Que la ressource soit superficielle ou souterraine, l’eau brute qu’elle fournit à l’utilisateur présentera dans le cas le plus général l’ensemble des caractéristiques défavorables suivantes
• Critères organoleptiques turbidité, couleur, goût, odeur. • Critères chimiques correspondant à des constituants
Soit naturellement présents dans l’eau sels minéraux (exemple dureté, sulfates, chlorures...), fer, manganèse, ammonium, fluorures, arsenic, matières organiques (notamment les substances humiques responsables de la couleur).[57]
Soit apportés par la pollution micropolluants minéraux (métaux lourds, nitrates) ou organiques (pesticides, hydrocarbures, phénols, détergents...).
• Critères biologiques il s’agit des germes pathogènes apportés par la pollution fécale, mais aussi des organismes dont l’eau est l’habitat naturel (microalgues planctoniques ou phytoplancton, micro-invertébrés ou zooplancton, bactéries de l’environnement). Pour le traiteur d’eau, quelle que soit la nature de la pollution à éliminer, c’est la différence entre pollution particulaire et pollution dissoute qui conditionnera l’éventail des techniques applicables.
7 Techniques de traitement physico-chimique des effluents industriels
La présence de nombreuses impuretés de différentes natures dans l’eau nécessite un traitement. Pour les rendre adéquat aux applications envisagées pour éviter la dégradation de notre environnement.
Pour arriver aux résultats recherchés depuis l’obtention d’un liquide clair et limpide pour la consommation humaine jusqu’à celle de l’eau extra pur, il faudra appliquer seuls ou en combinaison différents types de traitements.
7.1 Technologie de la coagulation floculation
Il faut associer dans un temps assez court deux phases distinctes et incompatibles ✓ 1ère phase mélange rapide et vigoureux
Un mélange rapide est nécessaire pour disperser les additifs dans la totalité du volume d’eau à traiter et augmenter la probabilité de contact coagulant-colloïde. L’injection se fait dans une zone de turbulence créée par des chicanes ou par un mélange mécanique avec des pales ou des hélices pour une durée de 3 à 6 mns.
✓ 2ème phase mélange lent
Il faut favoriser les rencontres entre les particules de floc, sans les léser. Le mélange doit cependant être assez énergique pour engendrer des gradients de vitesse dans le bassin pour une durée de10 à 30 mns.
C’est durant cette étape que l’on peut ajouter du polymère pour optimiser la coalescence des flocs.
Les appareillages comporteront donc deux chambres de mélange en série permettant d’effectuer les deux opérations.
7.2 La décantation
C’est un procédé utilisé pratiquement dans toutes les stations de traitement des eaux. Elle a pour but d’éliminer les particules en suspension dont la densité est inférieur à celle de l’eau. Les particules s’accumulent au fond du bassin de décantation d’où on les extrait périodiquement. L’eau clarifiée, située près de la surface, est dirigée vers l’unité de filtration.
Selon la concentration en solide et la nature des particules (densité et forme), on distingue la décantation de particules discrètes et de particules floculantes.[58]
7.2.1 Décantation de particules discrètes
Ce type de décantation (dite discrète ou individuelle) est caractérisé par le fait que les particules conservent leurs propriétés physiques initiales (forme, dimension et densité) au cours de leur chute.
La vitesse de chute est indépendante de la concentration en solide ; c’est pourquoi les lois classiques de Newton et de Stokes s’appliquent ici.
7.2.1.1 Principe de base
Lorsqu’une particule chute, sa vitesse augmente jusqu’a ce que les forces de décantation (poids) équilibrent les forces de frottement. Cette situation, pour laquelle dVp / dt = 0, correspond au point d’équilibre des forces autour de la particule [59]
7.2.2 Décantation de particules floculantes
Ce type de décantation est caractérisé par l’agglomération des particules au cours de leur chute. Les propriétés physiques de ces particules (forme, dimension, densité et vitesse de chute) sont donc modifiées pendant le processus.
Durant la décantation, les particules s’agglomèrent à un certain rythme, et les particules qui résultent de cette agglomération sont à la fois plus grosses et moins denses que les particules initiales. Cette modification contient des caractéristiques des particules rend la conception de modèle mathématique beaucoup plus complexe. On doit donc, dans la plupart des cas, procéder à des essais de laboratoire.
7.2.2.1 Principes de base
La décantation d’une solution diluée de particules floculantes est fonction non seulement des caractéristiques de décantation de ces dernières, mais également de leurs caractéristiques de floculation. En effet, l’agglomération des particules favorise la décantation, même si la densité des particules résultantes est inférieure à celle des particules initiales, puisque la vitesse de décantation est fonction du diamètre et de la densité des particules, ainsi que de la viscosité dynamique de 1’eau. Dans la plupart des cas, on ne peut pas contrôler ce dernier paramètre μ. Toutefois, on peut contrôler les deux premiers, diamètre et densité, en agissant sur 1’agglomération des particules, puisque la formation d’un floc modifie la densité des particules résultantes de façon importante. Lorsque ρp passe de 1,10 à 1,09 (modification de 0,9 %), la
valeur de (γp –γl) diminue de 10 %.
La floculation joue un rôle important dans le procédé de décantation. Le taux de floculation des particules est fonction
a) de la distance que les particules parcourent ; b) de la charge superficielle;
c) des gradients de vitesse dans le bassin; d) de la concentration des particules; e) du diamètre des particules.
Contrairement à ce qu’on peut faire dans le cas des particules discrètes, on ne dispose pas d’expression mathématique qui permette de quantifier 1’influence de la floculation sur la décantation. On constate que la vitesse de chute des particules floculantes varie le long de leurs trajets (figure I.9).
Figure I. 9.Vitesse de décantation de particules floculantes[60]