Traitements de Potabilisation
Traitements de Potabilisation
Traitements de Potabilisation
Introduction.
Ce chapitre ne donnera qu'un aperu des traitements permettant d'obtenir une eau
potable partir d'une eau brute : eau d'origine souterraine ou de surface.
Les procds seront voqus dans leurs grandes lignes, en conformit avec la garantie
de confidentialit des procds brevets ou non par des socits.
Certains tant rentrs dans le domaine public (livres, brochures, articles, web)
pourront tre plus dtaills.
Nota : au niveau des systmes et du matriel, ce chapitre est loin d'tre exhaustif...
Gnralits.
TYPES DE TRAITEMENT
Les analyses pralables au choix d'un traitement permettront de dterminer les
paramtres qui ne rpondent pas aux normes de potabilit.
La connaissance du contexte gnral de la ressource devra de plus tre pris en compte
pour prvoir toutes les possibilits d'volution naturelle ou accidentelle.
II en rsulte un choix de traitement mettant en oeuvre des oprations unitaires. Il ne
sera pas question ici d'voquer toutes les combinaisons possibles.
Pr-oxydation
Clarification :
Filtration
Dsinfection
A cette chane, peuvent encore s'ajouter :
Une dcantation insuffisante peut conduire un colmatage rapide des filtres, limitant
Par ailleurs, il existe, en sens inverse, une limite suprieure de la teneur en matires en
suspension, variable suivant le modle de dcanteurs, et au-del de laquelle il est
indispensable de prvoir en amont du dcanteur un tage de dbourbage ou de
dessablage (suivant la taille des particules liminer).
Prtraitements
Les traitements physiques comprennent :
Dgrillage
Tamisage ou micro-tamisage
Dbourbage
Dessablage
Dgrillage.
Le dgrillage est la premire tape d'un filire de traitement, qui consiste retenir tous
les gros dchets (branches d'arbres, bouteilles, ). Pour ce faire, on met en place un
systme de grilles, dont l'espacement est d'environ 50 mm.
Ds que les grilles sont encombrs par les dchets, un racleur (rteau) monte le long
des grilles et fait tomber ces dchets dans un benne (pleine > dcharge).
Tamisage.
Aprs une ventuelle tape de dgrillage, l'eau traverse un tamis constitu de mailles
fines, qui permettent d'arrter les petits dchets.
Lorsque celui-ci est bouch, il est nettoy l'eau sous-pression (manuellement ou
automatiquement). Puis les dchets (refus) sont envoys en dcharge.
Tamis statique,
(principe de fonctionnement)
Tamis rotatif,
(exemple de fonctionnement d'un produit du march)
Nota :
Les vis convoyeuses et compacteurs sont utiliss pour les applications suivantes :
Dbourbage / Dssablage.
Lorsque la ressource est trs fortement charge en M.E.S (matires en suspensions)
et/ou matires dcantables, tels que boues et/ou sables par exemple, il doit tre
procd un pr-traitement pour liminer (avant la phase de clarification) ces charges
importantes.
Les dbourbeurs, comme leurs nom l'indiquent, permettent d'enlever les boues, en
laissant dans les eaux traites une charge en M.E.S de l'ordre de 100 1000 g/l selon
les cas.
Les dessableurs, dont la fonction est de retenir les sables entrans avec l'eau,
permettent d'liminer spcifiquement ceux-ci. Il est possible galement de procder
un lavage et une classification de ces sables.
A noter que ce type de traitement est surtout utilis lorsque les eaux brutes dpassent
1 g/l en M.E.S. (Afrique, en particulier certains cours d'eau du Magreb).
r-oxygnation de l'eau.
L'aration peut tre un moyen efficace d'liminer l'hydrogne sulfure (H2S) contenue
surtout dans certaines eaux souterraines profondes.
Systmes :
HClO (acide faible) est ensuite partiellement dissoci en ion hypochlorite ClO- :
soit, 52.5 mg/I d'acide hypochloreux (HClO) sont quivalents 71 mg/l de Cl2 (et
peuvent oxyder 111.7 mg/l d'ion Fe2+).
L'oxydation du fer a lieu pH variable (entre,4 et 10), alors que celle du Mn a lieu
pH entre 7 et 10.
Les temps de raction sont courts lorsqu'on a pH > 9, mais comme ces conditions de
pH ne sont pas aises mettre en uvre (conomie du procd, rajustement du pH
en fonction du traitement, en aval), il est prfrable d'avoir des temps de raction un
peu plus longs et de travailler des pH > 7,5.
Il convient de retenir que lorsque ces deux lments sont sous forme complexs (avec
substances humiques ou autres matires organiques), les cintiques d'oxydation sont
beaucoup plus lentes et elles ncessitent un excs de chlore pour oxyder les matires
organiques. Et donc dans ce cas, des temps de contact plus longs.
Conclusions.
Utilis en pr-oxydation chimique, le Chlore prsente un certain nombre d'avantages :
rduction des odeurs des boues organiques prsentes dans les dcanteurs,
Chloramines.
On remplace le chlore par la monochloramine (NH2Cl).
Celle-ci est forme par addition de chlore et d'ammoniac, selon des proportions bien
dfinies.
Les ractions suivantes et simultanes ont lieu :
Cl2 + 2H20 > HClO + H3O+ + Cl-
et
HClO + NH4+ > NH2Cl + H3O+
Notes :
Les chloramines inorganiques comprennent trois substances chimiques formes par la
combinaison du chlore et de lammoniaque dans leau :
la monochloramine (NH2Cl),
la dichloramine (NHCl2),
la trichloramine (NCl3).
tant donn que ces chloramines, le chlore libre et les chloramines organiques sont
chimiquement apparents et se transforment facilement les uns dans les autres, on
nen trouve aucun seul sans les autres.
Lorsque lon chlore de leau douce ou un effluent en prsence dammoniaque, il se
forme habituellement de la monochloramine; il peut aussi se former, dans une
moindre mesure, de la dichloramine, selon les caractristiques de leau brute ou des
affluents (p. ex., le pH, le rapport molaire de lacide hypochloreux lammoniaque, et
la temprature) et le temps de chloration.
Les conditions favorisant la formation de la trichloramine sont rarement runies
(pH<6).
Des chloramines organiques se forment galement si certains composs azots
organiques, notamment des acides amins et des aromatiques htrocycliques azots,
sont prsents.
Lien externe sur ces substances.
Le chlore doit tre introduit pralablement dans l'eau, dans laquelle est ensuite
additionne une solution contenant de l'acide chlorhydrique et du chlorite de sodium.
Action sur le Fe et le Mn.
L'oxydation du Fer et du Manganse dissous, par ClO2 se fait selon les ractions :
On note que les mtaux sont oxyds (et passent sous une forme insoluble aux pH
habituels)
et qu'il faut stoechiomtriquement : 1.2 mg Cl2/mg Fe et 2.45 mgCl2/mg Mn.
Les temps de raction sont courts pH > 9.0, mais comme ces conditions ne sont pas
faciles mettre en uvre (conomie du procd, rajustement du pH en fonction du
traitement en aval), on prfre avoir des temps de raction un peu plus longs (30 mn)
et fonctionner des pH entre 7.5 et 8.
En prsence de matires organiques dans l'eau (qui consomment une part du bioxyde
de chlore), il convient de dpasser largement la stoechiomtrie.
Cet excs peut-tre de 300 % pour une eau faiblement minralise dont le pH est
voisin de la neutralit.
Conclusions.
Oxydant puissant, le bioxyde de chlore a l'avantage de ne pas conduire directement
la formation de THM et autres composs organochlors. C'est un bon oxydant des
prcurseurs de THM en raison de son efficacit sur les composs aromatiques activs.
I! est galement efficace vis vis des amines tertiaires et secondaires et des
organosulfurs.
Le bioxyde de chlore est plus efficace que le chlore vis vis de la couleur et des
gots.
Son efficacit reste trs limite, voire nulle, vis vis de nombreux autres composs
organiques susceptibles d'tre prsents dans les eaux naturelles.
Le fait que ClO2 n'oxyde pas l'ammoniaque rend son emploi plus restrictif comme
agent de pr-oxydation chimique.
Mais le fer, le manganse, les sulfures et les nitrites sont bien oxyds. De plus, le
bioxyde de chlore a l'avantage de ragir plus rapidement sur le Fer et le Mn que le
chlore quand ceux-ci sont lis des substances humiques ou quand la concentration
en Mn est leve.
C'est donc en fonction de la composition de l'eau traiter qu'on examine l'opportunit
d'utiliser cet oxydant.
favorise la coagulation-floculation-dcantation,
Les doses gnralement utilises sont de 0.3 0.5 mg d'ozone par mg de COT .
Dans une usine de traitement d'eau possdant dj un dispositif d'ozonation finale, on
peut utiliser une partie de l'ozone disponible pour la pr-ozonation, sans augmenter la
capacit de l'installation.
Formation de sous-
Chlore Puissant oxydant
produits
Bioxyde de
Oxydant puissant Prparation sur site
chlore
Rsiduel relativement
Problmes avec odeurs
persistant
Formation produits
Pas de formation de THM
halognes
Pas d'influence du pH