Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Pour toute question : Service Relation Clientèle • Éditions Techniques de l’Ing

Pour toute question : Service Relation Clientèle • Éditions Techniques de l’Ingénieur • 249, rue de Crimée 75019 Paris – France par mail : infos.clients@teching.com ou au téléphone : 00 33 (0)1 53 35 20 20 DOSSIER Techniques de l’Ingénieur l’expertise technique et scientifique de référence Par : Ce dossier fait partie de la base documentaire dans le thème et dans l’univers Document délivré le Pour le compte Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Editions T.I. c5200 Eaux de distribution - Traitements unitaires Hugues GODART Ingénieur en chef à la Générale des Eaux, Ingénieur civil des Mines Procédés de traitement des eaux potables, industrielles et urbaines Technologies de l'eau Environnement - Sécurité 05/11/2012 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction C 5 200 − 1 Eaux de distribution Traitements unitaires par Hugues GODART Ingénieur civil des Mines Ingénieur en chef à la Générale des Eaux i l’on ne parle plus guère à présent de processus unitaire en fonction du traitement principal visé, la notion de processus unitaire n’en reste pas moins valable quant aux principes auxquels il est fait appel : une oxydation reste une oxydation, une adsorption reste une adsorption, etc. Dans le cas du traitement des eaux destinées à la consommation humaine, nous avons ainsi retenu sous cette appellation : — l’oxydation chimique, avec les grandes applications des composés du chlore et l’ozone ; 1. Oxydation chimique ................................................................................ C 5 200 - 2 1.1 Généralités ................................................................................................... — 2 1.2 Chloration..................................................................................................... — 2 1.3 Dioxyde de chlore........................................................................................ — 3 1.4 Modes d’application des composés chlorés ............................................. — 4 1.5 Ozonation ..................................................................................................... — 5 2. Adsorption ................................................................................................. — 9 2.1 Généralités ................................................................................................... — 9 2.2 Traitement au charbon actif........................................................................ — 9 3. Traitements biologiques ........................................................................ — 11 3.1 Nitriﬁcation de l’ammoniaque.................................................................... — 11 3.2 Biologie aérobie à colonies ﬁxées.............................................................. — 11 3.3 Biologie anoxique........................................................................................ — 12 3.4 Déferrisation biologique ............................................................................. — 12 3.5 Démanganisation biologique ..................................................................... — 13 3.6 Fer et manganèse présents simultanément.............................................. — 14 4. Échange ionique....................................................................................... — 14 4.1 Échangeurs cationiques.............................................................................. — 14 4.2 Échangeurs anioniques............................................................................... — 15 5. Séparation par membranes................................................................... — 15 5.1 Notions générales........................................................................................ — 15 5.2 Filtrations tangentielle et frontale .............................................................. — 15 5.3 Microﬁltration et ultraﬁltration................................................................... — 16 5.4 Nanoﬁltration............................................................................................... — 17 5.5 Prétraitements et posttraitements pour les techniques membranaires . — 17 5.6 Applications actuelles de la séparation par membranes ......................... — 17 5.7 Types de membranes.................................................................................. — 18 5.8 Avantages et inconvénients de la séparation par membranes ............... — 19 6. Traitement par les ultraviolets............................................................. — 19 6.1 Généralités ................................................................................................... — 19 6.2 Fonctionnement d’une installation UV ...................................................... — 20 6.3 Avantages et inconvénients du rayonnement UV .................................... — 20 Pour en savoir plus........................................................................................... Doc. C 5 205 S Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 tiwekacontentpdf_c5200 EAUX DE DISTRIBUTION _________________________________________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. C 5 200 − 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction — l’adsorption, et notamment l’essor des charbons actifs ; — les traitements biologiques, qui ressortent il est vrai d’oxydations, de réduc- tions... mais de caractères très particuliers ; — les échanges ioniques ; — les séparations par membranes ici regroupées bien que faisant appel à divers principes, dont la pression osmotique ; — les traitements par les ultraviolets. Ces processus unitaires s’appliquent à des eaux naturellement très claires ou clariﬁées [C 5 199] au préalable. L’art du traiteur d’eau est de choisir les processus et de les intégrer dans une ﬁlière performante et aussi économique que possible. L’étude complète du sujet comprend les articles : — C 5 198 - Eaux de distribution. Objet des traitements ; — C 5 199 - Eaux de distribution. Clarification ; — C 5 200 - Eaux de distribution. Traitements unitaires (le présent article) ; — C 5 201 - Eaux de distribution. Traitements spécifiques. 1. Oxydation chimique 1.1 Généralités Rappelons qu’une molécule oxydante est un accepteur d’élec- trons retirés aux molécules oxydées. À chaque oxydant est associé un réducteur conjugué : l’ion chlorure pour le chlore, l’ion chlorite pour le dioxyde de chlore, l’oxygène pour l’ozone. La faculté d’oxydation est représentée sur une échelle chiffrée déﬁnissant le potentiel d’oxydation. En traitement d’eau, on utilise l’oxydation pour transformer des molécules gênantes en molécules acceptables sous les angles sanitaires, organoleptiques, voire visuels. L’oxydation peut intervenir par simple aération ou par emploi de réactifs tels que le permanganate de potassium ; pour obtenir un effet marqué et aisément contrôlable, on fait appel à l’application de chlore et de ses dérivés et/ou à l’ozonation. Les deux premiers procédés sont utilisés principalement dans des processus de précipitation de sels de fer ou de manganèse, les deux derniers ont simultanément des effets de désinfection sur les germes (y compris pathogènes) et d’inactivation sur les virus. Nous revien- drons plus loin sur les notions générales de désinfection des eaux. La ﬁgure 1 donne le schéma d’une oxydation par l’air dans un cas simple de déferrisation. En effet, l’air est le plus naturel des oxydants. C’est toutefois un oxydant faible qui n’agit pas rapide- ment. On ne l’utilise donc guère que pour des déferrisations faciles (fer non complexé, ni associé au manganèse), pour réoxygéner des eaux naturelles dont la teneur en O2 dissous est un peu faible ou pour faciliter des activités bactériennes [cf. traitements biologiques (§ 3)]. 1.2 Chloration L’hydrolyse du chlore se produit suivant les réactions d’équilibre ci-après : HOCl + H+ + Cl– H++ OCI– Elle conduit à la présence dans l’eau de corps en proportions différentes suivant le pH : — pH 4 : chlore (Cl2) dissous ; — 4 < pH 5,6 : acide hypochloreux non dissocié (HOCI) ; — 5,6 < pH 9 acide et ion hypochloreux (HOCI et OCl –) ; — pH > 9 : ion hypochloreux (OCl –). Les eaux naturelles ont, principalement, un pH compris entre 5 et 9 et les proportions respectives d’acide hypochloreux et d’ion OCl – sont données par la figure 2. L’effet désinfectant sur les germes pathogènes et l’inactivation de virus dépendent essentiellement de la teneur en acide hypo- chloreux non dissocié (HOCI). On conçoit, par conséquent, que l’efﬁcacité d’une désinfection au chlore est en relation directe avec le pH de l’eau traitée. Lorsque la désinfection ne demande qu’un Cl2 H2O ! + HOCI ! Figure 1 – Déferrisation par aération et ﬁltration sous pression (d’après doc. Vivendi) Air Air Pouzzolane Eau brute Sable Eau traitée b a déferriseur (granulométrie de la pouzzolane : 45 à 90 mm, temps de contact réel : 5 min, débit de l’air : 100 L/g de fer) filtre (granulométrie du sable : 0,8 à 1,2 mm, hauteur de sable : 1 m, vitesse de filtration : 5 à 6 ou 7 m/h) b a < < < Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 Ce document a été délivré pour le compte de 7200092269 - cerist // 193.194.76.5 tiwekacontentpdf_c5200 ________________________________________________________________________________________________________________ EAUX DE DISTRIBUTION Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Construction C 5 200 − 3 taux de traitement en chlore très faible (quelques dixièmes de gramme par mètre cube), les effets organoleptiques (goûts et odeurs) ne sont pratiquement pas sensibles. Le chlore est efﬁcace, son utilisation ne conduit pas à des dépenses importantes. Dans ces conditions (mais dans ces conditions seulement), il n’a pas de concurrent. Néanmoins, même avec des traces (fraction de milli- gramme par litre) de certaines micropollutions, comme par des produits phénolés dans la chaîne de traitement de l’eau, l’applica- tion du chlore conduit à la formation de goûts pharmaceutiques désagréables et son emploi est à revoir. L’utilisation de chlore se complique du fait que ce corps très actif se combine avec beaucoup d’autres corps notamment l’ammo- niaque et les matières organiques, pour donner des chloramines ou des corps organiques chlorés. Ce chlore dit combiné, qui réagit comme le chlore libre sur certains réactifs indicateurs, risque d’induire un opérateur en erreur si ce dernier ne dispose pas de moyens d’analyse permettant de doser en les différenciant les teneurs en chlore libre et en chlore combiné, seul le premier devant être considéré comme apportant une bonne sécurité de traitement. Cela peut conduire au traitement dit de break-point . Le break-point est atteint lorsque le taux de traitement au chlore conduit à l’apparition de chlore libre, les composés du chlore et notamment les chloramines précédemment formées se trouvant détruits (ﬁgure 3 ). L’application de chlore suivant la technique du break-point permet d’éliminer l’ammoniaque et uploads/Sante/ dossier-techniques-de-l-x27-ingenieur.pdf