Traitement primaire de l'eau

Les ressources en eau douce de surface comme les cours d'eau fournissent une eau brute qui contient énormément de pollutions qui la rendent non potable; il faut par conséquent les éliminer. Dans ce but l'eau va subir un certain nombre de traitements nécessaires pour la rendre potable. Le traitement primaire de l'eau se compose des opérations suivantes :

Le dégrillage est la première étape d'une filière de traitement, qui consiste à retenir l'ensemble des gros déchets tels que les morceaux de bois, les bouteilles en plastiques, les canettes... Pour ce faire, on met en place un dispositif de grilles, dont l'espacement est d'environ 50 mm. Dès que les grilles sont encombrées par les déchets, un racleur (appelé plus simplement... rien) monte le long des grilles et fait tomber ces déchets dans une benne qui une fois pleine va bien bien entendu à la décharge.

La floculation

Après avoir subi le traitement de coagulation, l'eau va être transférée dans un autre bassin. C'est dans ce bassin où va commencer véritablement l'accrétion. En effet rien ne s'oppose plus alors au rassemblement des colloïdes neutralisés. Il faut par conséquent maintenir une agitation lente pour faciliter les accrétions. Celle-ci est accélérée par l'ajout d'un polymère c'est-à-dire d'une grande molécule constituée par la répétition d'un motif de base qui emprisonne les matières colloïdales agglomérées et formant ainsi des flocons volumineux qui se déposent par gravité. C'est le floc. Elle est aussi accélérée par une régulation d'un pH optimum pour obtenir la meilleure précipitation envisageable de la totalité des hydroxydes métalliques qui viennent d'apparaître grâce à la réaction de coagulation. On se sert d'hydroxyde de calcium Ca (OH) ₂ nommé aussi du lait de chaux ou chaux éteinte et d'acide sulfurique H₂SO₄ pour réguler ce pH optimum qui se situe entre 8.45 et 8.9.

La décantation

Après avoir rassemblé les différentes petites particules en largement plus grosses, il va désormais falloir faire décanter tout ceci. Dans un corps d'eau immobile les particules en suspension plus lourdes que l'eau sont soumises à leur poids apparent (poids réel moins poussée d'Archimède). Elles chutent lentement pour s'accumuler sur le fond : c'est la décantation. Leur vitesse de chute obéit à la loi de Stokes :

Une suspension se compose : D'un liquide dans lequel les particules baignent : masse volumique r1 et viscosité m De particules solides en suspension : masse volumique r2 et de rayon apparent (on assimile la particule à une sphère) R. Ces particules sont par conséquent soumises à une force résultante Fr, résultant Du poids : P = m. g = V. r2. g Force d'Archimède : Fa = V. r1. g avec V le volume d'une particule : Fr = V (r2-r1) *g. De par cette force, les particules se mettent en mouvement (elles subissent une accélération). À mesure que la vitesse augmente, une nouvelle force nommée «traînée» et notée Ff apparaît. Elle s'oppose au mouvement. Quand Fr+Ff = 0, la vitesse se stabilise : c'est la vitesse de sédimentation Vs. La loi de Stokes donne cette vitesse Vs et soit : R le rayon apparent de la particule en décantation, (son volume V est (4/3) Pi*Rˆ3) µ : viscosité du fluide g : accélération de la pesanteur v = 2 /9. [ (r1 - r2). g *R² ] / µ Le terme : 2 /9. [ (r1 - r2). g ] / µ est constant : c'est la constante de Stokes notée C. La formule peut par conséquent plus simplement s'écrire v = C. R² La loi de Stokes est valide pour des particules sphériques dont la taille n'excède pas 0, 1 mm. En première approximation, elle est appliquée à toute particule sédimentaire de petite taille (sable fin, limon, argile).

Une des techniques les plus simples concernant la décantation est la décantation statique par exemple avec un décanteur vertical. L'alimentation se fait par le bas, les particules sédimentent et peuvent être récupérées au fond du cône, alors que l'eau traitée est évacuée par le haut, par débordement. La vitesse de sédimentation est malheureusement le plus souvent faible. Il faut par conséquent faire appel à la décantation dynamique grâce à laquelle on peut agir sur la trajectoire pour séparer en continu des particules de taille et de masse volumique différentes. Ce type de décanteur est aussi nommé décanteur à lamelles. Il perfectionne énormément la vitesse de décantation. Les décanteurs aujourd'hui utilisés sont dans de petites installations des décanteurs horizontaux à lamelles mais pour de particulièrement grosses installations, on lui préférera des décanteurs fonctionnant grâce à ce principe mais avec un fonctionnement toujours légèrement plus optimisé. Après cette étape particulièrement importante de la décantation, il reste toujours à éliminer les particules plus petites toujours grâce à une filtration.

La filtration

Les premiers principes de filtrations est un resonnement propices qui avaient été inspirés par le filtrage naturel de l'eau par les différentes couches de la Terre que traversait l'eau avant d'atteindre des «réservoirs souterrains». Malheureusement ce procédé était énormément trop lent pour de grosses quantités d'eau à traiter. Il faut lorsque même noter que ce procédé est par contre excellent au niveau de la qualité de l'eau filtrée.

On utilise désormais des batteries de filtres en fonctions du traitement qu'a subi l'eau avant d'arriver à ce stade. Pour une station de traitement d'eau classique, les divers traitements ont été : mélange rapide avec un coagulant, floculation, décantation, filtration.

La filtration indispensable après tous ces traitements est un filtrage rapide nommé filtration conventionnelle mono ou bi-couche. Les matériaux de filtration rencontrés dans le traitement des eaux de consommation sont nombreux. Ils doivent présenter les qualités suivantes : ils doivent être insolubles, non friables, et ne doivent relarguer aucune substance susceptible d'altérer les qualités de l'eau.

Les trois matériaux les plus employés sont :

• Le sable : Le sable utilisé en filtration est un matériau naturel, à base de silice, provenant de rivières, de gisements naturels, de dunes ou obtenu à partir de galets marins. Sa densité réelle est d'environ 2.5. à 2.7.
  • Le sable concassé est obtenu par un broyage de silex de carrière ou de galets de mer, suivi d'opérations de lavage, séchage et tamisage. Il présente des grains anguleux, favorables à la rétention des particules lors de la filtration.
  • Le sable roulé est un sable naturel, tamisé après lavage et séchage. Contrairement au sable concassé, il possède des grains arrondis, et existe dans des gammes de granulométrie c'est-à-dire de dimension du sable plus restreinte.

• L'anthracite : c'est un matériau à base de carbone, obtenu par calcination de matériel végétal tel que le bois ou la tourbe. Il se présente sous la forme de grains durs et anguleux. Sa densité réelle est de l'ordre de 1, 45 à 1, 75.

• Le charbon actif est aussi un matériau à base de carbone, obtenu par calcination et activation de bois, houille, tourbe ou noix de coco.

Pour une filtration classique les matériaux les plus courants sont le sable et l'anthracite. Le sable est employé seul comme monocouche ou associé à de l'anthracite dans les filtres bicouches. Les supports de filtration biologique (déferrisation, démanganisation, nitrification, dénitrification) sont le sable et le charbon actif en grains.

Liens externes

• Vidéo sur la coagulation-floculation et flottation : traitement physico-chimique

Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/Traitement_primaire_de_l%27eau.
Voir la liste des contributeurs.
La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 29/03/2009.
Ce texte est disponible sous les termes de la licence de documentation libre GNU (GFDL).
La liste des définitions proposées en tête de page est une sélection parmi les résultats obtenus à l'aide de la commande "define:" de Google.
Cette page fait partie du projet Wikibis.