 5 dose 2 5 g AL SO 418 H O 0 83 g Ca OH 35 H boue f t 30 25 20 15 10 Hauteur de la boue cm temps min Graphe N 6 courbe du 6 dose 3 g AL SO 4 18 H20 1g Ca OH Hauteur de la boue cm Hauteur de la boue cm 40 35 H boue f t 30 25 20 15 10 0 10 20 30 40 temps min Graphe N 7 courbe du 7 dose 3 5 g AI SO 4 18 H20 1 16g Ca OH 40 35 H boue f t 30 25 20 0 10 20 30 40 50 temps min Graphe N 8 courbe du 8 dose 4 g AL SO 418 H20 1 33g Ca OH Le processus de coagulation floculation a fait appara tre divers m canismes souvent compl
24. et les caract ristiques d une eau r siduaire urbaine sont peu variables par rapport aux eaux us es industrielles Le tableau suivant tableau 6 regroupe certains param tres indicateurs de pollution des eaux r siduaires urbaines en Alg rie Tableau 6 Caract ristiques des eaux r siduaires urbaines en Alg rie 13 Param tre Valeures pH 7 5 8 5 R sidu sec mg l 1000 2000 MES totales mg l 150 500 DBOS mg 07 1 100 400 DCO mg O 1 300 1000 COT mg l 100 300 NTK mg l 30 100 N NH mg l 20 80 N NO mg l lt 1 N NO mg l lt 1 P mg 1 1 10 25 D tergents mg l 6 13 1 4Eaux us es industrielles Les caract ristiques des eaux us es industrielles subissent des grandes variations elles d pendent une multitude de param tres type de l industrie production nettoyage les diff rentes tapes du proc d industriel l tat des appareils Par ailleurs il existe des caract ristiques communes entre les effluents de la m me industrie En termes de volume et type de polluants les effluents industriels pr sentent le plus souvent une charge importante et un risque de dysfonctionnement structurel et fonctionnel des r seaux d assainissement et des dispositifs de traitement des eaux us es Ces risques sont d autant plus grands que les industries sont localis es en amont du r seau d assainissement Les principaux pollu
25. existant pas ils r sulteront de la d composition des bicarbonates HCOs par le floculant et formation de gaz carbonique CO HCO gt CO OH R action laquelle se superpose celle de l quilibre du bicarbonate de calcium avec ses produits de dissociation L quation globale type de coagulation peut donc s crire X 3 HCO gt X OH 3 3 CO Donc pr cipitation d un hydroxyde m tallique X OH 3 et formation de CO Rappelons que CO2 H20 lt lt lt gt gt gt HCO3 acide carbonique L apparition d acide carbonique et la diminution subs quente de l alcalinit bicarbonat e conduit un abaissement du pH du milieu dont l ampleur d pend du pouvoir tampon Alcalinit initiale et Force ionique et de la dose de coagulant introduite C est pour cette raison qu il est essentiel de tenir compte du pH de l alcalinit et de la min ralisation de l eau brute pour la d finition du proc d de coagulation floculation Il peut tre n cessaire pour obtenir une floculation correcte d ajuster le pH de l eau en y ajoutant soit un acide soit une base soude chaux carbonate de sodium 3 9 3 Valence des collo des Selon la nature des particules collo dales et leur interaction vers le milieu aqueux c est dire leur facilit d change des cations p riph riques selon qu elle s av re forte ou faible elle favorise plus ou moins le processus de coagulation 3 9 4 Potentiel Zeta Par suite
26. formation d un lit de boues permet des vitesses de s paration plus lev es que dans un d canteur statique La d cantation lamellaire r alis e en introduisant des surfaces inclin es dans l espace de d cantation am liore consid rablement les conditions de la d cantation qu elle soit statique ou acc l r e Enfin on peut aussi augmenter la masse volumique apparente du floc en le lestant avec du microsable On con oit que les diverses combinaisons possibles de tous ces principes conduisent une grande vari t d appareils dont les principaux vont tre num r s ci apr s 1 G n ralit 1 1 volution Bien que la d cantation fut utilis e de tout temps pour la clarification des eaux de consommation ce n est qu au d but du XX si cle que la concentration des minerais dans des laveries de grande capacit a rendu n cessaire de s parer de grands d bits de solides et de liquides en op ration continue En 1906 Dorr a mis en uvre dans une mine d or du Dakota du Sud un d canteur liquide solide continu Ce d canteur consistait en une grande cuve circulaire dont le fond en pente tait muni d un m canisme de raclage anim d un mouvement rotatif lent qui entra nait vers la pointe centrale inf rieure de l appareil les solides s diment s Ceux ci taient vacu s par un orifice de d charge sans cr er de turbulence de sorte qu un liquide clair d bordait la p riph rie de la cuve Le
27. municipale us e ou une eau utilis e dans un proc d industriel contiennent de nombreux compos s qui sont l origine de la turbidit la couleur voire la toxicit de cette eau des mati res en suspension des collo des et des mati res dissoutes Les mati res en suspension sont des particules solides min rales sables argiles hydroxydes min raux ou organiques acides humiques ou fulviques r actifs ou sous produits d une activit industrielle ainsi que des micro organismes algues bact ries dont la taille est sup rieure un micron environ Les mati res collo dales sont des particules de m me origine que les mati res en suspension mais dont la taille est comprise entre environ un micron et un nanom tre Elles ne s dimentent pas Enfin les mati res dissoutes sont des mol cules de petite taille inf rieure quelques nanom tres cations anions complexes m talliques gaz dissous Elles ne sont pas s par es par des technologies de filtration classiques Les coagulants et floculants sont utilis s en traitement des eaux pour rassembler les particules et collo des contenus afin d augmenter leur taille pour faciliter leur s paration Le traitement des eaux en particulier usage domestique implique des op rations de tr s grande chelle Aucun autre proc d de technique s parative ne met en jeu d aussi grands volumes Il est donc n cessaire compte tenu de la qualit et de la constance du r sult
28. n cessitent en g n ral un floculant cationique et les boues caract re min ral un floculant anionique La consommation est de l ordre de 0 5 7 kg de polym re par tonne de mati re s che mulsions d hydrocarbures et d huiles Les mulsions m caniques relativement instables donnent apr s 1 h de d cantation statique des micelles de taille comprise entre 10 et 100 mm avec des concentrations de 100 500 mg l Les mulsions chimiques sont relativement stables en raison soit de la nature des hydrocarbures asphalt nes napht nates soit de la copr sence d agents dispersants sels alcalins d tergents Les micelles apr s d cantation statique de 1 h pr sentent des tailles de 0 1 mm avec des concentrations tr s variables comprises entre 100 mg L cas des effluents p trochimiques et 50 g L cas de fluides aqueux de coupe Les mulsions m caniques peuvent tre le si ge d un m canisme de coalescence pr dominant Le traitement peut comporter une coagulation partielle correspondant une d stabilisation Par contre les mulsions chimiques n cessitent une coagulation compl te suivie d une floculation et une s paration par d cantation D cantation Introduction Une fois le floc form il faut r aliser la s paration solide liquide qui permettra d obtenir l eau clarifi e d un c t et les boues particules collo dales initiales floc de l autre On utilise en g n ral
29. notable de dispositifs ad quats de collecte et de traitement de ces eaux Dans notre travail on a tudi une eau us e urbaine charg e en particules collo dales qui ne peuvent pas s dimenter en raison de leurs faibles dimensions Elles ne peuvent pas s agglom rer puisqu elles sont charg es n gativement et que les forces lectrostatiques de r pulsion pr dominent sur les forces d attraction Pour favoriser la s paration des collo des il faut d une part d stabiliser la suspension par annulation du potentiel z ta c est l tape de coagulation et augmenter la taille des microflocs issus de la coagulation c est l tape de floculation Table des mati res D dicaces 24224 LED 6528368 202 P RS RAE ER 4120 Ve LA dS A DER SA SASA S 24 e eee See a a Remerciements nero nes eee dela near nuits vas LI i List des tabl aUX v scs4 0666460040 64006 604 00 664066346 006060008 6060066456664600 4 6 t s d V i Listes des TIBUFCS essai danser nm nine ue ser V List des SYmbol s scs rondes tienne elodie la anses dedans transe V LE R LEN T CAA AEAEE nee RS aa ie diese SEX S Table de Mate ES ins rhin ia ent a a a iii R TX S Introduction S NR FAlR use ns nn nl te ns 1 Introductiof 2 241a24290024002 nn ni Rs ne ne Ne na R Ant en 4 1 Pr sentation de la CATIACAtON EE ee ee es 4 L T Traitements physiques zesoen tire S NA RSR Les LORS Ar 4 1 2 Traitements DhySICO CHMIQUES 52503 nee dre ea 5 Codpulauon floulRtuon
30. ou des polym res organiques Les ph nom nes physico chimiques lors de la mise en uvre de ces produits ne sont pas simples et de nombreux laboratoires poursuivent des recherches d optimisation de ces produits et de leur mode d application Figure 8 Essais au laboratoire tests de coagulation et floculation Jar tests en traitement d un effluent industriel 1 Les domaines d emploi des coagulants et floculants sont les suivants 11 Eaux de surface En clarification le floculant de synth se est utilis en combinaison avec un coagulant Le meilleur polym re est g n ralement anionique ou non ionique ou la rigueur faiblement cationique Les quantit s utilis es sont de l ordre de 0 05 0 5 g m et peuvent atteindre 2 g m pour des eaux tr s charg es Eaux r siduaires industrielles On combine g n ralement l action d un coagulant avec un polym re anionique en employant ce dernier jusqu des doses de 2 gm Cependant un polym re cationique utilis avec des quantit s de 0 5 5 g m est mieux appropri pour des effluents issus de traitements de surface ou de lavage des gaz Eaux us es urbaines En association avec un coagulant on utilise un polym re anionique avec des concentrations atteignant 2 g m Quand on recherche seulement l limination des mati res en suspension un floculant synth tique employ sans coagulant suffit D shydratation des boues Les boues organiques
31. recueille ensuite l eau claire la partie sup rieure de l appareil alors qu on soutire les boues s diment es dans la partie inf rieure c est la d cantation Dans certains cas particuliers o le floc est l ger on r alise une flottation et la situation est alors invers e les boues sont vacu es sous forme d cume la partie sup rieure et c est le sous nageant recueilli par ramifications perfor es ou cloison sipho de qui donnera l eau trait e Dans un d canteur lorsque la concentration en mati res est faible le floc form est dispers et chaque flocon d cante comme s il tait seul c est la d cantation diffuse utilis e lorsque la floculation pr alable a elle aussi t diffuse elle est mise en uvre dans des d canteurs statiques les plus anciens Lorsque la concentration en mati res est plus lev e l abondance du floc cr e une d cantation d ensemble caract ris e par une interface nettement marqu e entre la masse boueuse et le liquide surnageant c est la d cantation en piston ou contact de boues principalement utilis e dans les d canteurs lit de boues ou recirculation de boues dans lesquels l eau brute additionn e de ses r actifs est mise en contact avec les boues pr existantes Dans ces d canteurs appel s aussi acc l r s l augmentation de la concentration est utilis e pour am liorer la floculation elle m me D autre part la
32. stable D stabilisation de particules collo dales de la suspension floculation Suspension stable Agr gats en de particules collo dales suspension Figure 1 Coagulation floculation Le temps de d cantation des particules coagul es d pend du type de particules du diam tre des particules et de leur surface sp cifique Ce temps va d une seconde pour du gravier coagul ayant un diam tre de 10 mm et une surface sp cifique de 6 102 m m 20 ans pour du collo de de 10 um ayant une surface sp cifique de 6 108 m m Il est donc impossible que certaines particules notamment les collo des et les particules surface sp cifique tr s lev e d cantent naturellement Pour obtenir la d cantation de ces particules il faudrait assembler un tr s grand nombre de collo des en agr gats d au moins 10 100 um Malheureusement ces particules exercent entre elles des forces de r pulsion de nature lectrostatique emp chant leur assemblage 3 La d stabilisation des entit s en suspension passe par des ph nom nes d adsorption expliqu s par la th orie de la double couche Elle explique comment les collo des sont trait s par coagulation e Aspects pratiques de la floculation La formation du floc tant amorc e par l introduction du coagulant il est n cessaire d accro tre son volume sa masse et sa coh sion ce qui sera favoris par une coagulation pr alable aussi parfaite que possible
33. une particUle cccccccccccccccccssscccccocesesass 32 Figure 10 Evolution de l aspect d une suspension en s dimentation dans une prouvette 35 Figure 11 Allure g n rale d une courbe de s dimentation 36 Figure 12 courbe de s dimentation et droites d isoconcentration Kynch 1952 38 Figure 13 courbe de flux de s dimentation 12 0 entniitiisenenitee 39 Figure 14 Figure 15 Figure 16 Figure 17 Figure 18 Figure 19 Figure 20 Figure 21 Figure 22 Figure 23 Figure 24 Figure 25 Figure 26 Figure 27 Figure 28 Figure 29 Figure 30 Figure 31 Figure 32 Graphe 1 Graphe 2 Graphe 3 Graphe 4 Graphe 5 Coupe verticale du d canteur combin S dipac 3D Degr mont 40 Coupe verticale du d canteur flocs alourdis Actiflo OTV 41 D canteur Circulator version b ton 42 D canteur PUISALOE stongini saio Mann to nan eV ann on nan rl 43 volution des d canteurs lit de boues puls 43 D canteur P lsatube Se sen ne Ne ct ses 44 D canteur SUD DIS AIO si orerar ese onerar A AE ESRT E ETS 44 D canteur DNA ns aeea 26003946 EE E EERE cdi a 45 D canteur Ac flo eiesinnige uea a a a aai 46 Ville de Mostaganem Oued Ain Sefra 58 Plan d assainissement de la ville de Mostaganem
34. 0 30 150 Actiflo En t te 30 80 2 10 7 Probl mes de d cantation Les plus fr quents peuvent tre pr sence de sable un dessablage pr liminaire vitera l envasement du d canteur fortes pointes de mati res en suspension suivant le cas on choisira un appareil statique racl de pr f rence un d canteur acc l r ou bien on placera un d bourbeur pr d canteur sp cialement con u cet effet pr c d ou non d une injection de coagulant en amont d un appareil acc l r contact de boues variations brutales de temp rature du fait des courants de convection qu elles engendrent elles provoquent des d parts de boues si l eau n est pas parfaitement r partie dans l appareil dans une usine il faut donc viter d utiliser l eau brute comme changeur de chaleur avant une phase de d cantation surtout si cet change thermique pr sente des param tres variables abondance d algues les bulles gazeuses qu elles mettent provoquent des remont es de boues une pr chloration une pr ozonation et ou un traitement simultan au charbon actif en poudre entravent ces ph nom nes Notions g n rales sur les eaux us es urbaines Introduction
35. 29 1 5 Caract ristiques des SUSDENSIONS 4e tenues sanesrenen ersrev dette eseameenetiedede 29 1 5 1 La s dimentation individuelle 29 1 5 2 La s dimentation des FlOEs ss ss nent sn amendes 30 1 5 3 La s dimentation plobale nn nee st ne etre cr 30 1 5 4 La s dimentation en compression 30 1 5 5 La s dimentation h t rog Ne cccccccccccscsscccccocesasesesaesanes 30 1 6 Place de la d cantation dans les op rations de s paration liquide solide 31 2 Vitesse de s dimentation des particules dans un liquide 31 2 1 Suspensions ALIU ES serre mienne enter PEREIRA FERA ai 31 2 Particules 1S01 C8 Len a 0P0P N Gad 31 2 127 PATUQUIES HOCUI SS RAR RS RS D R NAA EN ent ee 33 2 2 Suspensions concentr es s n se 2 ERNE MCE E N RN Sue 34 22 14 7 Viitesse Timiterdeh te RSS RU ne Sn se des 34 2 22 M MPSC S OUE ARS it Rd deu du eds Ten P L 35 3 D termination exp rimentale des vitesses de s dimentation 35 3 1 Comportement d une suspension en prouvette 35 3 2 Courbes de SM nMaUOn x rer nerve tstanastnnt 36 4 Th orie de l S dimentati n 1182 te ii autres iare 37 Ja EQUIPEMENS as dT AL a RE D O OI E DE RR CE DE Ne Ie ae SUR a 40 5 1 D canteurs statiques simples ou lamellaires
36. Ministere de l Enseignement Dhyp rieur et de la Recherche Leientifigue UNIVERSIT DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE D ORAN MOHAMED BOUDIAF Facult de chimie D partement de G nie Chimique MEMOIRE Pr sent pour l obtention du dipl me de Master Option Ing nierie des Proc d s de l environnement Th me TRAITEMENTS DES EAUX USEES URBAINES PAR COAGULATION FLOCULATION ET DECANTATION Pr sent par Mlle BENYOUB Assia Mlle EL MAGROUD Fatima Zohra Jury ENCADREUR Mr DEBAB Abdelkader PRESIDENT DU JURY Mr BENNAMA Tahar EXAMINATRICE Mme MEBRAK Wassila Ann e Universitaire 2013 2014 leo EE D HA ACECQ a Avec l aide et la gr ce de Dieu on _ a achev ce modeste travail dont Fa je le d die A mon cher papa pour sa compr hensio _ sa patience et son soutien moral et financier A ma ch re maman pour son amour et sa tendresse A mes ch res s urs Nawel Soumia Rekia et Nour El Houda 4 Ames deux chers neveux Abd El Kader et Abd El Ghani A mon adorable ni ce Hibat Allah BENVOUB Assia Lo f De d die ce modeste travail Mes tr s ch res parents qui m ont encourag et soutenu durant toute la p riode de mes tudes ils resteront toujours la bougie qui claircit ma vie que Dieu me les garde Mes tr s ch rs fr res Tahar et Ali Ma tr s ch re s ur Houda Toute la famille EF magroud 3 Mebarki amp Bel alabbes
37. SO gt 2mol d ion d Al Donc 666g mol _ gt 54g mol 2g 0 162g Dans la liqueur les ions d Al vont se r agir avec les ions d OH donc on obtient AI 30H _ gt AI OH 3 Donc 1AI r agit avec 3mol OH 27g mol _ gt 17 3 51g mol 0 162 P 0 306 Ca OH _ gt Ca 20H Imol de Ca _ gt 2 mol OH 40 g mol _ gt 2 17g mol 34 g mol X 0 306 Ca OH Ca 20H Imol Ca OH EREA 1 mol Ca 74g mol _ gt 40g mol X4 HEER 0 36 X4 0 7 g Par la m me m thode on calcule les doses de la chaux pour 2 5 3 3 5 4g de sulfate d aluminium Point important L chantillon doit tre soigneusement homog n is avant le sous tirage pour remettre les particules en suspension Etant donn la longueur des manipulations et les temps d agitation rapides relativement courts il convient de pr parer les doses de coagulant l avance et de l injecter dans tous les chantillons en m me temps 11 2 D cantation gt La d cantation est la m thode de s paration la plus fr quente des particules collo dales rassembl s sous forme de floc Il s agit d un proc d de s paration solide liquide bas sur la pesanteur gt Apr s l tape de coagulation floculation on a pass au traitement de d cantation pour s parer le surnagent de la boue gt Remplir l eau qui est d j trait par coagulation floculation de chaque floculant dans une prouvette de 1 litre et faire la d cantation
38. T ERS 18 8 2 D termination du taux optimum 18 9 Facteurs intervenants dans la coagulation 18 9 1 Effets dela temp rat te se a 243 nt EREE et ne en 19 9 2 Effets dU pH z El tret ee As ERREUR Rss 19 9 3 Valence des colloides 2442422222552620 0 tee dessein lee 20 IA Potentiel Zeta orien Ea 2 aer Se a Rd dre 20 9 5 Grosseurs et concentration des particules collo dales 21 9 6 Etat dh ydratati h LS rt TE aP A AD ric G AE AAA A oda AA dD A 21 9 7 Electrisations des particUles cccccccccccccccccccccecccccicccccecseaaaas 22 9 8 Concentration du coagulant here Adams sn mia es 22 9 9 Vitesses et temps d agitation sie sise dar dieser eine dar dntestesena tent s 22 9 10 La nature de la couleur et de la turbidit et leur proportion relative dans l eau brute 22 10 Application dans le traitement des eaux 24 Chapitre II d cantation TMc ddc 0112222555500202 DEN VARE eee R TOP AAM ML A Tt cr RA LD T AR DR NV A TAR ramener 7 27 1 G n ralit esse eee E 20 39144 2 BEA PAER 27 LI Evoluon eae N A RAR AN EAC L ue a 27 1 2 DEFION 250 22 es der tes arte lame EE sen ad en ae t 28 1 3 Principe de la d cantation statique einen era aaresses 28 1 4 Domaines technologiques d application
39. TW LF 318 On a introduit l lectrode dans notre chantillon apr s la stabilisation de la valeur on l a not 3 1 4 D termination de la demande chimique en oxyg ne La demande chimique en oxyg ne DCO est d finie comme la quantit d oxyg ne gale la teneur en mati re organique d un chantillon susceptible d tre oxyd reflux en syst me ferm par un oxydant chimique fort dichromate de potassium en milieu d acide fort acide sulfurique et en pr sence d un catalyseur sulfate d argent sous l action de la chaleur 150 2 Le mode op ratoire de la DCO est le suivant Homog n iser l chantillon Pr lever l aide d une pipette 2 5ml d chantillon et l introduire dans un tube Ajouter lentement 1 5ml de la solution de digestion l aide d une pipette et l introduire dans un tube de 10ml Cette solution de digestion est d j pr par e par la m thode suivante gt Peser exactement environ 10 2g de K gt Cr gt O7 pr alablement s ch 105 C 2 C pendant 2 heures et dissoudre dans environ 500ml d eau distill e Ajouter doucement 167ml de H2SO0 et 33 3g de HgSO4 Agiter jusqu dissolution compl te laisser refroidir et compl ter 1000ml avec de l eau distill e Ajouter lentement 3 5ml du r actif acide visser fermement le bouchon Par la suite m langer en inversant Lors du m lange la chaleur d gag e est tr s grande gt La pr
40. a 2 mol OH 40 g mol gt 2 17g mol 34 g mol X P 0 075 X 0 088 Ca OH _ gt Ca 20H Imol Ca OH gt T 1 mol Ca 74g mol _ gt 40g mol Xi _ gt 0 088 X1 0 16g gt Pour 1g de sulfate d aluminium Ab SO4 3 18H2 2A13 3S043 18H 0 1mol de Al SO gt 2mol d ion d Al Donc 666g mol _ gt 54g mol lg _ gt 0 081g Dans la liqueur les ions d Al vont se r agir avec les ions d OH donc on obtient A13430H Q AI OH 3 Donc 1AI gt r agit avec 3mol OH 27g mol _ gt 17 3 51g mol 0 081 ur 0 153 Ca OH _ gt Ca 20H Imol de Ca _ 2 mol OH 40 g mol _ gt 2 17g mol 34 g mol X re 0 153 X 0 18 Ca OH 2 _ gt Ca 20H Imol Ca OH 1 mol Ca 74g mol z 5 40g mol X2 _ gt 0 18 X2 0 33g gt Pour 1 5g de sulfate d aluminium Ab SOu 3 18H2 2A1 3S043 18H20 1mol de Al SO _ gt 2mol d ion d Al Donc 666g mol p 54g mol 1 5g gt 0 121g Dans la liqueur les ions d Al vont se r agir avec les ions d OH donc on obtient A12430H _ gt AI OH 3 Donc 1AI gt r agit avec 3mol OH 27g mol 17 3 51g mol 0 121 P 0 228 Ca OH gt Ca 20H Imol de Ca _ gt 2 mol OH 40 g mol _ gt 2 17g mol 34 g mol X P 0 228 X 0 268 Ca OH Ca 20H Imol Ca OH T 1 mol Ca 74g mol _ 40g mol X3 _ 3 0 268 X3 0 5g gt Pour 2g de sulfate d aluminium Ab SO4 3 18H2 gt 2AI 3S0 18H0 1mol de Al
41. an des forces sur une particule 12 Apr s un certain temps de chute acc l r e une particule atteint une vitesse limite de chute Uim Dans le cas d une particule sph rique de diam tre d cette vitesse est donn e par la relation suivante 4d p tne eE lim 3Cx pr g 3 Et le nombre de Reynolds de la particule s exprime par la relation Uli d Re lim Pf 4 nf Les r sultats de nombreux travaux exp rimentaux ont conduit d limiter plusieurs domaines en fonction de la valeur de Re comme le montre le tableau 3 qui donne galement les relations exprimant la vitesse limite de chute des particules pour chaque domaine en fonction de Cy La valeur inf rieure du domaine de validit de la loi de Stokes Re lt 10 correspond la distinction que font les exploitants de la d cantation entre une particule et un collo de En pratique les particules de dimension inf rieure au microm tre ont des vitesses limites de s dimentation inf rieures au mm s Cette vitesse est du m me ordre de grandeur que celle de la diffusion brownienne agitation thermique Tableau 3 Vitesse limite de chute des particules sph riques en fonction du nombre de Reynolds 10 Re C Ulim Domaine lt 10 La loi de Stokes ne s applique pas car le mouvement des particules est influenc par le mouvement brownien 10 1 24 Re 0 545 p pne d R gime laminaire LA 10 26 R 077 0 57 ps pp 0 625 1 439
42. ans qu une extraction excessive risque d appauvrir le lit de boues 5 4D canteurs lamellaires lit de boues L adjonction de dispositifs lamellaires au principe de base du Pulsator a donn naissance une famille d appareils qui est r capitul e dans la figure 18 SIE Pulsator LL L SIR P Pu lsatube Superpulsator i e LL LI Uhtrapulsator Figure 18 volution des d canteurs lit de boues puls 2 Les deux premiers remontent plus de vingt ans Pulsatube figure 19 tubes inclin s plac s au dessus du lit de boues Interrupteur CE flotteur casse vide Introduction des r actifs Sortie d eau d cant e PEN PES nn D us Arriv e d eau brute 4427 Eda oue Superpulsator figure 20 plaques inclin es munies de d flecteurs plac es au sein du lit Extraction des boues ESAS AZ CAL Cau ca Ca M AGE NGC Tuyaux perfor s de r partition d eau brute Figure 19 D canteur Pulsatube 2 de boues Collecte d eau d cant e Collecte d eau d cant e A Extraction des boues Syst me de distribution d eau brute Syst me de distribution d eau brute Figure 20 D canteur Superpulsator 2 Dans les deux cas on peut atteindre une vitesse ascensionnelle double de celle d un Pulsator x s Le 2 classique fonctionnant dans les m mes conditions soit 6 10 m h m Le dernie
43. ants transitant dans les eaux us es d origine industrielle sont Les m taux toxiques Les toxines organiques Les mati res color es Les huiles et graisses Les sels La pollution organique 6 Les principaux param tres mesur s dans les eaux us es Trois principaux param tres mesurent les mati res polluantes des eaux us es domestiques e les mati res en suspension MES exprim es en mg litre Ce sont les mati res non dissoutes contenues dans l eau Elles comportent la fois des l ments min raux et organiques e la demande biochimique en oxyg ne DBO exprim e en mg d oxyg ne par litre Elle exprime la quantit de mati res organiques biod gradables pr sente dans l eau Plus pr cis ment ce param tre mesure la quantit d oxyg ne n cessaire la destruction des mati res organiques gr ce aux ph nom nes d oxydation par voie a robie Pour mesurer ce param tre on prend comme r f rence la quantit d oxyg ne consomm au bout de cinq jours C est la DBOS demande biochimique en oxyg ne sur cinq jours e la demande chimique en oxyg ne DCO exprim e en mg d oxyg ne par litre Elle repr sente la teneur totale de l eau en mati res oxydables Ce param tre correspond la quantit d oxyg ne qu il faut fournir pour oxyder par voie chimique ces mati res e Les teneurs en azote et en phosphore sont galement des param tres tr s importants Les rejets excessifs de phosp
44. articules ainsi que l nergie potentielle attractive qui en r sulte Les effets de charge sur la stabilit apparente des collo des irr versibles doivent tre d termin s par la somme des nergies attractive et r pulsive de l interaction Er _E a Cette nette r pulsive Er _E a peut tre consid r e comme une barri re d nergie d activation qui doit tre surmont e pour que l agr gation ait lieu Ses amplitudes d pandant de la charge sur les particules et de la composition ionique de la solution A des forces ioniques lev es cette barri re d nergie peut disparaitre Le taux de coagulation d pend de la grandeur de la barri re d nergie cin tique qui anime les particules collo dales Les syst mes collo daux qui ont une grande nergie d activation et une faible nergie cin tique coagulent tr s lentement collo des persistant par contre les collo des avec une faible nergie d activation et ou une grande nergie cin tique coagulent rapidement syst mes caducs 3 9 5 Grosseurs et concentration des particules collo dales Il existe un seuil propice pour la coagulation du point du vue dimensionnel Pour les particules dont les dimensions sont inf rieures au micron les forces de surface deviennent pr pond rantes vis vis des forces de masse Dans ces conditions on constate un tat de dispersion stable due aux effets conjugu s du mouvement brownien De m me 1l s av re q
45. at attendu de disposer d un proc d performant Les techniques membranaires se d veloppent dans ce domaine mais la coagulation floculation reste actuellement le proc d physico chimique le moins cher par rapport la quantit de particules limin es La s dimentation est en effet le proc d de s paration le plus conomique en termes de consommation d nergie Les technologies les plus r centes exigent une vitesse de s dimentation minimum de un m tre par heure Ce qui correspond selon la loi de Stokes qui nonce qu une particule sph rique isol e tombant en r gime laminaire dans un fluide atteint une vitesse Vo proportionnelle au carr de son diam tre la vitesse de s dimentation d une particule de silice de 1 7 micron dans une eau 20 C Il ne serait donc pas possible par exemple de s parer correctement avec les quipements disponibles dans les stations d puration des bact ries isol es vitesse de s dimentation de cinquante centim tres par heure et encore moins un virus qui mettrait deux ann es pour parcourir un m tre La coagulation floculation permet d agr ger ces particules collo dales en flocs d une taille comprise entre 100 microns et quelques millim tres suffisamment denses pour s dimenter facilement 1 Essais au laboratoire tests de coagulation et floculation Jar tests en traitement d un effluent industriel Les coagulants utilis s sont des sels d aluminium ou de fer hydrolysables
46. aux 72 3 3 D cantati on TT a e E A en AR CNRS Ste en 75 3 3 1 Les courbes de d cantation et leurs interpr tations 75 Conclusion g n rale ccccccccccccccceccccccccccoeooeeeecsecsecoeensenneane 83 R f rences Bibliographiques 84 Les rejets en mer sont souvent une pratique courante des industries qui se trouvent dans la zone c ti re Ils proviennent aussi d Oueds qui traversent les agglom rations urbaines et les villages Oued Ai n Sefra est l une des sources de pollution marine il traverse la ville de Mostaganem en transportant des quantit s d eaux us es urbaines et des d chets La pollution de l environnement qui accompagne les d veloppements industriels et urbains est due le plus souvent la mauvaise gestion des rejets et d une mani re g n rale la mauvaise ma trise des proc d s qui engendrent des substances secondaires tr s souvent nocives Ces rejets se retrouvent invariablement dans le milieu naturel sous forme de gaz de d chets solides et dans de tr s nombreux cas sous formes dissoutes par les eaux Leur impact sur l environnement se traduit par des disfonctionnement des processus naturels et par cons quent sur la vie et le confort des individus Nous nous
47. chaudes D autre part la rapide augmentation de la viscosit de l eau lorsque la temp rature s abaisse la valeur de la viscosit passe de 1 2 entre 25 et 0 joue contre la fr quence des rencontres des particules dans la phase de floculation orthocin tique et diminue le nombre de chocs efficaces Enfin cette viscosit entrave le ph nom ne de d cantation Nous savons qu une baisse de la temp rature ralentit la cin tique des r actions chimiques L quation d Arrh nius d crit bien l effet de la temp rature sur les constantes cin tiques Une baisse de temp rature se traduit par une r duction de la constante de vitesse k Ea k Ae RT 2 9 2 Effets du pH Le pH est un des param tres qui affecte beaucoup plus la coagulation floculation Son contr le est donc conseill Selon les caract ristiques d une eau il existe un pH optimal permettant la meilleure coagulation Ce pH se situe souvent dans la plage o la solubilit du coagulant utilis est minimale ce qui donne une meilleure pr cipitation Le contr le du pH permet aussi d am liorer la coagulation lorsque la temp rature de l eau est faible Il existe un pH de floculation optimum pour un type d eau et un floculant donn ce pH r sultera de celui de l eau brute de l action du coagulant qui consomme des ions OH et de l ventuelle introduction d un r actif correcteur Aux valeurs habituelles de pH rencontr es dans les eaux naturelles les ions OH libres n
48. d ions positifs recouvre int gralement la surface du collo de et assure la neutralit de l ensemble couche fix e ions compl mentaires th orie de Gouy Chapman formant une couche diffuse une plus grande distance de l ion collo dal en quilibre avec le solvant pr sentant un appauvrissement progressif en ions de signe contraire celui de l ion collo dal accompagn d un enrichissement correspondant en ions de l autre signe th orie de Stern qui combine les deux th ories pr c dentes et consid re la formation d une double couche la premi re form e d ions du liquide mais adh rente au collo de la seconde diffuse dans le liquide environnant Comme illustr sur la figure 3 le potentiel subit une premi re chute significative dans la couche fix e puis diminue plus lentement mesure que la distance augmente jusqu son annulation au point A point iso lectrique La figure 4 montre les diff rentes couches et le potentiel lectrique des particules collo dales 3 Couche double de Halmholtz Couche de Stern Couche diffuse amp _ Fi gE me az 7 5 ss lt Thu 9 Potentiel differentiel dans la couche adsorbes Potentiel z ta Potentiel total potentiel chimique ou potentiel de Nernat Distance Point to l ctrique Figure 3 volution du potentiel lectron gatif en fonction de l loignement de la particule dans le cas de l eau brute le rapprochement de
49. de moiti du XX si cle caract ris e par le passage d une chimie de commodit s une chimie de sp cialit s 1 Dans le cas du traitement des eaux application principale des coagulants et floculants de gros efforts de recherche et d veloppement sont n cessaires pour r pondre des exigences de qualit s tr s r glement es impos es par le renforcement permanent des contraintes environnementales Les tudes men es dans les laboratoires de recherche permettent d acqu rir une connaissance pr cise des ph nom nes physico chimiques qui g rent la mise en uvre des produits et d adapter leurs caract ristiques aux volutions de l application 1 1 Pr sentation de la clarification La clarification est l limination des mati res en suspension des mati res collo dales et des macromol cules susceptibles de communiquer l eau une turbidit ou une couleur ind sirables Il s agit de mati res organiques aussi bien que min rales et les organismes vivants du phytoplancton algues et du zooplancton entrent galement dans cette d finition On peut distinguer deux cat gories de proc d s 2 1 1Traitements physiques Ils sont appliqu s lorsqu il s agit d une simple s paration m canique solide liquide sans introduction de r actifs d grillage si possible grille nettoyage automatique tamisage vide de maille de l ordre de 1 mm microtamisage vide de maille de l ordre de la
50. dimensions et de capacit des appareils ne sont pas les m mes En effet le traitement des effluents liquides et tout particuli rement le traitement des eaux demande la clarification de d bits importants de suspensions dilu es On doit cependant rechercher non seulement une surface minimale pour la d cantation des particules mais aussi un volume minimal bien que la clarification soit conditionn e par la floculation et par le temps de s jour En min ralurgie la situation est tout autre car les pulpes sont en g n ral relativement concentr es On doit pouvoir disposer d une surface suffisante pour la d cantation et d un volume suffisant non pour floculer les particules solides de la suspension mais pour paissir les boues C est la raison pour laquelle on est amen consid rer les suspensions dilu es et les suspensions concentr es ou pulpes 1 5 Caract ristiques des suspensions Les particules peuvent s dimenter selon des r gimes diff rents du fait que le comportement de chaque particule est influenc la fois par la dilution de la suspension et par les interactions entre les particules On distingue les cas suivants 1 5 1 La s dimentation individuelle est r alis e pour des dilutions importantes Dans ce cas chaque particule est suffisamment loign e de sa voisine et la vitesse individuelle de s dimentation d cro t mesure que la dilution de la suspension augmente Pour qu il y ait d cantation des par
51. dizaine de microm tres dessablage d bourbage d shuilage Dans le domaine du traitement des eaux naturelles ces proc d s ne constituent en g n ral qu un pr alable un traitement physicochimique ou biologique sauf certains cas particuliers par exemple microtamisage d une eau ne contenant que du plancton de grande taille mais dans ce cas une postd sinfection nergique est indispensable pour viter les d veloppements ult rieurs partir des formes de reproduction ou de r sistance ufs kystes spores etc qui ont travers le traitement Pour de plus amples d tails sur ces pr traitements on pourra se reporter l article relatif aux traitements physico chimiques de d pollution des eaux industrielles ou encore la r f rence 1 2Traitements physico chimiques Ils sont n cessaires pour clarifier les eaux contenant des collo des c est dire la quasi totalit des eaux superficielles certaines eaux de sources issues de terrains karstiques certaines eaux profondes contenant des acides humiques en pseudosolution collo dale etc La clarification se subdivisera en trois tapes coagulation d stabilisation des particules collo dales et formation de micromicelles constitu es d hydroxyde m tallique et de collo des floculation rassemblement des micromicelles sous forme s parable de la phase aqueuse s paration des phases solide et liquide d cantation ou
52. e agitation rapide pour la dispersion et l homog n isation de la solution Mais une agitation intense emp che l agr gation des particules tandis qu une agitation prolong e permet l effraction des liaisons entre coagulant et la surface des particules et le rabattement ult rieur des segments tendus sur la surface des particules 3 9 10 La nature de la couleur et de la turbidit et leur proportion relative dans l eau brute Rappelons qu il n y a pas de solution de continuit entre les mesures de couleur et de turbidit des eaux et que seules les tailles des particules et dans une certaine mesure leur nature permettent d tablir une classification arbitraire Les particules de grande taille et de nature g n ralement min rale argiles constituent la turbidit Les petites particules et certains compos s solubles de nature g n ralement organique sont responsables de la couleur La floculation des acides humiques exige des doses lev es de coagulant approximativement proportionnelles leur concentration dans l eau Au contraire les collo des min raux sont facilement flocul s par de faibles doses de coagulant sans rapport avec l intensit de la turbidit 3 10 Application dans traitement des eaux Les applications industrielles de la coagulation et de la floculation sont nombreuses Mais la principale application des coagulants et floculants est le traitement des eaux Une eau de rivi re une eau
53. e du d but de compression il n y a plus d interface nette et on ne peut plus parler de vitesse de d cantation d interface on retrouve alors les caract ristiques des suspensions dilu es 3 2 Courbes de s dimentation Apr s avoir vers la pulpe d canter dans une prouvette cylindrique de section S on tudie le comportement de la suspension en s dimentation en tra ant la variation de la hauteur h de l interface s parant le liquide clair de la suspension ou la variation du volume V en fonction du temps coul depuis le d but de la d cantation figure 11 Hauteur de l interface h E o Q Domaine II Domaine III Domaine IV Temps de s dimentation t Figure 11 Allure g n rale d une courbe de s dimentation 10 La vitesse de s dimentation est repr sent e tout moment par la tangente la courbe au point d abscisse t et l on a dh U 10 Ou dV U D ET 11 La courbe pr sente quatre domaines domaine I il correspond la dur e initiale de floculation et est souvent inexistant si la floculation est rapide domaine II c est le domaine o les flocs commencent se rassembler en flocons et la vitesse de d cantation est constante celle ci s crit hp h U ba 12 tp ta Ou Vp V _ 22 13 S th ta domaine III partir du point b interviennent les actions perturbatrices entre les flocons et les particules Ce point est souv
54. e entre la force lectrique d attraction et la force de friction due la viscosit du milieu La valeur du potentiel lectrique correspondant appel e potentiel z ta ou potentiel lectrocin tique est ind pendante du diam tre de la particule Le potentiel z ta caract rise la stabilit d une suspension de collo des plus sa valeur absolue est lev e et plus le syst me est stable 1 6 Coagulants utilis s L efficacit de la clarification d pend d abord du coagulant utilis Les coagulants les plus g n ralement efficaces et utilis s sont des sels de m taux bases d aluminium ou de fer Pour l utilisation des sels de m taux base de fer dose lev e induit souvent une coloration rouille de l eau trait e c est le principal inconv nient de ces produits 6 1 Sulfate d aluminium La gamme de pH d utilisation est de 5 7 7 2 Optimum 6 Sa formule g n rale est Al SO4 3 n H20 Produit commercial n 14 produit pur n 18 II est disponible sous diff rentes formes solides selon les fabricants e Pr sentation Concass morceaux de 10 cm de large et de 1 cm d paisseur environ Noisette granulom trie comprise entre 2 et 12 mm ou 3 et 35 mm Poudre granulom trie courante de 0 1 3 mm Sous forme de solution aqueuse 8 2 d ALO oxyde d aluminium ou Alumine e solution 600 ou 720 g L environ de sulfate d alumine cristallis 2 14 6 2Chlorure ferrique La gam
55. e la mesure soit stable la temp rature est maintenue une valeur constante durant au moins 10 secondes Une fois ce point atteint noter la temp rature 3 1 2 Determination du pH On a mesur le pH l aide d un pH m tre on introduit l lectrode dans l chantillon jusqu ce que la valeur du relev se stabilise Selon la sensibilit de pH m tre le pH est indiqu au maximum avec une pr cision de 0 02 Ce pH m tre contient un filtre pore gt lum permet d emp cher les substances huileuses les solides en suspension les pr cipit s ou autres mati res de d chets qui peuvent couvrir l lectrode de verre et produire une r ponse lente Figure 26 pH m tre de type HANNA 3 1 3 D termination de la conductivit La conductivit mesure la capacit de l eau conduire le courant entre deux lectrodes La plupart des mati res dissoutes dans l eau se trouvent sous forme d ions charg s lectriquement La mesure de la conductivit permet donc d appr cier la quantit de sels dissous dans l eau chlorures sulfates calcium sodium magn sium La conductivit est galement fonction de la temp rature de l eau elle est plus importante lorsque la temp rature augmente Les r sultats de mesure doivent donc tre pr sent s en termes de conductivit quivalente 20 ou 25 C Figure 27 Conductim tre On a d termin la conductivit par un conductim tre de type W
56. e phosphore total et 0 15_4 50 mg l pour les orthophosphates Enlever d licatement la feuille de protection des DosiCap zip d tachable de cuve LCK Selon le test choisi LCK 349 placer 2 ml de l chantillon dans une cuve de r action puis visser les DosiCap zip en dirigeant le cannelage vers le haut Secouer nergiquement Dans une autre cuve le m me processus avec une solution de contr le t moin en alternant faible concentration et forte concentration en prenant en compte la plage de mesure du kit choisi Ins rer les cuves dans le digesteur et programmer selon les instructions techniques 100 3 C pendant 60 5 minutes L appareil s arr te automatiquement apr s cette heure Refroidir les cuves temp rature ambiante Dans les cuves refroidies ajouter 0 2 ml du r actif B visser le DosiCap C et m langer le contenu des cuves plusieurs reprises attendre 10 minutes m langer nouveau et bien essuyer l ext rieur des cuves Mettre la cuve dans le spectrophotom tre de type DR5000 et noter la lecture R alisation de l essai des orthophosphates Test en cuve LCK 349 D visser le DosiCap zip d tachable de cuve LCK qui ne sera pas utilis dans cette m thode Selon le test choisi LCK 349 placer 2 ml de l chantillon dans une cuve de r action Ajouter 0 2 ml du r actif visser le DosiCap C et m langer le contenu de cuve attendre 10 minutes m langer nouveau et bien es
57. ec le solvant suivie d une dissociation de cette combinaison La charge lectrique agit par la modification de la tension superficielle si cette tension est positive les particules s agglom rent si elle est n gative les particules se dispersent En r alit l lectrisation n est pas la seule cause de dispersion et ne fait que superposer son effet ceux des autres agents Mais elle s av re un facteur pr pond rant du moment que son abaissement au dessous d un certain point critique provoque ou au moins acc l re la coagulation 3 9 8 Concentration du coagulant La d termination de la concentration du coagulant est un param tre essentiel pour la d stabilisation des collo des Une surdose du polym re produit in vitablement une restabilisation des particules collo dales qui sont susceptibles de la charge de surface Aussi les sites d adsorption des particules collo dales ne seraient plus disponibles pour la formation des ponts interparticulaires Un traitement de coagulation mal ajust peut donc conduire une d gradation rapide de la qualit de l eau et des d penses d exploitation non justifi es Bien souvent la dose de coagulant conditionne de fonctionnement des ouvrages de s paration et il se trouve tout simplement impossible de r aliser la clarification si cette dose est mal ajust e 3 9 9 Vitesses et temps d agitation Lors de l introduction du coagulant dans l eau on proc de un
58. ensadeg en particulier quand un traitement des boues est envisag Tableau 4 Classification des d canteurs 2 A contact de boues A recirculation de boues Type de Statique A lit de boues Avec d cantation puls Sans recirculation paississement des MES des boues d canteur paississeur _Rectangulaire floculateur Accelator s par racl ou Circulator Sans non Pulsator Turbocirculator 2 quipement _ Circulaire Claricontact lamellaire racl floculateur Actiflo floc int gr lest clarifloculateur Avec quipement Sedipac Pulsatube lamellaire Multiflo Superpulsator RPS Densadeg plaques et ou Fluorapid floc Ultrapulsator tubes lest Enfin le tableau 5 r sume les vitesses usuelles et les concentrations pr visibles des boues extraites pour les principaux types de d canteurs habituellement mis en uvre en clarification Tableau 5 Caract ristiques et performances des principaux d canteurs en clarification 2 Vitesse Concentration Type de d canteur Floculator Le ue 7HE Da de d cantation g 11 m h m Statique En t te int gr 0 5 1 5 0 5 5 Turbocirculator Int gr 1 5 3 2 10 Accelator Int gr 3 5 1 10 Pulsator Int gr 3 5 2 10 Pulsatube Superpulsator Int gr 6 10 2 10 Ultrapulsator Int gr 8 15 2 10 Sedipac Multiflo En t te 5 10 1 15 RPS En t te 8 12 2 15 Densadeg En t te 30 5
59. ent mal d fini sur la courbe domaine IV partir du point c les l ments solides isol s et les flocons sont en contact et forment des pseudor seaux semi rigides Le liquide contenu est vacu travers la masse des s diments suivant les vides cr s par ces pseudor seaux et la suite de glissements des couches de boues Le domaine IV est appel e zone de compression et le point c est le point de d but de compression Quand l interface dans son mouvement descendant rencontre la limite sup rieure de cette zone sa vitesse de d placement diminue et la courbe de s dimentation s infl chit pour devenir asymptotique une droite parall le l axe des abscisses 4 Th orie de la s dimentation La mod lisation de la s dimentation est due Kynch 1952 qui propose la th orie suivante la vitesse de chute de particules rigides en s dimentation libre ne d pend que de la concentration locale en solide de la suspension Elle est une fonction d croissante de la concentration en solide Les particules de m me dimension de m me forme et de m me masse volumique sont quitombantes et leur concentration est uniforme pour chaque niveau de la colonne de s dimentation Ainsi partir d essais en prouvette Kynch trace dans le diagramme h t les droites d isoconcentration correspondant aux niveaux o la concentration a une valeur C donn e et leur d placement dans le temps figure 12 La pente de ce
60. erve les ph nom nes suivants figure 10 au d part les gros grains s dimentent rapidement et se d posent sur le fond de l prouvette zone a La hauteur de cette zone augmente rapidement et se stabilise apr s la d cantation des sables de dimension sup rieure 0 1 mm ensuite il appara t rapidement et parfois imm diatement une interface entre un liquide clair zone b et une phase boueuse La phase boueuse peut tre elle m me divis e en deux parties une partie sup rieure conservant l aspect de la suspension de d part zone c et une zone inf rieure d aspect interm diaire zone d 10 b b b b c c d d d a a a a tat initial de la suspension homog ne grosses particules liquide clair zone de m me aspect que la suspension initiale Q gt zone interm diaire Figure 10 Evolution de l aspect d une suspension en s dimentation dans une prouvette 10 Toutefois il ne peut y avoir d interface que si la suspension d canter ne contient pas de particules ou de flocons ultrafins et qu il y ait en pr sence une assez grande quantit de flocons et de particules quitombantes de sorte que la concentration en solides sous cette interface soit assez lev e L interface est d autant plus nette que la vitesse de chute sous l interface est faible c est dire que la concentration en solide est lev e D s que la dilution de la suspension au d part d passe de 8 10 fois cell
61. es La d stabilisation est le proc d par lequel les particules stables en suspension sont modifi es de fa on leur conf rer la possibilit de s accoler entre elles La stabilit des particules en suspension peut tre rompue par l ajout de r actifs chimiques appropries qui r duisent ou liminent les forces de r pulsion le syst me est alors dit d stabilise Les particules en suspension dans l eau sont soumises des forces oppos es qui varient avec la distance entre ces particules L nergie potentielle d interaction entre deux particules est la somme de l nergie d attraction de van der Waals et de l nergie de r pulsion lectrostatique li e aux charges de surface des collo des Aux valeurs de pH habituelles d une eau pH compris entre 5 et 8 la surface des collo des est en effet g n ralement charg e n gativement Energie potentielle R pulsion lectrostatique Distance lt Attraction de Van der Waals Th orie DLVO gt Derjaguin Landau Verwey Overbeck 1948 Figure 6 Attraction et r pulsion entre deux particules th orie DLVO Lorsque les particules se rapprochent sous l effet du mouvement brownien ou de l agitation de la solution l nergie d interaction quasi nulle grande distance devient n gative les mol cules s attirent Puis les forces lectrostatiques deviennent pr pond rantes Les particules se repoussent Cette nergie de r pulsion
62. es appareils utilis s pour la d termination des mati res en suspension Figure 31 Equipement de filtration sous vide 3 1 7 D termination du phosphore total et ortho phosphates Le phosphore est l un des composants essentiels de la mati re vivante Les compos s phosphor s ont deux origines le m tabolisme humain et les d tergents Dans les eaux us es le phosphore se trouve soit sous forme d ions orthophosphates isol s soit sous forme d ions phosphates condens s ou sous forme d ions phosphates condens s avec des mol cules organiques Les orthophosphates correspondent au groupement PO4 ces phosphates sont fix s facilement par le sol leur pr sence dans les eaux souterraines est souvent li e la nature des terrains travers s la d composition de la mati re organique aux engrais phosphat s industriels entra n s par lessivage ou par infiltration Les ions phosphates r agissent en solution acide avec les ions molybdate et antimoine pour donner un complexe de phosphore molybdate d antimoine Celui ci et r duit par l acide ascorbique en bleu de molybd ne Les phosphates dans les sols et les eaux de surface sont sup rieures 0 3 mg l en raison de la pollution de l humain L eau de mer contenant une moyenne de 0 07 mg de P L L eau potable doit contenir des concentrations traces de phosphate R alisation de l essai du phosphore total la gamme choisie est LCK 349 0 05_1 50 mg l pour l
63. es hydrophobes g n ralement plus gros et n ont pas de couche protectrice Ils proviennent de substances peu ou pas soluble tels que les m taux leurs oxydes et ou leurs hydroxydes Plus g n ralement ce sont des produits min raux L existence des syst mes collo daux d pend de l interaction entre deux particules Elle met en jeux deux forces contraires v Une force de r pulsion qui tend carter les particules les unes des autres Cette force d pend de la charge des particules qui sont de m me signe v Une force d attraction type de Van der Waals qui tend rassembler les particules pour atteindre l nergie potentielle minimum Cette force est bien entendu fonction de la distance entre particules Dans le tableau 1 sont r pertori s certains mat riaux ou organismes avec leur dimension et l ordre de grandeur du temps n cessaire pour que sous la seule influence de leur poids ces particules parcourent un m tre d eau 20 C Tableau 1 Temps de d cantation de diff rentes particules d apr s la loi de STOKES 3 Diam tre de Temps de Surface particule Type de particule d cantation pour sp cifique mm um 1 m d eau m m 10 10 Gravier 1 seconde 6 107 S 1 10 Sable 10 secondes 6 10 e 10 10 Sable fin 2 minutes 6 10 z 102 10 Limon 2 heures 6 10 5 4 7 107 10 Kyste de protozoaire 20 heures 6 10 10 1 Argile 2 jours 6 106 Q 10 1 Bact rie 8 jo
64. est maximale un niveau correspondant l nergie d activation ou barri re d nergie Emax Le syst me est d autant plus stable qu Emax est lev e Si l on arrive surmonter cette barri re nerg tique les forces attractives deviennent nouveau pr pond rantes et il y a coagulation Pour cela il faudrait agiter ou chauffer l eau pour que l nergie cin tique des particules soit sup rieure Emax OU bien il faut r ussir abaisser la valeur de la barri re d nergie Pour l agitation la pratique consiste mettre en uvre deux s quences une agitation rapide qui favorise le m lange des r actifs et la d stabilisation des particules une phase d agitation lente pour favoriser les collisions entre les particules d stabilis es et ainsi entrainer leur agr gation L apport nerg tique n cessaire tant consid rable compte tenu des volumes mis en jeu il est bien pr f rable de chercher diminuer Emax par un ajout de cations susceptibles de neutraliser la charge de surface en s adsorbant sur la surface des particules Il est possible de mesurer la diff rence de potentiel qui existe entre le voisinage d une particule et le sein du liquide l aide d un appareil appel z tam tre qui la d termine par observation de la migration des particules sous l action d un champ lectrique Sous l influence du champ lectrique les particules se d placent jusqu atteindre une vitesse limite correspondant l quilibr
65. et dont la hauteur va en augmentant Cette zone correspond l paississage des boues 1 5 4 La s dimentation en compression prend le relais du r gime pr c dent quand la structure de la pulpe devient suffisamment compacte pour d velopper une force de compression La subsidence de chaque couche est ralentie par le comportement m canique des couches sous jacentes chaque couche tant soumise une compression qui entra ne l expulsion du liquide et favorise ainsi l augmentation de la concentration en solide 1 5 5 La s dimentation h t rog ne correspond un r gime particulier o des perturbations interviennent dans la s paration des phases lors de la s dimentation en compression Certaines pulpes pr sentent des mouvements locaux intermittents de liquide ou de suspension dilu e de bas en haut Ce ph nom ne peut se traduire l interface liquide clair pulpe par le d gagement de bulles Parfois il prend naissance d s le r gime de s dimentation globale Le r sultat final est un paississement plus rapide de la pulpe La nature exacte des m canismes mis en jeu est mal connue Il faut noter que la transition entre les diff rents r gimes se fait de mani re continue et le classement qui vient d tre propos constitue une simplification pour mieux les caract riser 1 6 Place de la d cantation dans les op rations de s paration liquide solide La s paration liquide solide ne peut en aucun cas tre
66. exes et d pendant fortement du pH de l eau traiter En outre les chercheurs s int ressent de plus en plus optimiser cette tape pour un meilleur abattement des polluants notamment organiques Certains ont port leur choix sur l am lioration des performances des r actifs coagulants et adjuvants de floculation coagulants min raux polym res organiques Mais la plupart des travaux s accordent conclure que l optimisation et l ajustement de param tres physico chimiques de l eau ou du dosage du coagulant peuvent conduire une floculation et une limination des mati res en suspension des mati res collo dales et des macromol cules susceptibles de communiquer l eau une turbidit ou une couleur ind sirables Il s agit de mati res organiques aussi bien que min rales L tude exp rimentale que nous avons men e a t consacr e l limination par coagulation floculation au sulfate d aluminium les MES et les collo des existants dans l eau trait e d Oued Ain Sefra qui traverse la ville de Mostaganem A partir des r sultats des analyses et discussions pr sent s nous avons pu conclure que Les eaux us es urbaine de la ville de Mostaganem sont pollu es notamment en mati re organique collo des avec une quantit de mati res en suspensions MES 50 90 mg l Les concertations en MES varient selon la qualit des eaux mise en jeu dans l Oued la deuxi me et la troisi me semaine du pr l veme
67. flottation filtration 2 Coagulation floculation La coagulation est l ensemble des ph nom nes physico chimiques amenant une suspension stable de particules de tr s petite taille en solution les collo des se s parer en deux phases distinctes La floculation est l ensemble des ph nom nes physico chimiques menant l agr gation de particules stabilis es pour former des flocons ou flocs Ce ph nom ne est r versible c est dire que l on peut casser ces agr gats par exemple en agitant fortement le liquide pour retrouver la solution de collo des initiale La coagulation floculation facilite l limination des MES Mati res En Suspension et des collo des en les rassemblant sous forme de flocs dont la s paration s effectue par d cantation flottation et ou filtration C est donc un traitement physique qui permet d liminer tous ou une partie des polluants des effluents notamment les fractions particulaires inertes ou vivantes les fractions floculables des mati res organiques et de certains m taux lourds les micropolluants associ s aux MES et les macromol cules collo dales La Coagulation et la floculation sont des processus souvent indissociables En effet la coagulation en diminuant les forces de r pulsion entre les particules favorise les collisions et la formation d agr gats et la floculation en permettant la croissance des agr gats acc l re la s paration des phases Suspension
68. gulation floculation sur la qualit des eaux pur es de la STEP de Ain El Houtz M moire de Magister D partement de chimie Universit ABOU BEKR BELKAID TLEMCEN 4 HUBERT Cabane 2011 GCI 720_Conception Usine de traitement des eaux potables Chapitre 3 la coagulation la floculation et l agitation 5 Dr R SALGHI cours Diff rents fili res de traitement des eaux Ecole Nationale des Sciences Appliqu es d Agadir ENSA Universit IBN ZOHR 6 Yves MICHEL William MOREAUD Laetitia SALVADORI Licence pr traitement des eaux TP Jartest 7 EAUDEPARIS Conf 2006 63 Traitement de potabilisation des eaux de surface Coagulation floculation s paration 8 Christelle WISNIEWSKI 2010 Le traitement des effluents liquides Les proc d s physico chimiques UFR des sciences Pharmaceutiques et Biologiques Universit Montpelier 1 UM1 9 Moise Desire DIHANG 2007 M canismes de coagulation et de floculation de suspensions d argiles dilu es rencontr es en traitement des eaux M moire du doctorat Universit PAUL SABATIER TOULOUSE III 10 Pierre PLAZY El A d JDID Jean Luc BERSILLON D cantation Aspects th oriques Technique d ing nieur J 3 450 11 Pierre PLAZY El A d JDID Jean Luc BERSILLON D cantation Equipements et proc d s Technique d ing nieur J 3 451 12 B M ot et Z Alamy aout 1990 R31588 les eaux us es urbaines r glementation des rejets urbains traitement de f
69. hore et d azote contribuent l eutrophisation des lacs et des cours d eau Ce ph nom ne se caract rise par la prolif ration d algues et la diminution de l oxyg ne dissous ce qui appauvrit la faune et la flore des eaux superficielles cours d eau lacs etc Cette fragilit du milieu naturel a t prise en compte par la r glementation avec la notion de zones sensibles Les eaux us es contenant aussi des contaminants microbiologiques bact ries virus pathog nes et parasites le rejet des eaux us es proximit de lieux de baignade ou de zone d levage de coquillages fait courir un risque pour la sant Il doit faire l objet de pr cautions particuli res Pour quantifier globalement les mati res polluantes contenues dans les eaux us es domestiques et assimil es on utilise comme unit de mesure l quivalent habitant La notion d quivalent habitant est utilis e pour quantifier la pollution mise par une agglom ration partir de la population qui y r side et des autres activit s non domestiques Selon la d finition de la directive europ enne du 21 mai 1991 relative au traitement des eaux urbaines r siduaires un quivalent habitant repr sente une DBOS de 60 g d oxyg ne par Jour A titre d illustration la quantit de mati res polluantes produite par Paris repr sente 13 4 millions d quivalents habitants par jour Cette notion sert aussi d terminer la capacit de traitement d une station d purat
70. identiques de 1 litre Placer les b chers sur le floculateur et abaisser les h lices dans l eau exactement au milieu de la solution mettre en route le moteur et r gler la vitesse d agitation maximale environ de 260 tr min Au temps Omin ajouter le coagulant le plus rapidement possible de fa on identique dans chaque b cher Les doses soumissent de fa on croissante 0 5 1 1 5 2 2 5 3 3 5 49 Puis apr s 5 minutes d agitation rapide r duire la vitesse de fa on obtenir 60 tours par minute pour favoriser la floculation Cette floculation est am lior e par un ajout d un autre r actif adjuvant dans notre cas il s agit de la chaux teinte Ca OH 2 on a ajout respectivement aux r actifs pr c dents 0 16 0 33 0 5 0 7 0 83 1 1 16 1 33g Apr s 15 20 minutes d agitation lente on voit apparaitre de petits flocs On teint l appareil de jar test et on rel ve lentement les h lices Calcul la quantit n cessaire de la chaux La quantit de la chaux a t calcul e selon la m thode suivante gt Pour 0 5g de sulfate d aluminium Ab SO4 3 18H2 gt 2A1 3S04 18H0 1mol de Al SO _ gt 2mol d ion d Al Donc 666g mol _ gt 54g mol 0 5g _ gt 0 04g Dans la liqueur les ions d Al vont se r agir avec les ions d OH donc on obtient A13430H _ gt AI OH 3 Donc 1AI T r agit avec 3mol OH 27g mol _ gt 17 3 51g mol 0 04 P 0 075 Ca OH 2 _ Ca 20H Imol de C
71. inate de sodium NaAlO e Pr sentation en poudre en solution 20 en masse d Al O3 e Jl est syst matiquement choisi lorsque l on veut abaisser la teneur en silice dissoute 2 14 Les taux de traitement les plus couramment appliqu s sont r capitul s dans le tableau 2 Tableau 2 Taux de traitement usuels en g m 2 Taux de traitement usuels en g m Sulfate Chlorure ferrique Traitement d aluminium Pur FeCl3 Solution 41 cristallis Floculation sur filtre 3 10 1 5 4 3 5 10 D cantation Eau peu charg es 15 30 6 12 15 30 Eaux de turbidit moyenne 30 60 12 25 30 60 Eaux tr s turbides 60 150 25 60 60 150 Eaux tr s color es 100 250 40 100 100 250 Eaux riches en plancton 60 150 25 60 60 150 6 5 Coagulants organiques Dans certains pays on remplace maintenant tout ou partie du coagulant min ral par un poly lectrolyte cationique de synth se m lamine formald hyde EPI DMA POLYDAD MAC ces r actifs de masse molaire relativement peu lev e de l ordre de 10 sont pr sent s en solution aqueuse et dilu s en ligne juste avant injection dans l eau traiter leur taux de traitement usuel exprim en produit commercial est g n ralement compris entre 5 et 15 g m leur avantage est entre autres de diminuer la production de boues et de ne pas modifier le pH ni la salinit de l eau 2
72. inition par g o puration BRGM l entreprise au service de la terre 13 http www joradp dz 14 http www hydro land com
73. int resserons dans ce travail aux eaux r siduaires urbaines regroupent les eaux m nag res les eaux des vannes et les eaux de ruissellement Dont la contamination est due la pr sence des particules collo dales La pollution d une eau r siduaire peut tre de plusieurs ordres D ordre physique transport de mati res en suspension et de d chets solides D ordre physico chimique temp rature pH UV D ordre chimique substances ind sirables en solution D ordre biochimique substances organiques Les concentrations industrielles le d veloppement tr s rapide des villes et surtout la croissance d mographique ont g n r des regroupements de populations occasionnant une consommation et par cons quent des rejets trop importants dans des espaces r duits ceci atteint les proportions insoutenables qui a oblig les nations les plus d velopp es et les plus touch es dans un premier stade mettre en place un syst me de lois et normes afin de maintenir des taux de pollution acceptables Ces normes prennent en compte les quantit s de mati res d sign es comme polluantes restituer dans l environnement de mani re viter de cr er des nuisances La pollution en elle m me est un terme qui m rite d tre d finie Les substances rejet es peuvent constituer d abord un danger direct pour l homme toxique ou pour les micro organismes et les v g taux l ments parfois vitaux pour l tre humain
74. ion urbaine 7 Traitement des eaux r siduaires industrielles Alors que les rejets domestiques pr sentent des caract ristiques relativement peu variables l extr me diversit des rejets industriels n cessite une investigation propre chaque type d industrie et souvent le recours des proc d s sp cifiques La difficult essentielle dans la lutte contre la pollution industrielle r side dans la grande variabilit des types de rejets d un secteur industriel un autre la diversit des agents polluants rencontr s et donc des param tres prendre en compte Les rejets industriels peuvent tre pollu s par des mati res organiques MO des mati res en suspension MES des mati res azot es des mati res phosphor es des toxiques ph nols cyanures des m taux lourds 3 1 M thodologie de choix d une fili re de traitement Pour la bonne d finition d une station de traitement d eaux r siduaires il est n cessaire de conna tre le type de pollution traiter On distingue la pollution dispers e ou non dissoute la pollution dissoute 3 2 Diff rents types de proc d s adapt s au traitement d une pollution dispers e e D cantation D canteurs canals adapt s pour des particules de diam tre dp 100 150 um 5 D canteurs verticaux D canteurs lamellaires e Coagulation floculation Permet de traiter des particules de diam tres dp gt 0 5 um
75. lator un des premiers appareils recirculation de boues comportant une zone centrale de r action entour e d une zone de d cantation comme tous les appareils de cette famille d une turbine comme organe de floculation et de recirculation des boues et d une jupe inclin e la sortie de la colonne centrale de floculation favorisant l coulement des boues et leur s paration d avec l eau surnageante les deux zones communiquent par le haut et par le bas L Accelator est caract ris par la pr sence le Circulator figure 16 tr s simple de conception recirculation des boues par un syst me d hydro jecteur plac sur le tuyau d arriv e d eau brute mais le floc risque de se briser au passage de la tuy re ce qui a conduit au type suivant Injection du floculant H Sortie d eau d cant e Zone de d cantation p H H pi Hi H H H H H Diffuseur floculateur Hydro jecteur recirculation des TZ coagulant t Arriv e d eau brute Figure 16 D canteur Circulator version b ton 2 le Turbocirculator o la tuy re est remplac e par une h lice Il existe depuis de nombreuses ann es une version zone de d cantation lamellaire de cet appareil inscrite dans une structure rectangulaire le RPS mais nous verrons plus loin qu il existe maintenant sur ce principe des appareils beaucoup plus labor s et performants Dans les g
76. le cesserit iE 0 etes edit 55 43 958 6 e 6222 15 16 s eei e pi e Un ane eE Ee ee lt cs 55 4 4 Les utilisations MUNICIPA Seiren aa 024 mel Riu 55 Chapitre IV partie exp rimentale 1 Description de la zone d tude 3 aan Rae team sadlis tes 58 2 Point d chantilonnape sense unes se ar EEN CAR A0 EROK 59 347 Produits et mat riels utilis s er se ee ne 8T RR 61 3 1 Mat riels et param tres d Analyse fesse den tt dm ontane 61 3 1 1 D termination de la temperatUre ccccccccccsssccccccacecaaan 61 3 1 2 D termination du pH ccc ecce cese cc cccccccccccrccccccscseceseseaeeeeaeae 61 3 1 3 D termination de la conductiVIt ccccccccsscccccccccacsssssssaaeae 62 3 1 4 D termination de la demande chimique en oxyg ne 63 3 1 5 D termination de la demande biochimique en oxyg ne 64 3 1 6 D termination Des Mati res En Suspension 66 3 1 7 D termination du phosphore total et ortho phosphates 67 3 2 La coipulation tloculatons ses en ner en seed 69 3 2 1 Produits et mat riels UHIS SS2 2 coment ins 70 D Produits neo ins dt nes nee seu css dent in 007106 70 b Mat riels et m thode de travail 70 3 2 2 Mode op ratoire de coagulation floculation 71 3 2 3 Calcul la quantit n cessaire de la ch
77. longueur de 11 km voir figure 24 Le d bit journalier total est estim 37757 m J Il y a 14 collecteurs secondaires qui d versent dans l oued sans oublier les eaux pluviales Le 1 3 de l oued passe sur un canal en b ton et le reste sur la terre conduisant une infiltration des eaux vers les nappes d eau souterraines 10 Point d chantillonnage Le point d chantillonnage doit tre situ un endroit caract ristique de l effluent o 1l y a suffisamment de turbulence pour assurer l homog n it du rejet on a pris trois pr l vements de l endroit situ environ 50 m tres de l eau de mer Les chantillons ont t pr lev s en trois semaines successives v Le premier pr l vement 20 04 2014 v Le deuxi me pr l vement 27 04 2014 vV Le troisi me pr l vement 04 05 2014 Lorsqu il s agit des cours d eau naturels ou dans les canaux il convient de se placer loin de toute cause naturelle ou humaine de perturbation apport e aux conditions de l coulement La bonne planification de la campagne d chantillonnage est n cessaire pour viter les pertes et les erreurs Plusieurs l ments doivent pris en compte lors de la planification d une compagne d chantillonnage on cite les plus pertinents Etablissement d une liste des param tres qui devront tre analys s Localisation du site du pr l vement a D termination des cycles et des heures du fonctionnement du proc
78. me de pH d utilisation est de 5 5 8 5 Optimum 8 e Pr sentation Sublim ou cristallis FeCl ou FeC13 6H20 Sa formule l tat pur est FeCl Pour le traitement des eaux 1l est uniquement utilis sous forme de solution aqueuse d environ 592 g l 41 en FeCls en poids Il est stock en bonbonnes en containers ou citernes 2 14 6 3 WAC Aqualenc PCBA liquides ou PACI poudre Ce sont diverses formes de polychlorure basique d aluminium dont la formule brute serait Ala OH Cl3nm dans laquelle m 3n est compris entre 0 45 et 0 60 Ces r actifs sont moins acidifiants que le sulfate d aluminium ou le chlorure ferrique et donnent souvent mais pas toujours naissance un floc mieux d cantable que celui obtenu partir de sulfate d aluminium Il se pr sente sous forme d un liquide dont la teneur en A120 est d environ 10 La gamme de pH d utilisation est de 6 7 5 optimum 6 5 Il est stock en citernes 2 14 6 4 Autres r actifs parfois mis en uvre 6 4 1 Sulfate ferreux FeSO 7H 0 e Pr sentation en poudre e Mise en uvre tel quel dans certains effluents industriels apr s oxydation par le chlore formation de chlorosulfate ferrique dont l une des formes commerciales est le Clairtan voir plus loin la r action chimique correspondante pour le traitement des eaux naturelles 2 14 6 4 2 Sulfate ferrique Fe SO4 3 9H 0 e Pr sentation en poudre 2 6 4 3 Alum
79. ment flocul s et de ce fait peuvent tre concentr s par s dimentation bien que celle ci soit parfois tr s lente 2 1 Suspensions dilu es 2 1 1Particules isol es Lorsque la concentration en volume des solides en suspension est inf rieure 0 5 on consid re que les particules sont suffisamment loign es les unes des autres et que de ce fait chacune d entre elles s dimente comme si elle tait isol e dans le liquide En fonction du nombre de Reynolds de la particule il existe trois r gimes de s dimentation un r gime laminaire ou r gime de Stokes un r gime de transition et un r gime turbulent ou r gime de Newton Dans un fluide un solide en mouvement libre est soumis trois forces gt son poids fonction de sa masse volumique ps de son volume et de l acc l ration gravitaire g gt la pouss e d Archim de fonction de la masse volumique du fluide pf du volume du solide et de l acc l ration g gt les forces de frottement fonction du carr de la vitesse relative du solide par rapport au fluide du ma tre couple surface de la projection gale nd 4 pour une sph re de diam tre d et du coefficient de tra n e du solide dans le fluide C qui varie en fonction de la forme et du nombre de Reynolds Re de la particule Ar Pi Vs 9 12 _ Cx S P Uiim train e 7 P Ms 9 Ps Vs g Force de train e Pouss e d Archim de Poids Figure 9 bil
80. n H2SO7Z4 Qcceeeoecee 0 1 Chlore CD un 0 01 Ammonium NH4 0 02 Arsenie AS ire iE E EE LERATO a 0 0002 Cuivre CU e se 0 005 Fer Fe PP RE E aE 0 01 Nick l Nijs rraioa shanse 3920 ae 0 005 Plomb PDJ ranra Sn RU se ea 0 005 POrMUIS RIMMIQUE nds Ab SO4 3 o Solution de floculant Nous avons utilis dans notre travail la chaux teinte Ca OH comme un floculant d Mat riels et m thode de travail o Le Jar test Depuis plus de 50 ans le Jar Test est la technique standard utilis e pour optimiser l addition de coagulants et de floculants dans le domaine du traitement de l eau Le Jar test est un appareil qui permet de d terminer la concentration optimale du coagulant pour le processus de coagulation floculation ns i Figure 32 Jar test Toutes les doses sont exprim es en poids de produits commerciaux solution ou poudre Le mode de travail de cet appareil se fait selon le protocole g n ral bien connu du Jar test sur un floculateur FLOC TESTER AQUALYTIC muni de six b chers de 01 litre 11 1 2 Mode op ratoire de coagulation floculation Mettre le floculateur dans un endroit prot g de la chaleur des courants d air et des vibrations Remplir les b chers de floculation avec notre chantillon eau us e urbaine d Oued Ain Sefra en prenant soin d effectuer de pr l vements homog nes ces b chers doivent contenir des volumes
81. nt sont les plus charg s en MES par contre la premi re semaine est la plus faible en charge MES ceci d pend de la nature des rejets Le pH est l un des param tres les plus importants qu il faut noter du fait qu il joue un r le d terminant dans la coagulation la valeur du pH de notre effluent est environ de 7 la valeur du pH d croit avec la diminution de la temp rature La temp rature joue un r le tr s important pour la plage de pH et la formation des flocs Selon les analyses faites on constate que les param tres mesur s sont dans les normes reste v rifier d autres param tres biologique et chimique pour compl ter les analyses Le temps d agitation est un facteur important qu il faut prendre en compte pour le bon d roulement du proc d de coagulation floculation mode op ratoire du jar test Apr s traitements dans une station d puration ces eaux peuvent tre r utilis es dans l agriculture pour l irrigation de diverses cultures En outre c est un processus de valorisation des eaux d pollu es qui participe prot ger notre environnement R f rences Bibliographiques 1 Yves MOTTOT Texte de la 279 conf rence de l Universit de tous les savoirs donn e Coagulant et floculant Le 5 octobre 2000 2 Pierre MOUCHET Traitement des eaux avant utilisation Mati res particulaires Technique d ing nieur G 1 170 3 LAKHDARI Bouazza 2011 Effet de la coa
82. ntration locale Figure 13 courbe de flux de s dimentation Si on tablit un flux sup rieur Gu les solides en exc s s accumulent dans le d canteur l interface boue suspension monte lentement jusqu au moment o les solides passent dans la surverse La surcharge d un paississeur est dans la r alit industrielle un ph nom ne qui s tablit lentement et on peut tol rer en pratique une surcharge pendant quelques heures Dans le cas contraire o l alimentation est tr s dilu e l paississeur travaille en clarificateur 5 Equipements Le choix d un quipement et d un proc d de s paration solide liquide par d cantation tient compte de plusieurs consid rations notamment de la concentration de la suspension suspension dilu e suspension concentr e de la dimension et de la nature des particules particules grenues flocul es de la fonction recherch e clarification paississage des d bits traiter Bien qu il s agisse fondamentalement d quipements voisins adapt s une fonction pr cise il para t n cessaire de distinguer les d canteurs de mati res en suspension ultrafines et dilu es dont la concentration s exprime en mg l et les d canteurs de mati res d origine essentiellement min rale dont la concentration s exprime en g l Dans les deux cas les quipements font appel la s dimentation des solides dans l eau 5 1 D canteurs statiques simples ou lamellaires On t
83. ou recyclage pr cipitation de m taux paississement des boues etc 2 i Hoculation i Transfert i D cantation et paissement des boues r acteur piston im n n Goulottes de PA d eau d cant e H __ LE Sortie d esu yN Z Y d cant e NET R acteur r 4 H NI H zj A FE HE HEE r _ gt KRS Re Arriv e 5 d eau brute p 7 5 s ax Extraction Ww 2 f N des boues Recyclage des boues lt Figure 21 D canteur Densadeg 5 6D canteurs floc lest Il existe aussi des appareils d velopp s par OTV filiale de la Compagnie G n rale des Eaux o les boues sont lest es par du microsable de 25 100 mm avec un fort apport de polym re pour faire adh rer le floc son mat riau de lestage Les boues obtenues sont envoy es sur un hydrocyclone afin de r cup rer le microsable et le r injecter dans l eau brute Les performances du premier d canteur de cette cat gorie Cyclofloc ont t ensuite am lior es par l adjonction de modules lamellaires la partie sup rieure au dessus d un lit de boues fluidis Fluorapid Le dernier n de cette famille est l Actiflo figure 22 dont l hydraulique g n rale ressemble un peu celle du Densadeg mais avec deux caract ristiques particuli res tr s grande vitesse sur la surface de d cantation 30 80 m h m suivant la qualit d eau d cant e d sir e gr ce a
84. paration du r actif acide est d j faite par la m thode suivante Peser exactement environ 5 5g 0 1 d Ag SO et verser dans une bouteille de 1Kg de H3SO4 Laisser reposer environ 1 2 jours pour que l AgSO soit compl tement dissout Inverser la bouteille 3 fois avant la premi re utilisation pour s assurer que la concentration de sulfate d argent soit la m me dans toute la bouteille La solution doit tre conserv e l obscurit Porter dans un bloc chauffant temp rature de 150 C pendant une p riode de 2 heures Laisser refroidir Ajuster la longueur d onde du spectrophotom tre 600nm 3nm Essuyer les tubes avant de faire les lectures d absorbance Ajuster l absorbance avec la solution t moin Noter la lecture Noter la lecture d absorbance des solutions talons et des chantillons exprim e en mg Oz 1 Les appareils utilis s pour la DCO Figure 28 Digesteur HACH LANGE Figure 29 Spectrophotom tre LT200 HACH DR5000 3 1 5 D termination de la demande biochimique en oxyg ne La Demande Biochimique en Oxyg ne DBO c est la quantit d oxyg ne n cessaire la d gradation de la mati re organique biod gradable d une eau par le d veloppement des micro organismes oxydation par voie biologique apr s une p riode d incubation de 5 jours 20 C on parle alors de la DBOS Elle est tr s utilis e pour le suivi des effluents urbains Elle est exprim e en mg O 1
85. proc d s tendit pratiquement toutes les usines de traitement de minerais et un grand nombre d industries tout au long du XX si cle Dans les ann es 70 est apparu en s rie sur le march un nouvel appareil il s agit du d canteur lamellaire qui comporte des cloisons inclin es destin la clarification des suspensions dilu es Toutefois le principe est connu depuis fort longtemps puisque le premier brevet a t d pos aux tats Unis en 1886 1 2 D finition La d cantation est une op ration unitaire parmi les techniques de s paration liquide solide bas es sur le ph nom ne de s dimentation qui consiste s parer d un liquide les particules en suspension en utilisant les forces gravitaires sous l action de la pesanteur Les proc d s mis en uvre diff rent selon que l on recherche seulement augmenter la concentration des solides paississage ou que l on vise obtenir un liquide clair partir d une suspension dilu e clarification La s dimentation est r alis e sur diff rents types de mati res solides en suspension parmi lesquelles on peut distinguer deux comportements oppos s celui des particules grenues sont des suspensions contenant des particules ind formables qui d cantent ind pendamment les unes des autres et celui des particules plus ou moins flocul es suspensions contenant des particules instables peuvent se regrouper et former des flocs qui ont des vitesses
86. r Formes commerciales Aqualgine Sobalgine Cellalgine etc 7 2 2 D origine synth tique Ce sont des poly lectrolytes anioniques cationiques ou non ioniques tr s haute masse molaire 10 107 il s agit de polyacrylates polyacrylamides polyamines poly thyl neimines etc ce sont les plus efficaces des floculants et beaucoup d entre eux sont maintenant officiellement agr s pour leur utilisation dans le traitement des eaux potables en France du moins en ce qui concerne les anioniques et les non ioniques ceux ci sont donc utilisables dans toutes les industries pour la pr paration d eaux de tous types 2 8 Choix des r actifs et d termination des taux de traitement 8 1 Choix du coagulant Un certain nombre de param tres doivent tre pris en compte e Temp rature de l eau e Caract ristiques des eaux brutes dont l quilibre calco carbonique e Param tres physico chimiques inclure ou liminer prioritairement turbidit et ou Mati res Organiques par exemple e Gestion de l exploitation stocks automatisme etc e Co t du produit e Choix impos ou consid ration esth tique 8 2 D termination du taux optimum La coagulation et la floculation sont des ph nom nes complexes influenc s par de nombreux param tres e qualit des eaux caract ristiques physico chimiques e nature et structure des collo des e nature et mise en uvre des produits utilis s
87. r n de cette gamme est l Ultrapulsator qui r unit les deux principes pr c dents plaques inclin es dans le lit de boues modules tubulaires au dessus la vitesse ascensionnelle peut alors atteindre une valeur triple de celle du Pulsator conventionnel 2 5 5 D canteurs lamellaires recirculation de boues Dans cette famille de d canteurs associant le principe de la recirculation des boues celui d une d cantation lamellaire g n ralement pratiqu e dans des modules tubulaires nous prendrons pour exemple l appareil brevet par Degr mont sous le nom de Densadeg qui est aussi un d canteur paississeur La figure 21 rappelle le principe de base de cet appareil dont les principaux avantages sont une recirculation externe des boues une floculation optimis e une d cantation lamellaire tr s performante 30 50 m h m en clarification d eaux naturelles un paississeur int gr avec stockage ventuel des boues donnant des boues tr s concentr es qui permettent de limiter les pertes d eau et d admettre directement les boues sur un syst me de d shydratation sans paississement interm diaire Le Densadeg peut tre utilis dans tous les domaines du traitement des eaux pr paration des eaux potables ou industrielles en clarification ou en d carbonatation puration des effluents urbains traitement primaire ou d phosphatation physico chimique tertiaire ou industriels clarification avant rejet
88. rands appareils le radier tr s inclin est remplac par un radier faible pente et un pont racleur assure la collecte des boues pour les ramener dans la zone centrale Ces appareils offrent de grands avantages par rapport aux d canteurs statiques mais pr sentent parfois certains inconv nients forme circulaire quasi imp rative double fonction du syst me central floculation et recyclage des boues r glage parfois difficile C est pourquoi 1l leur est souvent pr f r des appareils de la cat gorie suivante 5 3 D canteurs lit de boues Ce type d appareil est surtout repr sent par le Pulsator figure 17 dans lequel l eau clarifier traverse verticalement le lit de boues qui joue un r le de filtre fluidis tr s efficace Les pulsations qui lui ont donn son nom garantissent la bonne floculation et l homog n it du lit de boues surface de d cantation gale la vitesse autoris e est souvent 2 3 fois celle d un appareil statique soit 3 5 m h m mr SA vanne automatique casse vida Introduction des r actifs l i Sortie d eau d cant e Arriv e r Concentrateurs d eau brute des boues Tranquillisataurs Extraction des boues Tuvaux parfor s de r partition d eau brute Figure 17 D canteur Pulsator 2 Les concentrateurs pr sentent d autre part l int r t de pouvoir extraire des boues d j concentr es sans modifier le comportement du d canteur et s
89. rouve l de nombreux types de d canteurs circulaires ou rectangulaires racl s ou non racl s pr c d s ou non d un floculateur les plus r cents peuvent en outre tre garnis d un dispositif de d cantation lamellaire plaques ou tubes inclin s 60 sur le plan horizontal pour tenter d augmenter la vitesse de passage qui sans cela ne pouvait d passer 1 5 m h m sur la surface de d cantation surface des floculateurs non comprise c est par exemple le cas du Sedipac Degr mont ou du Multiflo d OTV 2 D graissage fines bulles Dessablage Predecantation d senrobage t Gres s D cantation finition I4 3 3 CUP EN PE CZ CEE CN POS LL ILE CEE VE 7 SN QU N IF Eau mA F Get Det Let trait e l WX TIL 1 Sable gt Flux principaux _ Courants locaux Figure 14 Coupe verticale du d canteur combin S dipac 3D Degr mont 11 Boues Vers paississement Sable boues Polym re gt 7 NY d cant e Eau d grill e D cantation Floculation P gt Recirculation A Figure 15 Coupe verticale du d canteur flocs alourdis Actiflo OTV 11 5 2 D canteurs recirculation de boues Ils favorisent un bon contact de l eau et des boues par recyclage de tout ou partie des boues dans une colonne centrale de r action D autre part le rassemblement des flocons permet une s dimentation plus rapide Nous citerons l Acce
90. rrosage des parcs et jardins publics le lavage des rues la lutte contre les incendies le nettoyage des engins de collecte des ordures m nag res Partie exp rimentale 9 Description de la zone d tude Le fameux Oued d Ain Sefra est devenu un cours d eau d figur par la n gligence d autrui et est devenu une d charge ciel ouvert Ce fameux fleuve l embl me de la ville de Mostaganem l ador des Mostagan mois o jadis l ont baptis son honneur des lieux des anciens journaux et des placettes et march s souffre maintenant de la n gligence et de l incivisme de certains habitants qui le c toient En effet si vous allez aujourd hui visiter ses rives vous constaterez son tat lamentable une odeur naus abonde qu il d gage ainsi que les nombreuses ordures entass es dans ses rives Autre fois connu par sa beaut qui ravie les passants maintenant il est connu par sa laideur qui d go te les pi tons Figure 23 Ville de Mostaganem Oued Ain Sefra Le r seau d assainissement de la ville de Mostaganem est un m lange d eaux us es urbaines et pluviales qui comporte trois sorties principales d bouchant dans la mer M diterran e La partie la plus importante de tout le r seau c est la sortie dite Oued Ain Sefra Le collecteur principal de ce dernier vient du sud de la ville passant par le centre ville et d bouche dans la mer au point de rejet STR2 sur un trajet d une
91. s droites est donn e par la relation dh v C 14 Hauteur de l interface h Temps de s dimentation t Figure 12 courbe de s dimentation et droites d isoconcentration Kynch 1952 Avec v C vitesse de d placement d un plan de concentration constante C par rapport l prouvette Dans le triangle ab0 les vitesses de chute sont constantes Leur quation s crit pour Ca lt C lt C h ho V C t 15 Les droites d isoconcentration situ es dans ce triangle traduisent la mont e travers la suspension la vitesse v C d un niveau de concentration C travers lequel les particules s dimentent la vitesse U C dh dt Au temps t le flux ou nombre de particules qui ont travers ce niveau est gal v U C Dans le tron on bc on assiste un ralentissement progressif de la vitesse de chute du d p t et les lignes d isoconcentration constituent dans le triangle bOc un faisceau de droites passant par l origine ce qui signifie que d s le d marrage de la d cantation les couches voisines du fond passent par toutes les concentrations comprises entre la concentration initiale Co et celle correspondant au point du d but de compression C L quation de ces droites s crit h v O t 16 Pour Cp lt C lt Cu Ca tant la concentration ultime du d p t au fond de l prouvette La th orie de Kynch analyse donc les changements de concentration qui se produisent durant la s dimentation
92. suyer l ext rieur de cuve et placer dans le spectrophotom tre Noter la lecture Tableau 7 r sultats des analyses obtenus DE ZEMS 1 chantillon chantillon chantillon Temp rature 19 4 C 16 3 C 16 2 C pH 7 97 20 2 C 7 55 16 3 C 7 33 20 3 C Conductivit 1880 uS cm 1539 uS cm 1349 uS cm 20 5 C 16 3 C 20 3 C DCO 128 m lo2 190 45 m lo2 155 m lo2 DBO 45 m lo2 130 m lo2 90 m lo2 MES 50 mg l 90m g 1 95 mg l Phosphore total 2 58 mg l 8 58mpg l 5 36 mg l Orthophosphates 4 02 mg l 6 14mg l 4 16 mg l 3 2 La coagulation floculation gt Apr s avoir les r sultats de nos analyses on a laiss cette eau d canter Apr s deux jours on a rien observ gt Alors notre effluent est charg par des particules collo dales non d cantables rapidement gt On a propos la coagulation floculation comme un pr traitement pour faciliter la d cantation de ces derni res 11 1 1 Produits et mat riels utilis s c Produits o Solutions de coagulant Au cours de nos essais nous avons utilis comme r actif coagulant le sulfate d aluminium hydrat Al SO 1 3 18H20 Le sulfate d alumine que nous avons utilis lors de cette tude est un produit fabriqu par Panreac compagnie espagnole dont la fiche technique est la suivante Ph solution 5 issus gt 2 5 Insoluble en H20 2020222244 0 05 Acide e
93. tement minimal l eau n est pas potable aussi L irrigation 4 1 Lavage et transport industriel des mat riaux Dans beaucoup d industries le lavage et le transport des mat riaux sont tr s peu exigeants en qualit de l eau C est pourquoi les eaux us es pur es sont utilis es pour e le lavage des mati res premi res charbon gravier etc et leur transport craie par exemple e le transport des d chets cendres d une centrale thermique e le lavage d entretien wagon sols bouteilles etc la fabrication de laine de verre 4 2 Refroidissement industriel Nombre d industries proc dent des op rations de refroidissement consommant une importante quantit d eau centrales lectriques r acteurs nucl aires p trochimie chimie industrie du caoutchouc industrie automobile 4 3 L irrigation Dans le cas de l irrigation les eaux us es sont utilis es apr s traitement biologique boues activ es ou lagunage le plus souvent Leur int r t r side dans le fait que Les eaux contiennent des nutriments Ils accroissent notablement les rendements agricoles et r duisent le recours aux engrais artificiels co teux Les autres sources d eau utilisable en irrigation se rar fient en raison de leur potabilit tant recherch e 4 4 Les utilisations municipales Elles peuvent couvrir une assez large gamme d utilisations qui ne requiert pas d eau de qualit potable par exemple l a
94. ticules les plus fines il faut qu elles puissent s dimenter dans un courant ascendant de liquide On peut aussi effectuer une s paration granulom trique ou hydros paration en utilisant l effet du courant ascendant les fines particules tant alors vacu es avec le d bordement du d canteur 1 5 2 La s dimentation des flocs r sultant de la collision des particules est r alis e avec ou sans addition d un agent floculant la suspension dilu e On assiste alors une clarification progressive et il n y a pas d interface nette entre le liquide surnageant et les particules en cours de s dimentation La vitesse du courant ascendant est alors le facteur principal r gissant la clarification 1 5 3 La s dimentation globale r sulte de la s dimentation d une suspension concentr e au point que chaque particule ou floc soit en contact avec des entit s adjacentes On obtient alors une structure plastique et il se produit une s dimentation d ensemble pr sentant une interface nette entre le liquide surnageant et la masse boueuse qui d cante en piston La vitesse de d placement de cette interface est constante pendant un certain temps Les particules gardent les m mes positions relatives cependant en se rapprochant du fond du d canteur elles sont g n es dans leur mouvement et leur vitesse de chute diminue Il se forme alors dans le fond du d canteur une zone de concentration sup rieure celle voisine de l interface
95. tient des impuret s qui affectent leur apparence et peuvent avoir des effets n fastes pour le consommateur Ces solides peuvent tre grossi rement class s comme suit e impuret s dissoutes sels min raux dissous mol cules organiques e collo des e solides en suspension En fait cette classification recouvre celle de la taille des particules concern es intuitivement on saisit que les particules les plus difficiles liminer sont les plus fines A cette notion de dimension s ajoutent deux autres encore plus importantes qui sont celles du rapport surface volume des particules collo dales qui leur conf re des propri t s d adsorption tr s prononc es et celle de leur charge lectrique de surface Cette charge peut provenir e de la dissociation de groupes ionisables appartenant au collo de lui m me e de l adsorption d ions contenus dans la solution e d une substitution isomorphique remplacement dans un r seau macromol culaire d un atome par un autre atome de valence diff rente c est le cas g n ral des argiles Pour leur tude les collo des sont class s arbitrairement en deux groupes principaux les collo des hydrophiles ils proviennent de substances solubles pr sentant une affinit pour l eau et qui adsorbent une couche d eau li e protectrice Dans ce groupe se trouvent les prot ines les carbohydrates et d une fa on g n rale les produits organiques les collo d
96. totalement assur e par la seule op ration de d cantation Elle est g n ralement une combinaison de plusieurs m thodes Par exemple en min ralurgie la d cantation permet d obtenir une pulpe paissie 55 65 de solides en masse La pulpe paissie est ensuite filtr e pour obtenir un g teau 80 90 de solides Un s chage ult rieur conduit un produit final 95 de solides et exceptionnellement 98 99 Par contre en traitement des eaux o les suspensions de d part sont extr mement dilu es les boues obtenues par d cantation apr s coagulation floculation ou par un traitement biologique contiennent 5 10 en masse de mati res s ches Les solides r sultants sont tr s hydrophiles et seul un pressage conduit des g teaux contenant au maximum 30 de solides 10 2 Vitesse de s dimentation des particules dans un liquide La th orie de la s dimentation de solides fins dans un liquide qui ob it la loi de Stokes montre que la vitesse de chute d une particule est proportionnelle la diff rence des masses volumiques entre la particule et le liquide et au carr de la dimension de la particule En cons quence tout ph nom ne susceptible d augmenter le diam tre des particules favorise la s dimentation de fa on tr s significative de sorte que la floculation est devenue une partie intrins que de la s dimentation La plupart des mat riaux en suspension dans un liquide sont naturelle
97. u lestage du floc par le microsable en revanche aucun paississement des boues du fait du d bit n cessaire pour le recyclage des eaux boueuses sur l hydrocyclone destin r cup rer le microsable 2 vacuation s boues lt c e Conduite de reprisa Entr e coagulant R SUNAN ERA AAA NERES AENAUT RENAN NBioc ou plaques lamellaires N D part eau trait e traiter N Pompe de recyclage Figure 22 D canteur Actiflo 6 R capitulation des principaux d canteurs Bien d autres types d appareils d origine trang re auraient pu tre d crits dans ce qui pr c de sans toutefois pouvoir tre class s dans des cat gories fondamentalement diff rentes l num ration pr c dente repr sente les principales disponibilit s offertes par l cole fran aise de l Eau suivant le terme sous lequel la technologie fran aise est quelquefois d sign e l tranger et sa r capitulation tableau 4 montre que l on dispose de produits susceptibles de r pondre toutes les exigences des cahiers des charges d cantation lamellaire plaques ou tubes ou d cantation classique d cantation statique ou acc l r e gr ce au principe dit contact de boues recirculation de boues ou lit de boues d canteurs racl s ou non racl s paississement incorpor si n cessaire D
98. ue la concentration des particules c est dire le nombre de charges lectriques mettre en jeu pour rompre le potentiel z ta a une grande influence sur la coagulation Cette coagulation est tr s difficile quand la concentration collo dale est basse sachant que le taux de contact interarticulaire se trouve probablement baiss 3 9 6 Etat d hydratation L hydratation est un ph nom ne complexe dont les effets se r percutent sur le taux d agr gation des collo des Dans une solution aqueuse les particules microscopiques s hydratent et s enveloppent de liquide inter micellaire Cette monocouche d eau absorb e chimiquement sur les surfaces des particules ex les oxydes m talliques les argiles et le quartz produit l effet d une gaine isolante protectrice s opposant l agr gation des particules par r duction de la tension superficielle l interface particule liquide par cons quent la stabilit des collo des se trouve renforc e Aussi les interactions collo des eau peuvent retarder l agr gation des syst mes collo daux Ce ph nom ne peut tre contrari par l augmentation de la quantit de coagulant et le prolongement de l op ration 3 9 7 Electrisations des particules Comme il a t soulign pr c demment toutes les particules sont ionis es Cette lectrisation est due soit aux constituants superficiels par adsorption pr f rentielle soit par combinaison de la particule av
99. ules collo dales pr sentes dans notre effluent n ont pas encore t d stabilis e cela est due aux forces de r pulsion qui restent sup rieures ceux d attraction 40 35 H boue f t 30 25 20 15 10 Hauteur de la boue cm e 10 20 30 40 temps min Graphe N 3 courbe du 3 dose 1 5 g AL SO 4 18 H O 0 5 g Ca OH Pour la troisi me dose graphe N 3 la d cantation est devenue favorable cela prouve que la dose du coagulant adjuvant utilis e d stabilis e les particules collo dales qui se sont agglom rer pour s dimenter Selon la th orie de la s dimentation on peut se subdiviser cette courbe en 4 domaines Le premier domaine consiste la dur e initiale de la floculation des particules d stabilis es Le deuxi me domaine dans lequel les flocs commencent se rassembler en flocons de grande taille ici la d cantation fait une chute avec une vitesse constante Le troisi me domaine o la s dimentation est faite d une fa on globale Le quatri me domaine on est arriv e la derni re tape de la d cantation o on a une zone de compression dans la quelle les flocons sont en contact et forment des pseudo r seaux rigides 35 H boue f t 30 25 20 15 10 Hauteur de la boue cm 0 10 20 30 40 50 temps min Graphe N 4 courbe du 4 dose 2 g AL SO 418 H20 0 7 g Ca OH Pour la quatri me dose graphe N 4 la d cantation
100. une augmentation de la quantit du floc dans l eau on a int r t mettre l eau en contact avec les pr cipit s d j form s par le traitement ant rieur recirculation des boues ou lit de boue en recherchant la plus forte concentration possible sans toutefois d passer une valeur optimale au del de laquelle la d cantation ult rieure se trouverait frein e un brassage homog ne et lent de l ensemble afin d augmenter les chances de rencontre des particules collo dales d charg es lectriquement avec une particule de floc lorsque les appareils de s paration ne comportent pas de contact de l eau en cours de floculation avec les boues pr existantes on fait d abord passer l eau dans un floculateur temps de contact de l ordre de 20 min bassin muni d un syst me d agitation h lice comme sur la figure 2 ou ensemble de pales fix es sur un arbre tournant vertical ou horizontal qui tourne relativement lentement pour ne pas briser les flocons d j form s mais suffisamment vite pour assurer le grossissement progressif du floc et viter une s dimentation pr coce l emploi de certains produits appel s floculants 2 R actif LUN n L H E Syries fc Entr e mm d eau Vidange Figure 2 Chambre de m lange avec agitateur rapide 3 Les suspensions collo dales La tr s grande majorit des eaux naturelles et en particulier celle des eaux de surface con
101. urs 6 10 S 104 107 Collo de 2 ans 6 10 10 10 Collo de 20 ans 6 10 4 Th orie de la double couche La difficult de s paration des collo des pr sents dans une eau par simple d cantation ou filtration provient du fait que ces particules qui sont d origine min rale argiles v g tale acides humiques ou fulviques algues animale zooplancton humaine suspensions graisseuses rejets ERU ou industrielle eaux r siduaires diverses se trouvent dans l eau l tat de particules charg es lectriquement 2 Les anions tant en g n ral moins hydrat s que les cations ils s approchent davantage de la surface des particules et leur conf rent une charge n gative C est la raison pour laquelle des composes pr sumes neutres pr sentent des charges de surfaces n gatives en solution 9 Afin de neutraliser cette charge n gative de surface des ions positifs pr sents dans l eau brute ou ajout s sont attir s et forment une couche autour du collo de Au centre l ion collo dal A l ext rieur les ions libres de charge lectrique quivalente et de signe contraire celle de l ion collo dal et formant deux couches ions de parois couche dense th orie d Helmholtz indissolubles de l ion collo dal qui pr sentent une charge toujours inf rieure celle de l ion collo dal le niveau nerg tique cette distance est caract ris par le potentiel Z ta c est une couche
102. xssas nier sm he an 6 Les suspensions CONOIdal s us sentir nn nana nette 8 Th orie de la doubl couche 2 issue saindenntaitennamdenita 10 Stabilit des Suspensions collo dales cccccccccsccsccccccccccsssssscaacceas 13 QII s COI 19 Coasulants UNSS Eee de aree A RTE EEE R ACCA PERR net de eo GASAN 14 6 1 Sulfate d aluminium sisi ASO S CARES RA NNR RENG EI 14 6 2 Chl r re Terriqu suss naso veta Nate rm Denis 14 6 3 WAC Aqualenc PCBA liquides ou PACI poudre 15 6 4 Autres r actifs parfois mis en uvre LS 6 4 1 Sulfate ferreux FeSO4 7HoO ciscsissrcsioricctcracscsrscscsssreseorscsssrassenicis 15 6 4 2 Sulfate ferrique Fez S01 3 90e mini snenannetheeneinnene 15 6 4 3 Aluminate de sodium NaA O 15 6 5 Co gulantsorgamQques s asotolu Lini29 22254356 MR Pt 0 ne 16 7 Aides coagulants adjuvant de floculation 17 7 1 Floculants MIN TAUX 2 re 0624404064 pi re re pin de CE EC RAS ee 17 7 2 Floculants organiques 2220023200242258 nan Nan les aa 17 72 1 D origine naturelle ss eines EE ea 17 7 252 D origime synth tiser ern a 5022505450 E E EEE A Ur lt 17 8 Choix des r actifs et d termination des taux de traitement 18 8 1 Choix dw coagulant os oriee eaaa rii ATEON ER Oi RE ERES RTRT T
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