INSTITUT SUPÉRIEUR DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’ENVIRONNEMENT

Mastère de recherche d’ingénierie et traitement des eaux

Déphosphatation des eaux usées:précipitation et valorisation

Présenté par: Nizar ABDELLAOUI

Plan

IntroductionProblématiqueProcédés de déphosphatationDéphosphatation par précipitationPrécipitation sous forme de struvite ValorisationConclusion

Introduction

Le phosphore est un élément essentiel pour toute forme de vieIl joue un rôle structural et énergétique Il est vital à la croissance des plantes d’où son usage intensif dans les fertilisants

+P -P

Hennig Brand (1771)

Introduction

Explosion démographique (20è siècle)Agriculture industrielle (80 à 95%) Demande croissante pour les engrais NPK (23% P) Ressource non renouvelable 50-100 ans d’exploitation demeurent pour les réserves actuellement connues

Apatite Ca5(PO4)3-

Introduction

L’extraction et l’utilisation intensive des phosphates présente de graves conséquences écologiques et environnementales qui affectent en premier lieu la qualité des eaux Le rejet des phosphates par les sources ponctuelles ou diffuses contribue à l’eutrophisation

Introduction

+O2BiomasseCNPS

CO2 NO3

PO4

SO2

Plancton

Sédimentation

BiomasseCNPS

Fermentation Réduction

anaérobiose

Prolifération d’algues

CH4

NH4

H2S

PO4

Eutrophisation

NP

BiomasseCNPS

NPRejets

+O2

CO2 NO3

PO4

SO2Sédimentation

Problématique

Recyclage d’un minerai précieuxGestion durable de la fertilisation des terresRéduction des problèmes d’eutrophisation

Déphosphatation des eaux usées

?Coût

Sous-produits

Simplicité

Echelle

pH

Température

Nature des rejets

Réactifs

s

µ P<1mg/mL

Procédés

ChimiquesPhysiques BiologiquesEchange ionique

Electrochimie

Adsorption

Filtration

Air-flottationPrécipitation

Bactéries

Algues

EBPRSHybrides Ads./Pré.

Procédés

Assimilation biologique (2 phases)

Décantation

Affluent

Digesteur Anaérobique

PolyP

PO43-

Bassin d’aération

PO43-

PO43-

Clarification

Effluent

Recyclage des boues activées

Traitement des boues et

Récupération de P

% P dans les boues

% D

épho

spha

tatio

n

631.5

50

100

Procédés

Assimilation biologiques (2 phases)

BOD/P=30 BOD/P=20

BOD/P=15

Procédés

Précipitation

Décantation

Affluent

Bassin d’aération

Clarification

Effluent

Recyclage des boues activées

Mélange

Floculent Agents

Précipitants

Agents Précipitants

Agents Précipitants

Traitement des boues et

Récupération de P

70-90%

>80-95%

Procédés

PrécipitationBiologique

Apport de réactif

Aération

Traitement

Environnement

Rendement

Gestion

← Coût énergétique

← 70-85% ← 70-95%

← Délicate / instable

← Traitement supplémentaire

Précipitation

Fe(II) / Fe(III)

Al(II) / Al(III)

Ca(OH)2

Mg(OH)2

Fe3+ + PO43- → FePO4↓

pH = 4-5.5

R= 80-90%

Colloïdes, Compétition OH-

Réactifs

Convient pour les eaux usées d’origine industrielleFe en excès coûts importants pour une utilisation à grande échelle

Fe(II) / Fe(III)

Précipitation

Fe(II) / Fe(III)

Al(II) / Al(III)

Ca(OH)2

Mg(OH)2

Al3+ + PO43- → AlPO4↓

pHopt = 6-8

R= 75-95%

pH <5

Réactifs

Eaux usées municipales et agricolesPACl plus faciles à stocker et à manipuler (contrairement aux FeS)

Précipitation

Fe(II) / Fe(III)

Al(II) / Al(III)

Ca(OH)2

Mg(OH)2

5Ca2+ + 3PO43- → Ca5(PO4)OH↓

HAP insoluble à pH > 9

Ca/P=1.67

Compétition CO32-

Réactifs

Coût relativement basDifficile à coupler à un traitement biologique (pH) Production excessive de boues

HAP

Précipitation

Fe(II) / Fe(III)

Al(II) / Al(III)

Ca(OH)2

Mg(OH)2

Mg2+ + NH4+ +PO4

3- → MgNH4PO4↓

pHopt = 5.5-6.5

R=60-80%

Compétition CO2, CO32-

Réactifs

La struvite est un produit à haute valeur ajoutée (fertilisant)Risque de dépôt et colmatage des canalisations

Struvite

Struvite

Procédé

Boues digérées H2SO4

Boues

Complexationet précipitation du

struvite

Séparation solide/liquide

Acidification

MgO/Mg(OH)2 Citrate de sodium

NaOH Sédimentation

Effluent

Struvite

Struvite

Saturation

La précipitation de la struvite a lieu pour un pH supérieur à 7.5-10

Le procédé de traitement des eaux doit permettre de produire des cristaux d’une taille importante pour éviter des étapes de filtration, (sat min)

Struvite

Méthode électrochimique

Valorisation

Conclusion

MERCI