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TRAITEMENTS DE PRODUCTION D'EAU DE CONSOMMATION

(Tirage mars 2005)

Bèga Urbain OUEDRAOGOIngénieur de l'Equipement RuralIngénieur Génie Sanitaire

etsher: cours de traitement de production d'eau de consommation (2005) 1

SOMMAIREN° Titres Pages 1 Généralités 42 Les traitements de clarification 52.1 Les pré traitements 52.1.1 Prise d'eaux de surface 52.1.1.1 Conditions d'implantation des prises 52.1.1.2 Divers techniques d'aménagements 62.1.2 Le dégrillage 92.1.3 Le dessablage 102.1.4 Le débourbage 112.1.5 Tamisage / micro tamisage 122.1.6 Aération 122.1.7 Les pré traitements aux réactifs 142.2 Les traitements 142.2.1 Coagulation & floculation 142.2.1.1 Principe 152.2.1.2 Les coagulants 152.2.1.3 Dosage des coagulants / essai de coagulation floculation 172.2.1.3.1 Principe 172.2.1.3.2 Le jar test 172.2.1.3.3 Préparation et injection des réactifs 182.2.1.3.4 Ouvrages de coagulation floculation 192.2.2 Décantation 252.2.2.1 Définition / Principe 252.2.2.2 Les différents mécanisme de décantation / types de décanteur 262.2.2.2.1 Décantation statique / décanteur statique 262.2.2.2.2 Décantation à contact de boues / décanteur à contact de boues 282.2.2.2.2.1 Décantation / décanteur à recirculation de boues 282.2.2.2.2.2 Décantation / décanteur à lit de boues 302.2.3 Filtration 312.2.3.1 Définition 312.2.3.2 Mécanisme de rétention 322.2.3.3 Différents modes de filtration 322.2.3.4 Filtration lente / filtration rapide 332.2.3.4.1 Filtration lente 332.2.3.4.2 Filtration rapide 332.2.3.4.2.1 Filtres rapides ouverts 342.2.3.4.2.2 Filtres rapides fermés (filtres sous pression) 362.2.3.5 Contrôle et régulation des filtres 382.2.3.5.1 Filtres à débit constant à encrassement 382.2.3.5.2 Filtres à débit constant et compensation de colmatage 392.2.3.5.3 Filtres à flux décroissant 423 Mise à l'équilibre calco-carbonique 453.1 Notion de neutralisation 453.2 Eau agressive - eau à l'équilibre calco carbonique - eau incrustante 453.2.1 Etude du caractère agressif d'une eau 463.2.1.1 Graphique et normogramme de HOOVER 473.2.1.2 Tableau de LARSON et BUSWELL 48


3.2.1.3 Méthode de J. Hallopeau & Ch. Dubin 513.2.1.4 Essai au marbre 563.2.2 Traitement de neutralisation de l'agressivité d'une eau 564 Désinfection 584.1 Désinfection physique 584.1.1 Ebullition 584.1.2 Rayons ultraviolets 584.2 Désinfection chimique 584.2.1 Critères essentiels d'efficacité d'un désinfectant chimique 584.2.2 Les désinfectants chimiques 594.2.2.1 Le chlore et ses dérivés 594.2.2.1.1 Le chlore gazeux 594.2.2.1.2 L'hypochlorite de sodium 594.2.2.1.3 L'hypochlorite de calcium 604.2.2.1.4 Le dioxyde de chlore 604.2.2.2 L'iode 614.2.2.3 Le permanganate de potassium 614.2.2.4 L'ozone 614.3 Détermination de la dose minimale nécessaire: cas du chlore 624.3.1 Demande en chlore 634.3.2 Dose de traitement 634.3.3 Chlore résiduel libre 634.3.4 Chlore combiné 634.3.5 Chlore total 634.4 Dissociation du chlore dans l'eau5 Elimination du fer et du manganèse 655.1 Généralités 655.2 Equilibre du fer et du manganèse dans l'eau 655.3 Complexe du fer et du manganèse 665.4 Procédés de déferrisation et démanganisation 665.4.1 Procédés d'oxydation par l'oxygène 675.4.2 Procédés d'élimination biologique du fer 696 Recueil de sujets d'examens 70

Bibliographie 93


1- GENERALITES Les traitements ont pour objet de donner aux eaux destinées à la boisson, à la préparation des aliments, à l’industrie alimentaire et voire destinées aux usages domestiques, des qualités répondant à des recommandations ou à des exigences de normes.La chaîne de traitement est un maillon du système d’AEC. Elle est constituée des ouvrages qui permettent la correction de paramètres de l’eau brute en vue de les ramener à des concentrations respectant les critères d’eau potable. Les caractéristiques physico-chimique et bactériologique de la ressource en eau, et les

qualités requises à l’usage qui déterminent la nature des traitements à mettre en œuvre. Par contre c’est l’importance et le niveau de développement socioéconomique de la

population qui vont déterminer la taille des ouvrages de traitement.

Dans une chaîne de traitement, les processus ci-après peuvent être mis en œuvre. Processus physiques :Dégrillage, dessablage, débourbage, tamisage/ micro tamisage, aération, flottation, décantation et filtration. Processus chimiques :Coagulation / floculation, mise à l’équilibre calco carbonique, déferrisation, démanganisation etc… Processus biochimiques :Désinfection et dégradation de la Matière Organique – MO-

L’ensemble de ces processus permettent : La clarification : élimination des Matières en suspensions et des matières colloïdales; La désinfection : élimination des germes pathogènes avec possibilité de protection contre

d’ultérieures pollutions bactériologiques; L’élimination ou la réduction de certains constituants minéraux dangereux pour la santé; La satisfaction des caprices organoleptiques des consommateurs;

Suivant la qualité des eaux à la ressource et les qualités requises à l’usage, on peut être amené à appliquer les traitements ci-après : Traitements de clarification Traitements de désinfection Traitements de mise à l’équilibre calcocarbonique Traitements spécifiques (élimination du fer et du manganèse etc. …)


2- LES TRAITEMENTS DE CLARIFICATION

2.1- Les pré traitementsIls sont physiques ou chimiques et sont destinés à extraire de l’eau brute la plus grande quantité possible d’éléments dont la nature ou taille constituerait une gêne pour les traitements ultérieurs et/ou pour les pompages. Il faut noter qu’un bon pré traitement commence dès l’implantation de la prise. En général les pré traitements visent l’élimination des matériaux de taille supérieures 5mm et les grains de sable. 2.1.1- Prise d’eau de surface2.1.1.1- Conditions d’implantation des prises


2.1.1.2- Diverses techniques d’aménagement des prises


2.1.2- Le dégrillage C’est une opération fortement recommandée dans le cadre du captage des eaux de surface. Il permet :

- De protéger les ouvrages (en aval) contre l’arrivée de gros objets susceptibles de constituer une gêne pour leur fonctionnement ;

- De séparer et d’évacuer facilement les matières volumineuses transportées par l’eau Pour éviter un colmatage rapide on choisit de retenir les matériaux par catégorie de taille :. Pré dégrillage : les écartements des barreaux sont de l’ordre 40mm. dégrillage moyen : les écartements des barreaux sont compris entre 10 et 40mm. dégrillage fin : les écartements des barreaux sont inférieurs à 10mm .

Les espacements habituellement retenus sont Pour les eaux de surface entre 20 et 40 mm Pour les eaux résiduaires urbaines entre 15 et 30mm La vitesses à la section libre de passage sont de l’ordre de 0,60 à 1,00m/s en moyenne. Des vitesses de 1,20 à 1,40m/s sont tolérées pour les débits de pointe.Ces vitesses s'appliquent à la section libre de passage, grille colmatée. Le degré de colmatage est de l'ordre de 10% pour les eaux de surface et 30% pour les eaux résiduaires urbaines quand il s'agit de grilles à nettoyage automatique.


Pour les grilles à nettoyage manuel la surface de grille immergée doit être calculée plus largement pour éviter des interventions trop fréquentes. Les grilles peuvent être à nettoyage manuel (elles seront inclinées de 60 à 80 degré par rapport à l’horizontal pour faciliter le raclage) ou à nettoyage automatique.

2.1.3- Dessablage Objectifs Il a pour but d'extraire des eaux des particules grenues de D > 0,2 mm afin • d'éviter leur dépôt dans les conduites• protéger les pompes contre les phénomènes d’abrasion• d'éviter les incidents sur les tamis

Dimensionnement

l

L

Vh Vs

Surface horizontale = section de dessableur l x L = SSection verticale d'écoulement = s = l x h

Soit Vs la vitesse de sédimentation du plus petit grain de sable à retenir ⇒ VsQSh =

Soit Vh la vitesse d'écoulement horizontale. Elle doit être inférieure à la vitesse critique d'entraînement Vc du plus petit grain de sable.


Le plus petit grain de sable devrait atteindre le fond de l’ouvrage avant la sortie⇒ le temps de

sédimentation Vsh

doit être inférieur au temps de traversée horizontale de l’ouvrage VhL

[ ]1Vsh

VhL ≥ Vh =

lhQ

sQ = [ ]2 ; Vh dans [ ]1 ⇒

Vsh

QLlh ≥ ⇒

VsQSLl h ≥= il est recommandé 32 ≤≤

lL

Si, L = 2l ⇒ 2l² ≥ VsQ

⇒ l ≥ 5.0

2

VsQ de [ ]2 on tire Vhl

Qh =

On finit avec la vérification de [ ]Vsh

VhL ≥1

Exemple :Q = 200 m3/h On désire retenir les particules grenues de D ≥ 0,2 cm avec une vitesse d’écoulement

0.30m//s dans le dessableur On désire retenir les particules grenues de D ≥ 0,02 cm avec une vitesse d’écoulement

0.30m//s dans le dessableur

Vitesse de chute corrigée des particules de sable: selon le mémento technique de l’eau de Dregremont.D cm 0,005 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,10 0,20 0,30 0,50 1,00Vc cm.s-1 0,2 0,7 2,3 4,0 5,6 7,2 15 27 34 47 74Vc’ cm.s-1 0 0,5 1,7 3,0 4,0 5,0 11 21 26 33 -Vc’’ cm.s-1 0 0 1,6 3,0 4,5 6,0 13 25 33 45 65VI cm.s-1 15 20 27 32 38 42 60 83 100 130 190

Avec :d : diamètre de la particule de sable;Vc : vitesse de sédimentation pour fluide à vitesse horizontale nulle;Vc’ : vitesse de sédimentation pour fluide à vitesse égale à VI;Vc’’ : vitesse de sédimentation, pour fluide à vitesse horizontale de 0,30 m/s;VI : vitesse horizontale critique d’entraînement de la particule déposée.

2.1.4- Le débourbage Objectifs C'est une pré décantation qui vise l'élimination de la majorité des MES – Le débourbage devient nécessaire dans les cas ci-après.

• MES 12 −≥ gl pour les décanteurs non raclés ou à lit de boue• MES 15 −≥ gl pour les décanteurs raclés

Dans le cas des eaux de surface, les débourbeurs sont conçus pour les pointes de concentration en MES : période de crue.

Mise en œuvre Les vitesses généralement admises dans les ouvrages de débourbage sont :


♦ Sans réactif chimiquehmV /15,0 ≤≤

♦ Avec réactif chimiqueMES < 30 gl-1 ⇒ coagulant minéral• Chlorure ferrique hmV /35,1 ≤≤• sulfate d'aluminium hmV /20,1 ≤≤

MES >30 g l-1 ⇒ coagulant organiquehmV /53 ≤≤

2.1.5- Tamisage / MicrotamisageIl s'agit d'une filtration sur toile métallique ou plastique. Les éléments filtrants sont constitués de tôles perforées ou de toiles à mailles croisées en acier inoxydable ou tissu synthétique

Micro tamisage0,045 < D(orifice) < 0,150 mun débit de 7 à 12 m3/h/m²

2.1.6- AérationElle est nécessaire lorsque,- il faut oxyder la M.O afin d'éliminer les goûts et les odeurs,- il s'agit de faire précipiter le manganèse et/ou le fer des eaux souterraines- il s'agit d'éliminer le CO2 agressif des eaux souterraines- il s'agit d'amorcer le processus de transformation de l'ammoniac en nitrites puis en

nitrates −− →→ 32 NONON .


Aération par cascade

Aération par pulvérisation

diamètre des buselures : 2,0 cmdébit par buselure 2 à 5 m3/h sous une pression de 6 à 7 m.


2.1.7- Les pré traitements aux réactifs Le sulfate de cuivre : il est appliqué sur des retenues d'un niveau d'eutrophisation avancée à une dose comprise entre 0,3 et 0,5 mg/l. le pré traitement intéresse une profondeur pouvant aller jusqu'à 4 m.

Le chlore : le pré traitement au chlore peut être appliqué dans les cas ci-après. Protection des conduites d'eau brute dans le cas du transport d'une eau riche en M.O et en

plancton. Le pré traitement dans ce cas évite le développement des planctons à l'intérieur des conduites.

L’élimination de bactéries ferrugineuses ou sulfates réductrices pouvant attaquer les conduites métallique: corrosion biologique.

Amélioration de la coagulation par action sur les MO. L’élimination des MO participe à l’amélioration des odeurs et des goûts.

La pré chloration est généralement appliquée à la prise à raison de 1mg/l.

RemarqueLa pré chloration favorise la formation de chloramines qui sont cancérigènes La chloration n’est pas suffisante pour une destruction des chloramines fixés

2.2- Les traitements

2.2.1 – Coagulation – Floculation L'eau contient de nombreux composés qui peuvent être regroupés en trois catégories

Matières en suspension - MES -Ces produits peuvent être d'origine minérale (sables, limons, argiles, …) ou organique (produits de décomposition des matières végétales ou animales).A ces produits s'ajoutent les micro-organismes tels que bactéries, plancton, algues et virus. Ces substances sont responsables, en particulier de la turbidité et de la couleur.

Matières colloïdales (moins de 1 micron) Ce sont des MES de même origine que les précédentes mais de plus petite taille et dont la décantation est excessivement lente voire impossible à décanter naturellement.Les colloïdes sont soumis à deux types de forces:

- Force d'attraction de Van der Vaals EA, liée à la structure et à la forme des colloïdes- Force de répulsion électrostatique EB, liées aux charges superficielles des colloïdes.

La stabilité d'une suspension colloïdale dépend du bilan de ces forces. Pour favoriser l'agglomération des colloïdes il faut diminuer les forces de répulsion électrostatique: c'est la coagulation

Matières dissoutes (moins de quelques nanomètres)Ce sont généralement des cations ou des anions. Une partie de la matière organique est également sous forme dissoute.On trouve aussi des gaz (O2, CO2, H2S ….)


Les procédés de coagulation et de floculation facilitent l'élimination des matières en suspension et des matières colloïdalesQuant à l'élimination des substances dissoutes elle nécessite pour chaque espèce un traitement spécifique.

2.2.1.1- PrincipeAprès les opérations de pré traitement des particules restent présentes dans l'eau: matière en suspension, matières colloïdales et matières dissoutes. Les colloïdes sont généralement porteurs de charges électrostatiques négatives donc, soumises à des forces de répulsions mutuelles.La coagulation a pour but de réduire ces charges (par apport de charges positives) et de former un précipité adsorbant les substances indésirables.

Une agitation rapide en un temps bref permet un mélange du coagulant. Une phase d'agitation modérée permet une collusion entre précipité et particule pour donner des flocs (phase floculation) facilement séparables de l'eau par décantation ou par filtration.

2.2.1.2 - Les coagulantsLes coagulants généralement utilisés sont des sels d'aluminium et de sels de fer. Ce sont les ions Al3+ et Fe3+ qui vont former avec les ions OH- de l'eau un précipité et neutraliser les charges négatives des colloïdes.

On distingue essentiellement :Les coagulants minéraux qui sont les plus utilisésLes coagulants organiques de synthèseLes adjuvants de floculation

Les coagulants minéraux

Les coagulants à base de sel d'aluminiumLa réaction de base est Al3+ + 3H2O ⇔ Al(OH)3 + 3H+

On note qu'il y a formation d'un précipité d'hydroxyde d'aluminium et libération d'une acidité. Cette acidité H+ va réagir sur certaines espèces en solution, notamment les ions bicarbonates en solution: 223 COOHHCOH +⇔+ −+

Après la coagulation l'eau connaît alors une baisse du pH à cause de l'apparition de l'acidité.Cette acidité peut être compensée par ajout (soit en même temps que le coagulant, soit après le coagulant).N.B : La coagulation floculation est optimale pour 6 ≤ pH ≤ 7 pour Al3+ et 5≤ pH ≤11

pour +3

eF .

Sulfate d'aluminium (forme liquide ou solide)

Al2 (SO4 )3 ,18H2O.Il est très soluble et stable.

Al2 (SO4 )3+ 6HCO- 3 ⇔ 2Al(OH)3 +3SO2-

4 + 6CO2

En clarification d'eau de surface il faut 10 à 150 g / m3 exprimé en produit commercial solide.


Chlorure d'aluminium (liquide)2Al Cl3+ 6HCO-

3 ⇔ 2Al(OH)3 + 6Cl- + 6CO2

Efficace mais d'emploi peu courant ; il est recommandé quand la production a lieu non loin de la zone d’utilisation.

REMARQUE :Pour compenser l'acidification ou pour avoir un pH optimum d'efficacité du floculant on est souvent amené à utiliser une base (soude : NaOH ; chaux Ca(OH)2 ; carbonate de sodium Na2Co3).

Sulfate d'aluminium + chaux( ) ( ) −+ ++⇔+ 2

42

32342 332)(3 SOCaOHAlOHCaSOAlDose courante de traitement : masse de chaux : 1/3 masse de ( )342 SOAl ,18H2O

Sulfate d'aluminium + carbonate de sodium( ) ( ) −−+ +++⇔++ 2

433232342 3612266 SOHCONaOHAlOHCONaSOAloù il faut en carbonate de sodium entre 50 et 100 % de la dose de ( )342 SOAl

Il existe aussi l'aluminate de sodium 2NaAlO et les polymères d'aluminium. Avec les polymères la coagulation est plus efficace.

Les coagulants à base de sel de ferLe principe de réaction est

( ) ++ +⇔+ HOHFeHFe 303 323

L'ion ferrique peut enduire une coloration de l'eau traitée

Chlorure ferrique (liquide, parois cristallisées) 33 6, HCOFeCl

2333 66)(262 COClOHFeHCOFECl ++⇔+ −−

Dose courante = 10 à 250 g / m3.

Sulfate ferreux – Fe SO4 , 7H2O

224234 2)(2 COSOOHFeHCOFeSO ++⇔+ −−

Dose courant 5 à 150 g/ m3.

La plage de pH pour une coagulation optimale est large : pH compris entre 5 et 11.

Les sels de fer donnent lieu à des flocs de densité plus élevée que les sels d'aluminium mais le risque de relargage est plus élevé ⇒ les flocs formés ne sont pas stables.

Les sels ferriques sont beaucoup utilisés dans le traitement des E.U pour l'élimination des phosphates.N.B. : Avec les coagulants de base de sel de fer on peut également utiliser une base pour

compenser l'acidification.


Les coagulants organiques de synthèse Ce sont des molécules organiques de synthèse; ils sont disponible seulement sous forme liquide. Le polychlorure d'aluminium est un coagulant organique

Les adjuvants de floculation Ils sont ajoutés :- Soit pour accélérer le processus de coagulation floculation- Soit pour obtenir de gros ou lourds flocs- Soit pour ramener l'eau à un pH favorable à la coagulation floculation

On distingue deux types d’adjuvants de floculation :

Adjuvants minéraux et organiques Silice activés Charbon actif en poudre Argiles (bentonite, kaolin) Carbonate de calcium

Adjuvants organiquesCe sont des polymères naturels extraits de substances végétales ou animalesAlginates = provient des algues marinesAmidon = provient de la pomme de terre de tapioca ou de graines végétales

2.2.1.3- Dosage des coagulants / Essai de coagulation floculation

2.2.1.3.1- PrincipeL'essai de coagulation tente de recréer les conditions d'addition du coagulant (et éventuellement d'adjuvant), de mélange rapide, de floculation et de décantation qui existe dans une chaîne de traitement donnée. C'est une opération qui permet au traiteur, . de déterminer les coagulants (et adjuvants éventuels) appropriés pour une eau donnée. d'adapter les dosages de coagulants (et adjuvant) aux variations de turbidité de couleur ou d'autres facteurs. L'opération est couramment appelée le jar test.

2.2.1.3.2. Essai de coagulation floculation : Jar Test


Après addition de différentes doses la coagulation floculation est simulée par deux phases d'agitation :- Vitesse de rotation des hélices 120 à 140 tr/mn pour un mélange rapide d'une durée de 1mn.

C'est la phase de coagulation.- Vitesse de rotation des hélices : 30 à 40 tr/mn pour la formation des flocs. Mélange lent qui

permet aux flocs de se rencontrer pour une agglomération : durée 10 à 20 mn. C'est la phase de floculation.

N.B. : Il est bon de noter pendant cette phase le temps et l'ordre d'apparition des premiers flocs.

Après ces phases d’agitation, il faut - Arrêter le dispositif d'agitation et laisser les échantillons décanter pendant 5 à 15 voir 60

minutes.- Observer le comportement des échantillon (évolution des flocs, niveau de décantation). Les

résultats sont qualifiés de mauvais, passable, bon, excellent.

N.B. : la plus faible dose qui fasse disparaître la turbidité sera essayée sur la chaîne réelle de traitement.- Retirer à l'aide d'une pipette une portion d'échantillon prise dans les 4 cm supérieurs de

chacun des bêches et déterminer la couleur, le pH, la turbidité et l'alcalinité totale. - Reprendre l'opération en mettant dans chaque bêche la dose optimale retenue – y ajouter des

doses croissantes d'adjuvants.

N.B. : A l'eau décantée, on ajoute le produit retenu pour la mise à l’équilibre calco carbonique - Ajouter les doses retenues dans les bêchers- Agitation à 30 tr/mn pendant 30 mn- Arrêter le dispositif et laisser l'échantillon au repos pendant 10 à 15 mn- Prélever un échantillon sur les 7,5 cm supérieurs- Filtrer à travers un papier filtre- Déterminer le pH, la dureté, l'alcalinité totale 32 HCOCOOH ++ −−−

2.2.1.3.3- Préparation & Injection des réactifs Les réactifs sont injectés dans l'eau sous forme de solution. Leur corrosivité exige qu'on utilise des matériaux appropriés : acier inox, plastique, béton.

Préparation Les solutions sont préparées dans des bacs à des concentrations comprises entre 10 et 100 g/ litre. Le produit est dissout dans de l'eau filtrée.Exemple : on désire préparer une solution de ( )342 SOAl : 300 litres à 50 g de sulfate d’aluminium pur par litre. Le produit commercial ( )342 SOAl , 18H2 O est actif à 70 %.

Injection Elle se fait à l'aide de pompe doseuse et dans des conduites en plastique.

Exemple : le débit d'eau à traiter arrivant dans une station est de 200 m3/h. L'essai au jar test donne une dose optimale de 80 mg/l et 30 mg/l pour respectivement ( )342 SOAl , 18H2 O et

( ) 2OHCa . Le fonctionnement est de 20h/j.Donner les concentrations et les volumes de solutions à préparer


Donner les débits et le nombre de pompe doseuse.2.2.1.3.4- Ouvrages de coagulation floculationCes ouvrages sont incorporés ou autonomes (statiques). En général, l'ouvrage de coagulation floculation comporte deux parties : une première partie dans laquelle le fonctionnement hydraulique est de nature à assurer un

bon mélange du coagulant. Une deuxième partie dans la laquelle s’opère la floculation ; le fonctionnement hydraulique

est de nature à favoriser des contacts entre flocons déjà formés en vue de constitutions de gros flocs pouvant décanter.

Coagulation par cascade 5s ≤ Temps de séjour ≤ 60s mh 3,0≈Coagulation par chicane %10≥ILa vitesse dans le coagulateur est souhaitée sm /1≥

Floculation par chicane 15mn ≤ Temps de séjour ≤ 30 à 60mn 0.30m ≤ h(tirant d’eau) ≤ 1,00mVitesse d'écoulement ≈ 0,3 m/s4% ≤ I < 10 %


Les chicanes peuvent être verticales.


Les chicanes peuvent être horizontales


Coagulation – floculation dans un bassin à agitation mécanique Dimensionnement des coagulateur et floculateur à écoulement horizontal

d d

d

h d d

d: largeur d'écoulement de l'eau dans les chicanesh: tirant d'eau dans les chicanes L': longueur géométrique de l'ouvrage l': largeur géométrique de l'ouvrage L: Longueur du circuit hydraulique de l'eau au travers des chicanes

vxtsL =

chicanes les dans écoulementl' de durée:ts

chicanes des au travers écoulementd' vitesse:v

hxvQd

vQhxds =⇒==

écoulementd' vitesse:veaud'tirant :h

/smen débit : 3Q

LxdxlLS == ''

Les dimensions constructives L' et l' sont retenues en prenant en compte - L'espace disponible- La largeur de l'ouvrage en aval (généralement un décanteur)

- 6''3 ≤≤

lL

Dose courante des coagulantsCoagulant Dose courante g/ m3 Produit associé1) Sulfate d'aluminium

( ) 20342 18HSOAl O 10 à 150 gChaux : 1/3 de Carbonate de sodium 50 à 100 % de

2) Chlorure ferrique 203 6, HFeCl 5 à 150 g3)Sulfate ferrique Sulfate ferreux

10 à 250 g5 à 150 g

Chaux


l’

L’

Exercice d’applicationLe débit d'eau à traiter dans une station est 300 m3/h. Les essais de floculation indiquent des doses optimales de 80 mg et 30 mg /litre d’eau à traiter pour respectivement ( ) 342 SOAl et

2)(OHCa .Le fonctionnement de l’usine est 20 h / j :- Choisir les concentrations et déterminer les volumes de solutions à préparer (volume nombre

de bacs, périodicité de préparation).- Déterminer les débits d’injection et le nombre de pompes doseuses.

Résolution ( ) 342 SOAl 2)(OHCa

Quantité de produit à injecter par heure

Quantité de produit à injecter par jour (en 20 heures par jour)

Concentration de solution à préparer

Volume de solution à préparer par jour

Nombre de bacs et volume de chaque bac.

Schéma d’installation

Facteurs influençant la coagulationAfin d'optimiser la coagulation, il faut tenir compte de plusieurs variables en interrelation, comme le pH, les sels dissous, la température de l'eau, le coagulant utilisé, les conditions de mélange, la turbidité et la couleur de l'eau. Le pH Le pH est la variable la plus importante à prendre en considération au moment de la coagulation. Il existe une plage optimale de pH pour laquelle la coagulation a lieu rapidement. Cette plage de pH est fonction du coagulant utilisé, de sa concentration et de la composition de l'eau à traiter.Lorsque la coagulation se fait en dehors de cette plage optimale il faut soit augmenter la quantité de coagulant, soit se contenter d'une eau de moins bonne qualité.Lorsque le pH est optimal , les produits solubles d'aluminium ou de fer sont pratiquement inexistants.


Cation PH optimal de coagulation - floculationAl3+ 6,0 à 7,4 Fe3+ Supérieur à 5

Données de Degrémont Tome 1Cation PH optimal de coagulation - floculationAl3+ 5,0 à 7,0 Fe3+ 4 à 6

Données de Raymond Desjardin "le traitement des eaux (2ème édition)Edition de l'Ecole polytechnique de Monréal

Influence des sels dissousLes sels contenus dans une eau exercent les influences ci-après sur la coagulation et la floculation:- Modification de la plage de pH optimale;- Modification du temps requis pour la floculation;- Modification de la quantité de coagulant requis;- Modification de la quantité résiduelle de coagulant dans l'effluent.

A partir d'observations expérimentales on a pu affirmer que:- La coagulation à l'aide de sels d'aluminium ou de fer est davantage affectée par les anions que

par les cations. Ainsi, les ions sodium, calcium et magnésium exercent une influence minime sur la coagulation.

- Les anions élargissent vers l'acidité la plage de pH optimale. Cette influence est d'autant plus marquée que la valence des anions est élevée.

Influence de la température de l'eau L'expérience montre que la coagulation- floculation est ralentie pour des températures faibles Influence du mélange Les durées de mélange rapide et de mélange lent ont un impact sur la qualité de la coagulation floculation:Un mélange rapide inadéquat entraîne en général un accroissement de la quantité de produits chimiques nécessaires.

Nature du mélange Durée recommandée (d'après)Degrémont Raymond Desjardin

Mélange rapide 120 secondes maximumMélange lent 30 à 60 minutes


2.2.2- Décantation2.2.2.1- Définition / Principe La décantation est un procédé physique utilisé dans pratiquement toutes les usines d'épuration et de traitement des eaux .Elle a pour but d'éliminer les particules en suspensions dont la densité est supérieure à celle de l'eau. Ces particules sont en général des particules de flocs (coagulation floculation) ou des particules résultant de la précipitation qui a lieu lors des traitement d'adoucissement ou d'élimination du fer et du manganèse.Les particules décantées s'accumulent au fond du bassin de décantation d'où elles sont extraites périodiquement. L'eau clarifiée, située près de la surface, est dirigée vers l'unité de filtration. On considère deux forces en présence

- Les forces de gravité qui tendent à faire sédimenter la particule

- Les forces opposées à la sédimentation

Poussé d’Archimède

Le frottement

Les turbulences dues à l’écoulement

Les forces électrostatiques

Le courant de convection dû aux différences de température.

Les particules à éliminer sont regroupées en deux catégories:

- Les particules grenues (sables, gravier) qui sédimentent indépendamment les unes des autres.

- Les particules modulées résultant d’une agglomération souvent provoquée (ou naturelle) des particules colloïdales en suspension ou dissoutes. Cohésion et viscosité influencent la sédimentation.

Selon la concentration en solides et la nature des particules (densité et forme) on distingue quatre types de décantation: la décantation de particules discrètes, la décantation de particules floculées, la décantation freinée et la décantation en piston (en compression de boue).

La décantation de particules discrètesCe type de décantation dite discrète ou individuelle est caractérisée par le fait que les particules conservent tout au cours de leur chute, leurs propriétés physiques (forme et dimension et densité). La concentration en solides est sans influence sur la vitesse de chute; les lois classiques de Newton et de stokes s'appliquent ici. Ce type de décantation est celui rencontré dans les dessableurs.


Décantation de particules floculéesCe type de décantation est caractérisée par l'agglomération des particules au cours de leur chute. Les dimension, forme et densité sont modifiées au cours de la chute. Les vitesses de chute croissent au cours du processus. Ce type de décantation est rencontré dans les décanteurs de traitement des eaux de consommation et dans les décanteurs secondaires des usines d'épuration des eaux usées.

Décantation freinéeCe type de décantation est caractérisé par une concentration élevée de particules, entraînant la formation d'une couche de particules et, par conséquent l'apparition d'une démarcation nette entre les solides décantés et le liquide surnageant.On retrouve ce type de décantation dans les parties profondes des décanteurs. Décantation en piston ou en compression de boue Dans ce type de décantation, les particules entrent en contact les unes avec les autres et reposent sur les couches inférieures.On retrouve ce type de décantation dans les épaississeurs de boues.

Remarque:Pour le traitement des eaux de consommation, les deux premiers types de décantation sont les plus sollicitées.

2.2.2.2 - Les différents types de décantation2.2.2.2.1 - décantation statique - décanteurs statiques La décantation se fait sans l’effet de la boue existante. « La décantation n’est pas assistéeSuivant la direction du flux, on parlera de décantation statique à flux vertical ou à flux horizontal. décanteur statique à flux vertical : décanteurs cylindro-conique La vitesse ascensionnelle de l’eau s’oppose à la chute des particules. Les particules dont la vitesse de sédimentation Vs est supérieure à la vitesse ascensionnelle du liquide sont retenues.Si Vas est la vitesse ascensionnelle de l’eau

Vas = ShQ

; Sh = Surface horizontale

Soit Vs la vitesse de chute de la plus petite particule

La vitesse moyenne ascensionnelle - ShQ

- est de 0,5 m/h (selon Degremont)


La pente de la partie conique est comprise entre 45 et 60°

6 < HR

< 8

Ils sont utilisés pour les installations à faible débit Q ≤ 20 m3/h3

décanteur statique à flux horizontal : décanteurs rectangulaires Selon Degrémont dans ce type de décanteur, la surface de décantation en mètres carrés est égale une à deux fois le débit horaire en mètres cubes par heure ⇒ Vitesse de décantation suivant la surface horizontale compris entre 0,50 et 1,00m/h .

Autres conditions : Généralement dans ce type de décanteur,

le temps de séjour est compris entre 2 et 4 heures

la profondeur est comprise entre 2,5 et 4 mètres

3 ≤ lL

≤ 6

20 ≤ HL

≤ 35

Différentes parties d'un décanteur statique

(4) (1)

(2)

(3)

(1)- Zone de tranquilisation ou d'entréeElle doit permettre une répartition uniforme du flux d'entrée suivant la longueur, on peut avoir : Une paroi plongeante sous laquelle passe l'eau ou Une paroi encrée au fond avec des orifices V ≤ 0,15 m/s

(2)- Zone de décantationTemps de séjour 1 à 4 heures

(3)- Zone des bouesOn estime que la zone des boues doit avoir un volume de 25 % du volume de décantation. Le soutirage des boues peut être hydraulique ou à la pompe.


(4)- Zone de sortieL'écoulement doit être tranquille pour éviter la remise en suspension des eaux. La collecte des eaux décantées doit s’effectuer à environ 30 à 40 cm sous la surface libre.

Décanteurs lamellaires

2.2.2. 2.2 - Décantation avec contact de boues - Décanteurs à contacts de bouesLes boues présentes dans le décanteur sont utilisées pour améliorer la formation des flocs. L'eau à traiter est mise en contact avec la masse de boue. On distingue les décanteurs à recirculation de boues et les décanteurs à lit de boues.

2.2.2.2 2 1 - Décantation / décanteurs à recirculation de bouesIls sont caractérisés par un dispositif, en général interne, permettant de ramener une partie des boues épaissies dans la zone floculation : c’est la recirculation des boues. Le rôle de cette recirculation est d’accroître la masse de contact dans le floculateur ; elle augmente ainsi la probabilité de chocs entre particules : il y a réduction du temps de floculation et formation de flocs plus denses.

Ces décanteurs comportent deux zones :Une zone de réaction ou l'eau à traiter est agitée mécaniquement pour la mélanger aux anciennes boues.Une zone de décantation où les boues se concentrent. Une partie de ces boues est renvoyée

régulièrement dans la zone de réaction. S = VaQ

Les circulators

Va = 1,5 à 2,5 m/h ; S = VaQ

; 5 < HR

< 8

Ils ne sont pas très utilisés.


Les accélators ou turbocirculators

1- entrée eau floculée 2- sortie eau décantée3- groupe d'entraînement4- turbine5- zone de mélange primaire

6- zone de mélange secondaire 7- vidange8- recirculation des boues 9- concentrateur de boues 10- extraction des boues en excès

C'est une amélioration des circulators. Ils comportent deux zones- Une zone de réaction où l'eau à traiter est agitée mécaniquement pour la mélanger avec la

boue ;- Une zone de décantation où les boues se concentrent. L'agitation supérieure est induite à

cette zone, ce qui favorise une recirculation de ces boues, les mettant en contact avec les flocs nullement formés.

Vas = 2 à 3m/h quand ils ne sont pas équipés de lamellesVas = 15 à 22m/h quand ils sont équipés de lamelles

Le Densadeg Le densadeg est un nouveau décanteur- épaississeur qui rassemble et optimise diverses techniques précédemment développées par Degrémont. Il constitue une nouvelle génération de décanteurs lamellaires à recirculation de boue.


2.2.2.2.2.2- Décantation / décanteur à lit de bouesLes boues formées par la floculation constituent une masse en expansion à travers laquelle l’eau passe de manière régulière et uniforme. De cette manière, on augmente les chances de rencontre des particules colloïdales qui travers une zone plus concentrée en flocs. L'eau à traiter passe avec une certaine vitesse (et avec une certaine périodicité) à travers le lit de boues. Le lit de boues constitue ainsi un filtre qui va retenir les flocs. Sans lamelles : Vas = 3 à 5 m/h ; temps de séjour 1 à 2 heures. Avec lamelles : Vas = 6 à 10m/h ; temps de séjour 1 à 2 heures.

S = VaQ

; S x h = Qt ; 5 <RH

< 8.

On dispose généralement des plaques dans le fond qui empêchent les boues de remonter.

Décanteur pulsator


Il comporte un bassin à fond plat équipé, - à sa base d'une série de tuyaux perforés permettant d'introduire l'eau brute uniformément sur tout le fond du décanteur.- à la partie supérieure d'une série de tuyaux perforés (ou de goulottes) permettant une reprise uniforme de l'eau décantée.- un dispositif d'alimentation en discontinue constitué d’une cloche à l'intérieur de laquelle on fait le vide. Cette cloche est en communication avec les tuyaux perforés du fond quand la hauteur d'eau atteint 0,6 m à 1,00 m au-dessus du niveau de l'eau dans le décanteur la cloche est mise en communication avec l'atmosphère (ouverture automatique d'une vanne).

La pression atmosphérique s'applique sur l'eau stockée dans la cloche. Cette eau est chassée à grande vitesse à travers les tuyaux perforés du fond dans le décanteur.

Tableau récapitulatif des performances hydrauliques des différentes familles de décanteurs (d’après le Mémento du gestionnaire de l’alimentation en Eau et de l’Assainissement de la Lyonnaise des eaux)Type Exemples Floculateur Vitesse apparente sur la

zone de décantation (m/h)Concentration des boues extraites(g/l)

Décanteur statique A flux horizontalOu vertical

En tête ou intégré 0.5 à 2 1 à 5

Décanteur Sans lamelle(pulsator)

Intégré 3 à 5 2 à 10

A lit de boues Avec lamellesSuperpulsator ou pulsator lamellaire

Intégré 6 à 10 -

Décanteur à Sans lamelle(turbocirculator)

Intégré 2 à 3 5 à 10

Recirculation de boues

Avec lamelles(Densadeg)

En tête 15 à 22 20 à 40

2.2.3- Filtration 2.2.3.1 - DéfinitionLa filtration est un procédé de séparation solide – liquide au travers d'un milieu poreux. Les particules solides y sont maintenues.

Selon le mode de mise en œuvre, on distingue deux grandes catégories de filtration: La filtration sur support La filtration sur lit granulaireN.B. : la filtration sur membrane est un développement de la filtration sur support.

Selon la vitesse de filtration on distingue : La filtration lente 0,50 ≤ V ≤ 5 m / jour La filtration rapide 4 ≤ V ≤ 10 à 15 m / h

. les filtres rapides ouverts

. les filtres rapides fermés (ou sous pression)

Selon le nombre de couches constituant le massif filtrant on distingue La filtration sur filtres mono couche La filtration sur filtres multicouches (en général sable et anthracite)

Selon le mode de lavage on distingue : Les filtres lavables à l’eau seule (seulement les filtres sous pression) Les filtres lavables à l’air et à l’eau


Les filtres lavables à l’air puis à l’eau (séparément) 2.2.3.2 - Mécanismes de la filtrationSelon les caractéristiques des particules à retenir et la nature du matériau filtrant mis en œuvre, il peut se développer l'un (ou plusieurs ) des mécanismes ci-après : Mécanisme de capture Mécanisme de fixation Mécanisme de détachement

Mécanisme de capture . Tamisage mécanique : la particule est retenue car sa taille est supérieure à celle des mailles (pores) de filtre ou à celle des éléments déjà déposés formant un matériau filtrant.. Dépôt sur le matériau filtrant : la particule a une taille inférieure à celles de pores mais elle est interceptée par contact avec le matériau.

Mécanisme de fixation Ce mécanisme est favorisé par les faibles vitesses. Il est dû à des phénomènes de coincement, de cohésion et des forces d'adsorption.

Mécanisme de détachement Suite aux mécanismes ci-dessus, il y a diminution de l'espace réservé à l'écoulement. La vitesse augmente ⇒ les dépôts peuvent se détacher et être entraînés plus en avant dans le matériau filtrant.

2.2.3.3 - Différents modes de filtration

Filtration sur support Tamisage puis du micro tamisageFiltration sur cartouches et bougies ⇒ un filtrant de haute qualité.

Filtration sur lit granulaire La filtration peut se faire sur un lit de sable, de charbon actif ou de gravier. Quand le lit est constitué d'un même matériau ⇒ mono couche bicouche.Le filtre est caractérisé par - La nature (granulométrie ) et l'épaisseur du lit filtrant- La vitesse V de filtration- La perméabilité K du massif filtrant

La filtration sur lit granulaire est régie par la loi de Darcy.

e

eh i avec Ki hK ∆==∆=

ηη eV


Δh = pdc

∆h = perte de chargee = épaisseur de lit filtrantη = viscosité cinématique de l'eauK = coefficient de Darcy = perméabilité du lit filtrant.Suivant l'importance de la vitesse de filtration, on parlera de filtration lente ou de filtration rapide.

2.2.3.4- Filtration lente / filtration rapide 2.2.3.4.1- Filtration lente La filtration lente est une méthode d'épuration qui consiste à faire passer l'eau à traiter à travers un lit de matériau filtrant. Au cours de ce passage, la qualité de l'eau s'améliore considérablement par une diminution importante du nombre de micro-organismes (bactéries, virus, kystes), par l'élimination des matières en suspension et colloïdales et par des changements dans sa composition chimique.Elle est utilisée pour les eaux de surface ne subissant pas de coagulation - floculation. L'activité de dégradation biologique est importante. Il y a destruction 99 à 100 % des germes totaux, Eschérichia Coli, et des kystes d'amibe.N.B. L'équipe technique du RéFEA recommande des vitesses de filtration de 0,1 à 0,2m/h pour des eaux de turbidité ≤ 30 NTU.La filtration lente est une technique efficace pour les petites localités : elle - est efficace- peut être réalisés avec des matériaux locaux- n’a pas besoin d’énergie électrique- ne nécessite pas une main d’œuvre qualifiée- n’engendre pas de consommation de réactifs.

Mise en œuvre

La filtration étagée permet de bons résultats et retarde le colmatage

20 à 40 mm OOOOOOOOOOOOOOOOOO OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO

Filtre dégrossisseur 20 à 30 m3/m2/j

1 mm OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO

pré filtres 10 à 20 m3/m2/j

0,3 mm • • • •• • • •• • • •• • • •• • • •• • • •• • • •• • • •• • • •• • • •• • • •• • • •• • • •• • • •• • • •

Filtres finisseurs 2 à 5 m3/m2/j

Entretien - empêcher l’assèchement ⇒ destruction du film biologique- racler la couche supérieure en cas de colmatage (le sable peut être lavé et remis)- laver la masse de sable une fois / an

2.2.3.4.2- Filtration rapide : 5 à 15 m3/m² /h ( voire 20 m3/m² /h selon Degremont) L’eau à traiter généralement a reçu au préalable la coagulation -floculation puis la décantation.


N.B. Pour une eau uniquement (non décantée ) la filtration assurera à elle seule la rétention du floc et de toutes les particules en suspension : cela suppose que le floc soit peu abondant, donc que les eaux brutes soient peu chargées en MES et en colloïdes (MES ≤ 20 à 30mg/l généralement).

Les principaux avantages de la filtration rapide sont :- une action biologique faible.- une réduction des surfaces de filtration- une souplesse d’exploitation- une adaptation aux brusques variations de l’eau- une commodité et rapidité de nettoyage des masses filtrantesPour la mise en œuvre de la filtration rapide on utilise des filtres ouverts ou des filtres fermés (sous pression)

2.2.3.4.2.1- Filtres rapides ouverts- filtres mono couches

.φ matériaux = 1 à 2 mm. épaisseur du lit filtrant 0,8 à 1, 30 m ≈ 2 m

- filtres multicouches (durée de vie plus élevée: temps entre deux lavages)Pierre ponce 3 mm e = 0,30 mHydroanthracite 2 mm e = 0,40 mSable de quartz 0,7 mm e = 0,80 m

Selon le mode de lavage on peut classer ces filtres en deux grandes familles♦ Les filtres lavables à l'air et à l'eau♦ Les filtres lavables à l'air puis à l'eau

Filtres rapides ouverts lavables à l’air et à l’eau Le lavage de ces filtres s’effectue par retour simultané d’air et d’eau suivi d’un rinçage à débit moyen d’eau ne provoquant pas de mise en expansion du lit filtrant.Degremont propose dans cette famille de filtres : Les filtres AQUAZUR T Les filtres AQUAZUR V

. Les filtres AQUAZUR TIls sont utilisés à des vitesses comprises entre 5 et 10 m/h

- Le lit filtrant est de granulométrie homogène- Epaisseur du massif filtrant : 0,80 à 1,00m - La taille effective du matériau est compris entre 0,7 et 1,35mm- Faible hauteur d’eau au-dessus du massif filtrant : 0,50m- Une chute géométrique réduite (2,00m en général) pour éviter un trop fort

encrassement qui pourrait entraîner un important dégazage de l’eau- Ils sont équipés de buselures à longue queue visée sur des dalles en polyester armé ou

en béton


Dimensions standard pour les filtre à simple cellule et à dalles en béton préfabriquées

Pour les filtres à collecteurs de soufflerieLargeur (m) Surface (m2 )2,463,07

de 6,50 à 25,00de 23,50 à 33,50

Pour les filtres à canal air et eauLargeur(m) Surface ( m2 )

Les débits mis en œuvre pour les lavages sont Débit d’eau de lavage en soufflage : 5 à 7 m3 /h.m2 Débit d’air de lavage 50 à 60 m3 /h.m2


Débit d’eau de rinçage 20 m3 /h.m2 N.B. La consommation d’eau de lavage varie généralement entre 1 et 2% du volume filtré entre deux lavages.

Les filtres AQUAZUR VIls sont utilisés à des vitesses comprises entre 7 et 20m/h

Ils sont caractérisés par,- une grande hauteur d’eau au-dessus du massif filtrant : 1,00 à 1,20m,- une épaisseur du lit filtrant comprise entre 0,80 et 1,50m ; elle est adaptée à la vitesse de

filtration,- matériau filtrant homogène : taille effective en général de 0,95mm ou 1,35mm (avec une

fourchette extrême de 0,70mm et 2,00mm,- un lavage simultané à l’air et à l’eau accompagné d’un balayage en surface à l’eau décantée

suivi d’un rinçage à l’eau filtrée sans mise en suspension du lit filtrant.

Dimensions standardLargeur(m) Surface ( m2 )3,003,504,004,665,00

de 24,50 à 38,50de 28,00 à 52,50de 46,50 à 70,00 de 56,00 à 79,00de 70 ,00 à 105,00

Les débits mis en œuvre pour les lavages sont Débit d’eau de lavage en soufflage : 7 à 15 m3 /h.m2 Débit d’air de lavage 50 à 60 m3 /h.m2 Débit de balayage (eau décantée) 5m3 /h.m2

Débit d’eau de rinçage 15 m3 /h.m2 N.B. Le lavage dure 10 à 12mn. Ce filtre consomme moins d’eau en lavage que le filtre AQUAZUR T

Les filtres rapides ouverts lavables à l'air puis à l'eau Ce sont des filtres comportant,


Soit une couche unique de matériau léger (anthracite ou charbon actif) Soit deux couches de matériaux différents

On distingue Les filtres à faible hauteur d'eau de vitesse de filtration allant de 5 à 10m/h Les filtres à grande hauteur d'eau de vitesse de filtration allant de 7 à 20m/hLa séquence de lavage de ces filtres est la suivante:

. vidange jusqu'au niveau du matériau filtrant

. constitution d'un matelas d'air

. soufflage à l'air seul

. purge du matelas d'air

. rinçage à l'eau seule

2.2.3.4.2.2- Filtres rapides fermés (filtres sous pressions) 32.2.2.1- filtres lavables à l’eau seule Ces filtres sont la plupart du temps constitués d’une couche filtrante. La perte de charge en fin de cycle peut atteindre 2,2 à 2 bars.

Taille effective (mm) 0,35 0,55 0,75 0,95Vitesse (m/h) 25 à 35 40 à 50 55 à 70 70 à 90

Ces filtres ont - des diamètres allant de 1,40 à 3,00m- des hauteurs de couches filtrantes de 0,60mFiltre Hydrazur


filtres lavables par air et eau Ce sont des filtres à couche unique homogène lavés par air et eau simultanément.- Granulométrie : 0,7 à 1,35mm- Perte de charge en fin de cycle : 0,2 à 1,5 bar - Vitesse de filtration 4 à 20m/h - La hauteur de la couche est adaptée à la vitesse de filtration et à l’importance de la charge de

matière à retenir. Elle va de 1 à 2 m. Pour l’eau potable Dégremont propose des filtres FV2 (hauteur de couche filtre : de l’ordre

du mètre, les diamètres vont de 0,95 à 3,20m)

Filtres FV2

Pour la déferrisation biologique Dégremont propose des filtres FP

filtres lavables successivement à l’air et à l’eau Ils ne sont pas utilisés en filtration ordinaire d’eau potable. Par contre ils sont utilisés en déferrisation et en décarbonatation.

2.2.3.5 - Contrôle et régulation des filtres Une batterie filtrante peut comporter n filtres que l’on doit chercher à alimenter le plus régulièrement et tout particulièrement en évitant un surdébit sur l’un des filtres.Dans le cas des filtres sous pression, les modes de régulation peuvent être simplifiés : diaphragme, vanne régulatrice. Les filtres rapides ouverts se distinguent par trois principaux modes de fonctionnement hydraulique : à débit constant à encrassement


à débit constant avec régulateur (compensation de colmatage) à débit variable (ou à flux décroissant)

2.2.3.5.1- Filtres à débit constant à encrassementCe sont des filtres à débit constant et à niveau variable. Une équi répartition du débit total à filtrer est réalisée à l’entrée des filtres, ou l’eau chute d’une hauteur variable suivant l’état du colmatage.Quand le filtre est propre, le massif filtrant est juste recouvert de la hauteur minimale d’eauQuand le filtre est à son colmatage maximal le massif filtrant est recouvert de la hauteur maximale d’eau : le niveau de l’eau atteint la côte d’alimentation des filtres.La plage de variation du plan d’eau au-dessus du massif filtrant est comprise entre 1,50m et 2,0m .

2.2.3.5.2- Filtre à débit constant et compensation de colmatageLe niveau de l’eau sur les filtres est fixe ou varie peu ; l’eau filtrée est restituée à 2 ou 3m plus bas. Le maintien du débit constant quel que soit le degré d’encrassement des filtres est assuré par un régulateur placé à la sortie de chacun d’eux. Cet organe agit soit en régulateur de débit, soit en régulateur de niveau.Il crée une perte de charge auxiliaire importante lorsque que le filtre est propre et qui se réduit progressivement en relation avec les pertes de charge engendrées dans le massif filtrant par l’encrassement. A l’encrassement maximal la perte de charge auxiliaire s’annule totalement.

Régulation avec mesure de débit Chaque filtre est équipé d’un régulateur, placé sur sa sortie d’eau filtrée, qui a pour rôle d’évacuer un débit constant et identique pour tous les filtres. Le débit d’eau filtré est mesurée par un système déprimogène (venturi, tuyère...) qui envoie des informations sur le débit. Selon l’écart entre la consigne de débit et le débit mesuré, le régulateur fait fermer ou ouvrir l'organe qui règle le débit sortant (vanne papillon, vanne à diaphragme, siphon ) jusqu’à rétablir l’équilibre. Dans ce mode de régulation, rien ne maintient le plan d’eau sur les filtres. Aussi faut il ajouter un autre régulateur qui ajuste ce niveau en fonction du mode de régulation de l’ensemble de la station.


Régulation avec mesure de débit : commande par l’amont

Régulation avec mesure de débit : commande par l’aval Régulation avec maintien d’un niveau constant Pour obtenir de chaque filtre un débit constant, on peut passer par l’intermédiaire d'un niveau constant. Il faut donc assurer une équipartition du débit total entre les filtres dont l'organe de sortie est asservi à la côte du niveau amont ou aval pris comme référence.


Les régulateurs des filtres Pour maintenir une chute totale constante entre le niveau de restitution fixe et le plan d'eau au-dessus du sable Dégremont propose deux types de régulateurs de niveau Les siphons partialisés à l'aide d'une entrée d'air Les vannes de régulation.

Le siphon et sa boîte de partialisation

La boîte de partialisation est l'organe de détection et de commande et le siphon est l'organe de régulation. Le siphon est constitué de deux tubes concentriques: l'écoulement s'effectue de la branche intérieure vers la branche extérieure. Principe Si l'on introduit de l'air à sa parie supérieure, cet air est entraîné par l'eau dans la branche aval où la densité du mélange air- eau s'abaisse, diminuant ainsi le vide au col.Sans air de partialisation, le vide au col est égal à la perte de charge près dans la branche aval, à la hauteur de chute "H" entre le plan d'eau sur le filtre et le plan d'eau dans la vasque aval de restitution. Avec la partialisation par de l'air, ce vide est réduit à la hauteur "h1" égale au produit de "H" par la densité du mélange air- eau.La différence H - h1 = h2 représente la perte de charge créée par l'apport d'airUn vacuomètre placé au col du cygne mesura le vide h1 qui représente la perte de charge à travers le filtre et ses tuyauteries. Fonctionnement Au début le filtre est propre h1 est la perte de charge correspondante H2 représente le colmatage disponible pour le lit filtrant On introduit au début par la boîte de partialisation de l'air dans le col du siphon pour créer

volontairement une perte de charge h2. Ainsi au départ le filtre propre fonctionne à situation d'encrassement maximal autorisé. A cette situation correspond le débit constant de filtration.

Au fur et à mesure de la filtration, le filtre s'encrasse, engendrant des pertes de charge ∆h.


L'eau filtrée en passant dans la partie supérieure du siphon entraîne de l'air (il y a diminution progressive de la densité du mélange air- eau dans la branche aval), ce fait diminuer la quantité d'air introduit initialement: la perte de charge initiale due à l'air diminue également. Un réglage par la boîte de partialisation du volume d'air dans le col de cygne en rapport avec le colmatage fait que le filtre fonctionne à porte de charge constante tant que la perte de charge due au colmatage reste inférieure ou égale h2. Quand le filtre est totalement encrassé, il ne pénètre plus du tout d'air, si on ne le lave à ce moment son débit commencera à diminuer.

. La vanne de régulationUne vanne est placée à la sortie de l'eau filtrée. Elle est réglée par manœuvre hydraulique ou pneumatique.Un capteur de pression (6)à jauge fournit un signal électrique proportionnel à sa hauteur d'immersion. Cette hauteur d'immersion est comparée à une hauteur de consigne, matérialisant le niveau à maintenir constant. Tout écart entre la hauteur de consigne et la hauteur d'immersion supérieur à un seuil fixé est transmis un régulateur électronique (5). Suivant le sens de cet écart une des deux électrovannes (4) placées sur le circuit du fluide alimentant le vérin de commande (3) de la vanne papillon (2) va provoquer une tendance à l'ouverture ou à la fermeture de celle-ci jusqu'au rétablissement de l'équilibre.Un potentiomètre (8), solidaire de l'axe de la vanne, introduit dans la boucle de régulation une réaction à taux réglable, s'annulant progressivement de façon à ramener sans pompage le niveau régulé à sa valeur de consigne.

Schéma de régulation électronique d'un filtre

Remarque:


Avec le développement des microposseurs, il est mis au point un régulateur programmé. Au-delà de la simple régulation du filtre, il assure une véritable gestion du filtre qui peut même être étendue à celle de la batterie de filtres.

2.2.3.5.3- Filtres à flux décroissantCertaines batteries de filtres ouverts peuvent fonctionner à débit variable, sans régulation individuelle, ni sans grande variation de niveau.Les filtres sont alimentés en eau décantée à partir d'une même tuyauterie ou d'un même canal, sans chute.

Schéma de filtre à débit décroissant avec commande générale par l'aval

L'eau filtrée s'écoule dans des vasques individuelles dont le déversoir (9) est calé pour que le lit filtrant soit couvert à l'arrêt des filtres ou en fonctionnement à petit débit.Chaque sortie de filtre est équipée d'une vanne d'eau filtrée (7) ouverte ou fermée, doublée d'une vanne (8) créatrice de perte de charge auxiliaire.L'alimentation en eau brute (1) est ajustée en fonction du niveau d'eau dans la citerne (11) d'eau filtrée grâce à un détecteur de niveau (12) et à un régulateur général (13).

La perte de charge créée par la vanne (8) est ajustée de telle façon qu'à débit maximal Q traité dans la station: Le débit individuel des filtres varie suivant leur encrassement de + ou − m%de la valeur moyenne de débit Q/n, n étant le nombre de filtres en service. Ainsi, après le lavage, un filtre débite (1+ m/100) x (Q/n);un filtre à encrassement maximale autorisé débite (1- m/100) x (Q/n).m varie généralement entre 20 et 40%


La perte de charge due à l'encrassement du filtre, avant son lavage, soit telle que, ramenée à sa valeur pour la vitesse moyenne de filtration, elle atteigne les valeurs habituelles de 1,75 à 2 mètres


CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES DES OUVRAGES DE TRAITEMENT D'EAUX DE LA VILLE DE OUAGADOUGOU( Paramètres hydrauliques de fonctionnement )

UNITE Qn DECANTATION FILTRATION(m3 /h) Dimensions (m)

(D, H) ou (L, l, H)

Vd (m/h) n filtres de L(m) x l(m)

Hauteur d’eau au-dessus du filtre(m)

Epaisseur du Massif filtrant(m)

Vitesse (m/h) de filtration

OBSERVATIONS

I STATIQUE 200 L = 30,00l = 8,00H = 3,50

0,83 n = 2L = 6,00l = 3,00

0,501,00

5,55

II DEGREMONT

Accélator Zone de réaction

Zone de décantation

Pulsator

200

400

D = 3,50

D = 8.00

L = 13,00l = 9,70H = 6,00

4,53

3,17

n = 3L = 6,00l = 3,50

n = 4L = 6,00l = 3,50

0,50 1,00

3,70

5,50

III DANOISE (Candy)

Accélator (au nombre de deux) Zone de réaction

Zone de décantation

300 x 2

D = 5,50

D = 12,50

2,44 n = 4 x 2L = 5,00l = 3,00

0,50 1,00 5,00

IV DIWYDAG

Pulsator (au nombre de deux ) 400 x 2 L = 14,00

l = 14,50H = 5,00

1,97n = 3x 2L = 6,75l = 2,75

0,50 1,00 6,80


3- MISE A L’EQUILIBRE CALCOCARBONIQUE3.1- Notion de neutralisationLes traitements de correction de pH, souvent désignés par le terme de neutralisation, qui consistent à ramener le pH d’une eau à une valeur définie peuvent concerner les domaines suivants :

- neutralisation d’effluents divers à un pH souvent voisin de la neutralité avant rejet dans un milieu donné : eaux industrielles acides avant rejet dans la chaîne d’épuration biologique.

- Correction du pH avant un stade de traitement ultérieur biologique ou physico-chimique ( ajustement du pH de floculation )

- Correction de l’équilibre calco-carbonique pour protéger les conduites d’eau contre la corrosion ou l’entartrage.

La mise à l’équilibre calco-carbonique constitue une étape importante du traitement des eaux de consommation.Les eaux de consommation , quelque soit leur niveau de traitement ne sont pas pures : elles contiennent des éléments chimiques dissous dont le plus important est le bicarbonate de calcium ( ou hydrogénocarbonate de calcium ).L’équilibre de ce sel avec le dioxyde de carbone CO2 est régi par des lois complexes et son déplacement peut créer des réactions chimiques de :

• Dissolution du carbonate de calcium ⇒ ( agressivité )• Précipitation du carbonate de calcium (HCO3 ) ⇒ ( entartrage )

3.2- Eau agressive - eau à l’équilibre calco carbonique - eau incrustantesEn matière d'alimentation en eau, les eaux contiennent et/ou sont en contact avec le bicarbonate (ou hydrogénocarbonate) de calcium. Suivant la teneur CO2 on peut assister soit:- à des réactions chimiques de dissolution de carbonate de calcium (agressivité),- à des réactions chimiques de précipitation de carbonate de calcium (entartrage),- à un équilibre entre le CO2 et les bicarbonates de calcium.Le pH correspondant à cette situation d'équilibre est dit pH d'équilibre ou pH de saturation (pHs)

CO2 de bicarbonateCO2 total

CO2 équilibrantCO2 libre (dissout)

CO2 en excès (agressif)

ATTENTION : pH < 7 n'est pas un critère suffisant pour se prononcer sur le caractère agressif ou incrustant d'une eau. Il faut d'abord déterminer le pHs (pH d'équilibre - pH de saturation) pour en faire une comparaison. Si pH de l'eau < pHs ⇒ eau agressiveSi pH de l'eau > pHs ⇒ eau incrustanteSi pH de l'eau = pHs ⇒ on parle d'indifférence vis-à-vis du calcaire: PH d’équilibre


Dans le premier cas, l'eau a une forte teneur en CO2 (CO2 libre > CO2 équilibrant) et l’eau a tendance à dissoudre le calcaire et à attaquer les mortiers et les bétons. Les couches protectrices carbonatées à l’intérieur des canalisations métalliques sont attaquées. Ainsi la conduite est exposée à la corrosion (attaque du métal) interne.Il faut dans ce cas appliquer un traitement de neutralisation (d’adoucissement)

Dans le deuxième cas, il y a une faible teneur en CO2 (CO2 < CO2 équilibrant) l'eau à tendance à précipiter du calcaire ⇒ réduction des sections des canalisations.Le traitement à appliquer dans ce cas est la décarbonatation.

3.2.1- Etude de l'agressivité d'une eau. Plusieurs chercheurs ont proposé des méthodes permettant la détermination du PHs.- HOOVER a exploité les travaux de LANGELIER et a proposé un graphique et un nomographe. - LARSON et BUSWELL ont établi des relations entre la minéralisation, la température et les produits de solubilité pK'2 et pK's.

pHs = pK'2 - pK's log Ca2+-log(HCO-3).

- HALLOPEAU et DUBIN ont établi une graphique dit graphique carbonique.L’utilisation de toutes ces méthodes exige au préalable la détermination d’un certain nombre de paramètres qui sont consignés dans le tableau ci-après:


3.2.1- GRAPHIQUE ET NORMOGRAMME DE HOOVER(selon la formule de LANGELIER)


3.2.1.2- Tableau de LARSON et BUSWELL

[ ] litrepar moleen C

eqgen TAC avec TACloglogéquilibred' pH

a

''2

−−−= ++

++as CpKpK

VALEURS DE PK' 2 selon LAARSON et BUSWELL


VALEURS DE PK' S selon LAARSON et BUSWELL


- 53 -

- 54 -

- 55 -

Paramètres à déterminer pour l'utilisation des différente méthodesMéthodes Paramètres

LARSON et BUSWELLRS (mg/l)TAC eqg/lTCa mole/lTempérature (°C)PH

HOOVERRS (mg/l)TCa (mg/l)TAC (Alc) – mg/lTempérature (°C)PH

HALLOPEAU et DUBIN TAC (mg/l)

⇒ TCaTAC

TCa (mg/l) pH Température (°C)

GRAPHIQUE CARBONIQUEAnalyse à demander :

- TCa (titre calcique) en mg de CaO ;- TAC (titre Alcali métrique complet) ;- pH ;- Température en °C ( Celsius ).

QUELQUES RAPPELS D’UNITES:1 meq = 5° F = 10-3eqg1° F de Ca++ = 4mg de Ca++ = 10-4 mole/litre = 0.2meq1° F de TAC = 10mg de CaCO3 / litre = 0.2meq1° F de TAC = 5.6mg de CaO / litre =0.2meq1° F de TCa (Ca++) = 5.6mg de CaO / litre = 0.2meq

- 56 -

Exemple d’utilisation du graphique calcocarboniqueDonnées :

TCa = 33,6 mg/lTAC = 22.4mg de CaO/l

pH = 6,5 Température = 20°C1°) Cartouche du calque en haut à gauche

Portons y le point P1 de coordonnées (T et TCa

TAC−−−−− )= (20 , 0.666)

2°) Superposer exactement le calque et le graphique.3°) Glisser le calque horizontalement sur le papier pour avoir la droite de saturation qui passe par P1.4°) Tracer sur le calque la droite de saturation passant par P1 : c’est la droite de saturation de l’eau considérée.5°) Porter sur le calque P2 obtenu par l’intersection de :l’horizontale passant par le pH ;la verticale passant par TAC = 22,4 mg de CaO/litreP2 est le point figuratif de l’eau à analyser.

CONCLUSION :P2 au-dessus de la droite ( eau incrustante ;P2 sur la droite ( équilibre ;P2 au-dessous de la droite ( eau agressive.

6°) Déterminer le pH d’équilibre

Elever à partir de P2 la verticale qui coupe la droite de saturation au point N.L’horizontale par N coupe l’ordonnée des pH. On a : pHs = 8,5

CALCUL DES DOSES DE REACTIFS A APPORTER1°) Superposer exactement le calque sur le papier.2°) Glisser horizontalement le calque jusqu’à P2 sur la courbe de neutralisation par la chaux.3°) Reproduire la courbe sur le calque. Elle coupe la droite de saturation en P3.4°) Projeter verticalement P3 sur l’abscisse des CaO :

On obtient P4 sur l’axe des CaOP4=38 mg/l deCaO38 mg/L=TAC que devrait avoir l’eau : or elle en contient 22,4 mg/l ( Apport = 38-22,4 = 15,6 mg/l

VARIATION DU CO2 LIBREP2 sur le graphique papier :Projection suivant l’oblique des droites de CO2 libre ( 25 mg/l de CO2.P3 : même démarche que ci-dessus.

( 1,2 mg/l de CO2 libre.NB : Après traitement, le pHs passe à 8.

La chaux est généralement utilisée pour relever le pH après la coagulation – floculation. L’injection peut se faire soit sous forme de lait de chaux soit sous forme d’eau de chaux.

- 57 -

3.2.1.4- Etude de l’agressivité par l’essai au marbre Pour apprécier le caractère agressif ou incrustant d’une eau on peut procéder à un test chimique par un essai au marbre. Mesurer le pH, le TAC et le TH de l’eau à analyser Remplir un flacon de 125ml de l’échantillon d’eau à analyser Additionner 1 à 2 grammes de marbre finement broyé et préalablement bien lavé à l’eau distillée

(le flacon doit être bien rempli sans bulle d’air) Agiter lentement puis mesurer après 24 heures et mesurer le pH, le TAC et le TH après filtrationLa comparaison de ces nouvelles valeurs de pH, de TAC et de TH avec les valeurs avant contact avec le marbre permet de déterminer le caractère agressif ou incrustant

3.2.2- Le traitement à l’eau de chauxLa chaux peut être injectée en sortie de station sous forme d’eau de chaux (eau claire saturée de chaux). L’eau de chaux est obtenue en faisant décanter du lait de chaux dans un ouvrage de décantation appelé saturateur de chaux.Dans ce saturateur de chaux arrivent un débit de lait de chaux et un débit d’eau traitée.

Saturateur de chauxDimensionnement Le taux de saturation de la chaux est de 1,6 g/l, il varie avec la température. Soit M la masse horaire de chaux nécessaire.

Le volume d’eau de chaux est lggM/6,1)(

.

Le lait de chaux est préparé à une concentration pouvant atteindre 150 g/l. ( )lgC /15050 ≤≤ .Soit C la concentration de la solution de lait de chaux. Soit Q le débit d’eau à traiter / hSoit d la dose de traitement

- 58 -

• Le débit horaire de lait de chaux est ( )hlC

Qxd /=

• La masse horaire de chaux est Qxd

• Le débit d’eau de mélange est 6,1Qxd

Le saturateur statique est conçu pour débiter sous forme d’eau de chaux saturée entre 1,3 et 1,6 kg de chaux par heure et par m2 de surface de décantation. (1,3 à 1,6 kg de chaux / h/m2 de surface).

- 59 -

4 - DÉSINFECTIONL'eau destinée à la consommation doit être exempte de micro-organisme qui pourrait porter atteinte à la santé du consommateur.Le processus de coagulation floculation, décantation et filtration réduisent à des degrés divers la teneur de l'eau en micro-organismes sans toutefois en éliminer la totalité.La désinfection de l'eau destinée à la consommation humaine est l'étape finale indispensable dans toute filière de traitement de potabilisation et dans la distribution. La désinfection permet la destruction ou l'inactivation des micro-organismes pathogènes pour l'homme.

La désinfection utilise des moyens physiques ou chimiques. Les paramètres qui influencent la désinfection de l'eau sont :- Nombre et nature des micro-organismes à détruire ou à inactiver

- Type de concentration du désinfectant utilisé

- Température de l'eau à désinfecter : plus la température est élevée, plus la désinfection est rapide et complète.

- Le temps de contact : la désinfection est d'autant complète que le produit reste en contact avec l'eau.

- La nature de l'eau à désinfecter : la présence de particules colloïdales ou organiques entrave le processus de désinfection.

- Le pH de l'eau

- Le mélange : un bon mélange assure une dispersion correcte du désinfectant dans l'eau.

- La nature du désinfectant: pouvoir oxydant (bactéricide); pouvoir rémanent

4 1 - Désinfection physique• L'ébullition de l'eau• Irradiation aux rayons ultraviolets.

4.1.1 - EbullitionC'est un moyen simple et efficace. Elle permet la destruction des virus, bactéries, kystes etc. Il n'y a pas d'effet de rémanence. Cette technique est réservée à des usages domestiques. Il n’y a pas de rémanence

4.1.2 - Rayonnement ultravioletIl est efficace pour les eaux limpides. Son action est réduite quand l'eau est trouble. Il ne détruit pas la matière organique et n’a pas de pouvoir rémanent.Le rayonnement ultraviolet est de plus en plus utilisé dans les pays où l’on craint les risques cancérigènes du chlore. Il n’y a pas de rémanence

4 2 - Désinfection chimique4.2.1- Critères essentiels d'efficacité d'un désinfectant chimique:- Rapidité et efficacité dans la destruction des supports de vie des microorganismes

- Solubilité rapide et possibilité d'obtention d'"un résidu actif

- Ne conférer à l'eau ni goût, ni odeur, ni couleur

- Absence de toxicité pour l'homme et les animaux

- Facile à détecter et à mesurer dans l'eau

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- Facile à manipuler, à transporter, à appliquer et à contrôler

- Disponible et de coûts réduits.

4 2 2 1- Le chlore et ses dérivés chlorés

HClHCloOHCl +⇔+ 22 HClO est plus actifHClO ⇔ −+ + ClOHHClO est l’acide hypochloreux et ClO- est l’ion hypochloreux Ils détruisent les germes pathogènes rapidement et sont disponibles à des coûts modérés ⇒ ils sont largement utilisés à travers le monde.

4.2.2.1.1 - Le chlore gazeux – Cl2

C'est un gaz toxique verdâtre qui n'existe dans la nature qu'à l'état de combinaison. Le chlore est obtenu par électrolyse d'une saumure et de l'hydrogène.En présence d'humidité, le chlore est corrosif pour les métaux sauf l'argent et le cuivre. Le chlore est soluble dans l'eau.

HClHClOOHCl +⇔+ 22 , HClO est plus actifHClO ⇔ −+ + ClOHAcide hypochloreux ion hypochloreuxHClO est la forme active et est en proportion plus importante quand pH < 7,5.Le chlore est utilisé sous les formes ci-après :• Chlore gazeux• L'hypochlorite de sodium NaClO (couramment appelé eau de javel)• Dioxyde de chlore ClO2 • Chlorure de chaux CaCl2 , Ca(OH) 2

4.2.2.1.2- Hypochlorite de sodium (eau de javel) NaClOForme liquide de couleur jaune clair. L'activité est caractérisée en degré chlorométrique

1 degré chlorométrique est égal à 3,17 g/l de solution : les solutions commerciales techniques

(extrait de javel) sont titrées à, entre 47 et 50 degrés chlorométriques. Toutefois les solutions

ordinaires à usage domestique (sur la place du marché) ne contiennent guère plus de 12 à

15 degrés chlorométriques.

Le produit n'est pas stable : sa concentration décroît avec le temps surtout avec chaleur.

L’usage de ce produit n’est pas recommandé dans les pays tropicaux : la chaleur accélère sa

volatilisation dans l’atmosphère.

Fabrication

HClNaClONaOHCl +⇒+2

Remarque:

De nos jours pour palier à la dégradation continuelle de la qualité de l'hypochlorite de sodium la tendance est à la production sur le site d'utilisation. Les appareils utilisés sont appelés SANILEC. Ces appareils par électrolyse du sel (NaCl) produisent de l'hypochlorite de sodium qui est directement injecté dans l'eau à traiter.

- 61 -

FLOW DIAGRAM

4.2.2.1.3- Hypochlorite de calcium Ca(ClO)2

Il se présente en granulés blancs. Il est assez stable et pur entre 70 à 94 %Pour le traitement il est recommandé la préparation de solution de concentration comprise entre 0,5 et 1 %Le produit commercial contient 92 à 94 % de Ca(ClO)2 correspondant à 650-700 g /kg de chlore .

4.2.2.1.4- Dioxyde de chlore : ClO2

C'est un gaz piquant fabriqué au lieu d'utilisation à partir de Cl2 et NaClOC'est le plus puissant et le plus rémanent des désinfectants.

4.2.2.2- L'iodeL’iode a des propriétés intéressantes mais présente beaucoup de limites

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Fortes doses 10 à 15 mg/lInefficace quand l'eau est colorée ou trouble• Volatile en solution aqueuse

4 2 2.3 - Permanganate de potassiumEssentiellement efficace contre le vibrion cholérique mais nul vis-à-vis des autres agents pathogènes. Ils ne saurait constituer un bon désinfectant pour l'AEP des collectivités.

4.2 2 4 - L'ozone O3 :L'Ozone est un gaz obtenu en faisant passer de l'air ou de l'oxygène ou un mélange des deux entre deux électrodes.L'Ozone est utilisé pour améliorer les couleurs et les odeurs. C'est un produit non rémanent.

Inconvénients• Coût élevé d'installation et de fonctionnement• Alimentation continue en énergie.Ce produit n'est pas conseillé pour les pays sous développés.

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4.3 - Détermination de la dose minimale de traitement

RemarqueLa dose minimale assure juste la désinfection; elle n'autorise pas un résidu rémanent.

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4.3.1 - Demande en chloreC’est la quantité de chlore à introduire pour atteindre le break point

4.3.2 - Dose de traitementC’est la demande en chlore augmentée du chlore résiduel libre souhaité.

4.3.3 - Chlore résiduel libreC’est le chlore résiduel libre qui assure la protection de l’eau contre les éventuelles contaminations ultérieures.Il varie suivant le mode de distribution du système d’AEP: par branchement individuel (0,2mg/l) ou par point d’eau collectif (borne fontaine) 0,2 à 0,4mg/l.

4.3.4- Chlore combiné Une partie du chlore introduit est consommée en se combinant avec certains éléments présents dans l’eau• corps réducteurs• matières organiques non azotées• corps azotés organiques

C’est ainsi qu’avec l’ion ammonium et certains composés azotés il se forme . des monochloramines. des dichloramines. des trichloramines

Sous ces formes le chlore est appelé chlore combiné

4.3.5- Chlore totalC’est le chlore sous toutes ses formes (chlore combiné + chlore libre)

- 65 -

4.5- Dissociation du chlore dans l'eau

- 66 -

5- ELIMINATION DU FER ET DU MANGANESE

5.1- Généralités Le fer et le manganèse étant présents dans la plupart des sols sous forme de minéraux, la solubilisation de ces derniers est responsable des concentrations élevées de fer et de manganèse dans les eaux. Le fer est l'un des éléments les plus abondants dans les sols, c'est pourquoi on le retrouve plus fréquemment et en concentration plus élevées que le manganèse.Les centrations en fer sont rarement supérieures à 10 mg par litre et celles en manganèse à 2 mg par litre.

Le fer et le manganèse ne sont pas des éléments nuisibles pour la santé; Le fer, au contraire est un élément nutritif essentiel. Toutefois, pour des raisons d'esthétiques on doit en contrôler les concentrations. En effet au-delà d'une certaine quantité de ces métaux dans l'eau, des inconvénients peuvent apparaître:

goût métallique désagréable taches sur les tissus lors des lessives taches sur les équipements sanitaires formation de précipité dans les conduites ce qui favorise la croissance de bactéries ferrugineuses

qui se développent en masse gélatineuse pouvant obstruer les grilles et réduire les diamètres des canalisations. En cas de changement de régime d'écoulement cette masse gélatineuse peut être entraînée, augmentant la turbidité de l'eau (couleur rouge).

Pour ces raisons l'OMS recommande des concentrations maximales de 0,3mg par litre pour le fer et 0,1mg par litre pour le manganèse.

5.2- Equilibre du fer et du manganèse dans l'eauIl faut noter que la présence de minerais de fer et de manganèse dans le sol n'entraîne pas nécessairement des concentrations élevées de ces minerais dans les eaux.

Les observations ci-après ont été faites En solution dans l'eau, le fer et le manganèse sont toujours présents sous forme Fe2+ et Mn2+ La concentration en oxygène dissous des eaux souterraines qui contiennent de grandes quantités

de fer et de manganèse en solution est toujours nulle et leur concentration en CO2 est élevée. Certains puits, qui avaient donné pendant de nombreuses années une eau à faible concentration

en fer et en manganèse dissous, ont fourni une eau riche en ces éléments à la suite d'une contamination organique des eaux souterraines: la matière organique déversée dans les eaux souterraines a été oxydée par l'oxygène dissous et les conditions anaérobies qui en ont résulté ont conduit à la solubilisation du fer et du manganèse

Les eaux de surface peuvent être riches en fer et en manganèse lorsque lors concentration en oxygène dissous est faible ou nulle

Il faut noter que le fer et le manganèse sont stables en présence d'oxygène dissous uniquement sous forme de Fe3+ et de Mn4+. Puisque sous ces formes le fer et le manganèse ont tendance à précipiter, les concentrations en Fe3+ et Mn4+ ne peuvent pas être élevées dans l'eau.

- 67 -

En conditions anaérobies, Fe2+ et Mn2+ sont stables et demeurent en solution; ils sont responsables des concentrations élevées de fer et de manganèse dans les eaux souterraines.

5.3- Complexes du fer et du manganèse Le fer et le manganèse ne sont pas uniquement présents dans l'eau sous les formes Fe3+ et Mn4+. En effet ces métaux ont tendance à se combiner à d'autres substances et composés chimiques pour former des complexes minéraux et organiquesOn appelle complexe chimique: toute combinaison de deux atomes ou plus qui peuvent exister en solution. Exemple: OH- et SO4

2- sont des complexes minéraux.Les principaux complexes minéraux du fer et du manganèse sont: FeOH+, Fe(OH)3

- , MnOH+ et Mn(OH)3

- .

Dans les eaux naturelles, le fer et le manganèse ont une forte tendance à former des complexes chimiques avec les substances humiques (mélange de produits de décomposition et de sous produits de la matière organique générée par les plantes et les animaux). En présence de substances humiques, les concentrations en fer et manganèse sont plus élevées.

Les différentes formes d'existence du fer dans l'eau (Dégrémont 9ème édition 1989 Tome 2)

5.4- Procédés de déferrisation et de démanganisation

On peut réduire les concentrations de fer et de manganèse dissous dans l'eau par divers procédés: Oxydation Précipitation sous forme de carbonates Echangeurs d'ions

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Puisque l'oxydation reste de loin le procédé le plus économique et le plus facile de mise en œuvre. C'est ce qui explique qu'elle soit le procédé le plus utilisé dans les installations de traitement de production d'eau potable.

5.4.1- Procédé d'oxydation par l'oxygène Le fer et le manganèse peuvent être oxydés par différents produits chimiques

++ → 32 FeFe et ++ → 42 MnMn

Les formes Fe3+ et Mn4+ ont fortement tendance à se combiner à d'autres substances et à précipiter.

Oxydation par l'oxygène Les principales réactions qui ont lieu lors de l'oxydation du fer et du manganèse par l'oxygène sont les suivantes:

++ +↓↔++ HOHFeOHOFe 8(4104 222

++ +↔++ HMnOOHOMn 4222 2222

On constate que lors de ces réactions il y a production d'ions hydrogène, ce qui a tendance lorsque l'alcalinité est faible, à abaisser le pH.

Eléments Fer Manganèse O2 requis (mg/l)

H+ produit (mg/l)

Alcalinité consommée (mg de CaCO3 /l)

0,140

0,036

1,800

0,290

0,036

1,800

Des auteurs (Stumm et Lee en 1961) ont montré que la cinétique de l'oxydation du fer et du manganèse par l'oxygène était fonction du pH. Pour le fer les vitesses acceptables de réaction sont obtenues avec un pH au-dessus de 7. L'oxydation du fer par l'oxygène a lieu environ 4 fois plus rapidement à pH de 7,25 qu'à un pH de 6,50

Pour le manganèse des vitesses acceptables de réaction sont obtenues avec un pH au-dessus de 9,5.

On peut aussi oxyder le fer et le manganèse par d'autres oxydant que le chlore ou le permanganate de potassium.

Dans le cas des systèmes simplifiés, en cas de teneur élevée en fer et manganèse il faut prioritaire s'orienter vers l'oxydation par l'oxygène. Les techniques les plus simples sont celles qui utilisent l'oxygène de l'air: il s'agit de réaliser une oxygénation avec l'oxygène de l'air pour former des précipités de Fe(OH)3 et/ou MnO2 qui vont sédimenter dans une bâche (décanteur ). On peut être amené à améliorer l'élimination de ces précipités en installant un filtre à sable.

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On peut classer les procédés d'oxygénation par le mode de mise en contact des phases liquide et gazeuse. Par ruissellement (cascades) Pulvérisation dans l'air Injection d'air dans la masse liquide

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5.4.2- Procédés d'élimination biologique du ferDe nombreuses bactéries sont susceptibles d'oxyder biologiquement le fer, en le fixant à l'intérieur ou à l'extérieur de leurs gaines. Ces bactéries sont susceptibles de se développer dans des conditions où l'oxydation physico-chimique du fer n'est pas possible, par exemple:- Concentration en oxygène dissous: 0,2 à 0,5g/m3,- pH : 6,3,- Potentiel redox: 100mV- rH: supérieur à 14

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Une installation de déferrisation biologique comprend - un système d'aération ménagé (1)- un réacteur (4)- un système d'aération complémentaire (5) pour porter la teneur en oxygène à la valeur

convenable pour la distribution- une citerne d'eau de lavage(6)- une citerne d'eau traitée (7)- un ensemble de lavage (9) (10) et (11)

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6- BRECUEIL DE SUJETS D'EXAMENS

E.TS.H.E.R. 22ème Promo. 2ème Année 97/98 Date 11.11.97Examen n°1 A.E.P.(1&2) 2ème Partie avec documents 1 h 00 .... 10points

EXERCICE Le système d’alimentation en eau potable d’une ville est composé des ouvrages ci-après :

• une batterie de forages débitant ensemble 360 m3 / h• une bâche de stockage à l’entrée et à la sortie de laquelle s’effectuent les injections des

solutions des différents réactifs.• Un pompage de l’eau traitée vers un réservoir de stockage.On dispose d’une solution d’hypochlorite de sodium (eau de Javel) titrée à 25°

chlorométriques et d’un réactif de chaux pure à 80%.Pour couvrir les besoins de la ville qui s’élèvent à 7.200 m3 / jour les pompages ont lieu en débit continu :

• pour les forages de 0 h à 20 h ; pour les pompes d’eau traitée de 4h à 20 h

Les essais en laboratoire ont donné : • Pour 0,4 mg/litre de chlore ajouté on a au bout de deux heures 0,3 mg de chlore libre

résiduel /litre.

- 74 -

pour la désinfection on souhaite avoir 0,3 mg/l de chlore résiduel libre dans l’eau pompée vers le réservoir.

• Une dose de 10 mg de chaux pure /l permet la mise à l’équilibre calco-carbonique.

Qualités de l’eau brute : Eléments Concentration Eléments Concentration Eléments Concentration

CO2 libre 12 mg / l CO—3 0 mg/l HCO-

3 15 mg/lPH 6,2 CF : 0/100ml Fe+++ : 0,02mg/lMg++ 0,2 mg/l Ca++ : 51 mg/l

1. Proposer une solution simple pour diminuer la teneur en CO2 agressif ;2. A quoi sert essentiellement la chloration dans cette chaîne de traitement ?3. Pour une concentration de la solution mère de chaux que vous vous serez fixée, déterminez :

• le volume du bac pour sa préparation journalière et précisez les proportions de produit commercial de chaux et d’eau de dilution (masse de produit commercial - volume d’eau de dilution).

• le débit horaire de la pompe doseuse de chaux.4. Pour une concentration de la solution mère d’eau de Javel que vous vous serez fixée, déterminez :

• le volume du bac pour sa préparation journalière et précisez les proportions de solution commerciale de NaClO et d’eau de dilution (volume de solution commerciale de NaClO à 25° - volume d’eau de dilution).

• le débit horaire de la pompe doseuse.

Réservoir

Bâche de stockage

ETSHER 98-99 EXAMEN H.U (14pts) 2ème Partie date 20/11/9823ème Promotion Durée 1h 30mn Prof Bèga OUEDRAOGO

DOCUMENTS AUTORISES

EXERCICE Ι1°/ Le système d’Alimentation en Eau de l’ETSHER comporte essentiellement une filière Eau Potable composé:. d’un forage refoulant 5,5m 3/h dans un réservoir d’eau potable (en béton) qui alimente les dortoirs, bureaux et cuisine . et d’installation de désinfection à l’hypochlorite de calcium.

N.B. Le constructeur déconseille fortement de faire travailler la pompe doseuse en dessous de 10% de son plein régime.

On dispose d’un bac de 100 litres pour la préparation de la solution mère d’hypochlorite de calcium;L’hypochlorite de calcium disponible est titré à 65% de chlore La courbe représentative de l’étude de la demande en chlore est celle jointe

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On veut au terme de la désinfection un chlore résiduel libre de 0,4mg/lIl vous est demandé d’étudier les modalités pratiques de mise en œuvre de la désinfection pour une production journalière est de 82.5 m3.Vous donnerez: pour une autonomie de fonctionnement de un (01) jour et pour une concentration donnée (à votre choix) en chlore de la solution mère,

. le volume de la solution mère à préparer chaque jour;

. la masse de produit commercial d’hypochlorite de calcium à utiliser à chaque préparation

. le débit de fonctionnement de la pompe doseuse; indiquez le régime de fonctionnement de la pompe doseuse.

EXERCICE IIDimensionnez un dessableur pour 3600m3/h: l, L, h: proposez des dimensions constructives. Les particules de sable de diamètre ≥ 0,10cm doivent être arrêtées. La vitesse d’écoulement horizontale est égale à la vitesse horizontale critique d’entraînement de la particule déposée.

EXERCICE IIIUne usine de traitement d’eau de surface comporte les installations ci-après:- trois pompes en parallèle (fonctionnant une, ou deux ou trois à la fois) pour le refoulement des eaux brutes vers l’usine- deux pompes doseuses de coagulant fonctionnant une seule à la fois;- deux bacs de préparation de solution mère du coagulant: sulfate d’aluminium - un décanteur comportant une zone de coagulation floculation- une batterie de filtres.- des installations de dosage de chaux et de chloreL’exploitant rencontre les difficultés ci-après en traitement: La qualité de l’eau décantée est excellente quand deux pompes de refoulement d’eau brute sont

en marche; La qualité de l’eau décantée est mauvaise quand une seule pompe de refoulement d’eau brute est

en marche; La qualité de l’eau décantée est mauvaise quand trois pompes de refoulement d’eau brute sont

en marche;1°/ - Il vous est demandé de rechercher les causes et de proposer des solutions d’améliorationLes inspections des installations et l’exploitation des rapports techniques ont donné les informations ci-dessous.- Le régime de fonctionnement des pompes doseuses est calé à 60% en tout temps;- Pour la préparation de la solution mère de sulfate d’aluminium, deux sacs de 45kg sont dissous dans 1200 litres d’eau traitée (eau de dilution);- Les courbes d’étalonnage des pompes doseuses sont données par la figure en annexe;- Les débits de fonctionnement des installations de pompage d’eau brute sont

100m3/heure pour une seule pompe en marche, 180m3/ heure pour deux pompes en marche à la fois,250m3/ heure pour trois pompes en marche à la fois;

- Les vitesses de décantation restent dans les limites optimales dans les trois cas de pompage;- Les différents jar test donnent en moyenne les résultats ci-après:-

DOSE DE PRODUIT COMMERCIAL DE SULFATE D’ALUMINIUM (mg/l)N°echantillon N° 1 N° 2 N° 3 N° 4 N° 5 N° 6

30 40 50 55 65 75

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Floculation Mauvaise moyenne bonne Excellente Bonne MauvaisePH 8,0 7,7 7,5 7,1 6,0 5,0T °C 25 25 26 26 26 26Ca++(mg/l) - - - 60,0 - -CaCO3(mg/l) - - - 200,0 - -RS (mg/l) - - - 400,0 -

2°/ - En supposant qu’après filtration l’eau conserve les paramètres de l’échantillon N° 4a/ - l’eau traitée est-elle agressive? justifiez votre réponse.b/ - après un traitement à l’eau de chaux l’eau a un pH de 8,0. Recommandez-vous la

chloration avant ou après la chaulation? pourquoi?

ETSHER 99 - 2000 EXAMEN H.U N°1 - 2ème Partie (14pts) Date : 18/11/9924 ème Promotion Durée 2h 30 mn Prof Bèga OUEDRAOGO

DOCUMENTS AUTORISES

EXERCICE I1- On a trouvé pour une eau les résultats suivants en mg/lDonnées :

ANIONS CATIONSÉlément mesuré

Masse molaire(g)

Résultat(mg/l) Élément mesuré

masse molaire(g)

Résultat(mg/l)

Ca++ 40 76,5 HCO3- 61 345,3

Mg++ 24,3 22,3 SO4-- 96,1 10,3

Na+ 23 5,2 Cl- 35.5 2,4K+ 1 39 F- 19 0,07Fe++ 55,8 0,001Mn++ 54,9 0,001

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Donner les résultats en meq/l (faire le total des anions puis des cations ) 2 - Avant la mise en consommation de l’eau d’un nouveau forage (équipé de pompe manuelle), quelles sont les analyses recommandées ? 3 - A l’aval d’un décanteur de 500 m3/h (débit constant ) existe une batterie de quatre filtres de 18 m2 chacun ( 6x3 ) de vitesse maximale admissible 8,50 m/h.Les exploitants vous font remarquer qu’au moment du lavage d’un filtre, on constate un dysfonctionnement des autres.. Donner les raisons de ce dysfonctionnement.. Donner une solution technique optimale de réalisation à faire pour résoudre le problème de dysfonctionnement au moment du lavage d’un filtre (le débit de décantation ne saurait être modifié).

4 - Vous disposez d’un dessableur pour un débit de 200 m3/h : Longueur = 0,66 m ; largeur = 0,33 m.Le tirant d’eau mesurée en fonctionnement est de 0,55 mDans ces conditions, quelles sont les particules que le dessableur retient ?

EXERCICE IILe système d’Alimentation en Eau de l’ETSHER comporte essentiellement deux filières:- Une filière Eau Potable composé:. d’un forage refoulant 5m 3/h dans un réservoir d’eau potable (en béton) qui alimente les

dortoirs, bureaux et cuisine . et d’installation de désinfection à l’hypochlorite de calcium.

-.Une filière Eau d’arrosage composé d’un puits refoulant 7m3/h dans un réservoir métallique. Un by-pass permet de refouler directement dans le réservoir en béton.On dispose d’un bac de 140 litres pour la préparation de la solution mère d’hypochlorite de calcium;L’hypochlorite de calcium disponible est titré à 65% de chlore actifLa courbe représentative de l’étude de la demande en chlore est celle jointe (courbe identique pour le forage et le puits). On veut au terme de la désinfection un chlore résiduel de 0,4mg/l

Il vous est demandé d’étudier les modalités pratiques de mise en œuvre de la désinfection dans les situations ci-après.

1°/ Période d’octobre à février : la production journalière est de 80 m3 et seul le forage est sollicité.Vous donnerez:, pour une autonomie de fonctionnement de un (01) jour et pour une concentration en chlore de 4g /l pour la solution mère.

. le volume de la solution mère à préparer;

. la masse de produit commercial d’hypochlorite de calcium à utiliser à chaque préparation

. le débit de fonctionnement de la pompe doseuse; indiquez le régime de fonctionnement de la pompe doseuse.

2°/ En période chaude -mars à juin)-, les besoins en eau potable de l’école sont de 94m3/h. Le forage de la filière eau potable ne pouvant être exploité au-delà de 16 heures par jour, c’est le puits de la filière d’arrosage qui, en fonctionnement simultané durant 2heures va apporter les 14m3 supplémentaires.

Pendant cette période chaude, quelles sont les instructions que vous donnerez à l’opérateur?. régime de fonctionnement de la pompe doseuse pendant le fonctionnement simultané du

forage et du puits;

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. le volume de solution mère à préparer si l’on souhaite garder l’autonomie de fonctionnement de un (01) jour.

ΙΙ PROBLEMELe système d’alimentation en eau potable de OUAHIGOUYA est composé:

.d’une batterie de six forages équipés de groupes électropompes immergés refoulant dans une bâche. Le débit moyen d’alimentation de la bâche est de 112,5m3 /h. Les groupes électropompes dans les forages fonctionnent indépendamment. Ces différents fonctionnements sont régis par les niveaux d’eau dans les différents forages.

.d’installation de pompage refoulant l’eau de la bâche dans un réservoir de distribution à raison de 150m3 /h pour couvrir des besoins en distribution de 2700m3 /jour.

Pour le test de chloration l’on a procédé de la manière suivante :. 500 mg d’hypochlorite de calcium titré à 60% de chlore sont dissous dans un litre d’eau distillée.. 1ml , 2ml, 3ml, 4ml, 5ml, puis 6ml de la solution ci-dessus sont introduits dans six béchers différents;Ces bèchers contiennent chacun 1 litre d’eau de forage (les eaux des forages ont les mêmes caractéristiques physico-chimiques et bactériologiques).

Les mesures de chlore résiduel libre dans les différents béchers après 15 minutes puis 2 heures sont consignées dans le tableau ci-dessus.

Tableau de test de chloration dans des béchers de 1 litre donne les résultats suivants :Béchers n° 1 2 3 4 5 6dose introduite( ml ) 1 2 3 4 5 6chlore libre après 15 mn (mg/l) 0,2 0,4 0,7 1,0 1,2 1,6Chlore libre après 2heures (mg/l) 0,0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5

1°/ Reproduire sur un graphique les données les données les plus significatives du test de chloration : en abscisse les doses de chlore introduit en mg/l et en ordonnée les chlores résiduels mesurés en mg/l.2°/ . Déduire du graphique la dose de traitement en chlore qui donnerait 0,2mg/l de chlore résiduel libre;. donner la masse journalière d’hypochlorite de calcium titré à 70 % de chlore nécessaire à la désinfection de la production journalière. 3°/ . Pour une concentration de 5g de chlore par litre de la solution mère, donner le volume journalier (de solution mère) à préparer.. On dispose d’une pompe doseuse qui, dans les conditions présentes de fonctionnement injecte en plein régime 20,0l/h. A quel régime devrait on faire travailler cette pompe doseuse. . situer par rapport à la bâche le point recommandé pour l’injection du chlore.4°/ Pour les approvisionnements, les fournisseurs proposent :

. de l’hypochlorite de calcium titré à 70% de chlore ; 5 000 000 FCFA la tonne

. de l’hypochlorite de calcium titré à 60% de chlore ; 4 296 000 FCFA la tonne

Quel est le produit qui offre le coût de désinfection le moins cher ? justifier la réponse.

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ETSHER / 26ème Promotion Examen H.U Date : 15 novembre 2001 Durée : 2 H30mn 2ème partie 14 points Documents autorisés

EXERCICE IA l’aval d’un décanteur, il est installé deux filtres ouverts rapides.(épaisseur du massif filtrant : 0.80m ; hauteur d’eau au-dessus du massif : 0.50m)

• Le débit de production d’eau décantée est de 90m3/h.• Les filtres ont chacun les dimensions de 3.00m x 3.60m• Le débit d’eau décantée est équitablement réparti sur les deux filtres.

Suite à un accroissement de la demande en eau la disposition de plaques lamellaires dans le décanteur a permis de porter sa capacité de production d’eau décantée à 140m3/h.

1°/ Donnez et analysez les paramètres initiaux (90m3/h) de fonctionnement et d’exploitation des filtres.

2°/ Quelles dispositions supplémentaires préconisez-vous au niveau de la filtration suite à l’accroissement du débit d’eau à filtrer ? Si des ouvrages supplémentaires devraient être réalisés ils seraient aussi réduits que possible pour minimiser leur coût.Donnez et analysez les nouveaux paramètres de fonctionnement et d’exploitation.Le constructeur recommande qu’en fonctionnement normal, les vitesses de filtration n’excèdent pas 8,00m/h

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EXERCICE IIDans une unité de production d’eau potable l’eau est filtrée à un débit de 300m3 /h pour des besoins de 6000m3 / jour et est stockée dans une bâche puis refoulée au même débit vers les réservoirs de distribution. L’eau filtrée a un pH de 5,5.. La mise à l’équilibre calcocarbonique nécessite un apport de 10mg de chaux par litre d’eau filtrée. Le pH de l’eau atteint alors 7,5. La mise à l’équilibre calcocarbonique se fera à l’eau de chaux.

. L’étude de la demande en chlore montre qu’il faut 2,5 mg de chlore par litre d’eau filtrée à désinfecter pour avoir 0,2mg de chlore libre résiduel par litre. La désinfection se fait à l’hypochlorite de sodium titré à 40° chlorométriques (à l’issue de la désinfection le chlore résiduel souhaité est 0.2mg/litre).

1°/ Il vous est demandé d’étudier les conditions d’installation des ouvrages de mise à l’équilibre calcocarbonique.. Débit horaire de lait de chaux concentrée à 100g par litre à injecter dans le saturateur statique de chaux.. Débit horaire d’eau de mélange à envoyer dans le saturateur statique de chaux . Diamètre minimal d’un saturateur pouvant être installé.2°/ Il vous est également demandé d’étudier les conditions d’installation des ouvrages de désinfection à l’hypochlorite de sodium titré à 40° chlorométriques. . Volume journalier nécessaire d’hypochlorite de sodium. Débit horaire de solution diluée ( à 10g de chlore par litre) d’hypochlorite de sodium à injecter dans l’eau à désinfecter ; pour le calcul de la concentration de cette solution diluée vous prendrez en compte le volume de la solution d’hypochlorite de sodium titrée à 40° chlorométriques utilisée. . Indiquez les modalités de préparation du volume journalier de solution concentrée à 10g de chlore par litre : volume d’eau de dilution et volume d’hypochlorite de sodium.

3°/ sur un croquis très sommaire, indiquez le ou les points d’injection que vous préconisez pour le chlore et la chaux ; justifiez vos choix.

PROBLEME : DIAGNOSTIC D’UNE UNITE DE DECANTATION STATIQUEL’unité de décantation statique de Pouytenga a les caractéristiques géométriques représentées sur le schéma ci-joint. L’exploitant se plaint d’une mauvaise décantation.Il vous est fait appel pour une étude diagnostique du dysfonctionnement puis de recherche de solutions techniques (éventuels ouvrages supplémentaires à réaliser et/ou améliorations des conditions d’exploitation).

Les données d’exploitation sont :. Temps de fonctionnement : 15h par jour pour traiter 1800m3 . La floculation est excellente à la sortie du floculateur . Une pompe doseuse fonctionne à 80% de son plein régime. L’étalonnage de cette pompe a donné la courbe jointe.. Un bac de 1200 litres pour la préparation de solution de coagulant - 100g de sulfate d’aluminium par litre de solution -. . Pour un débit d’eau à traiter compris entre 80 et 125 m3 /h l’application de la présente dose de traitement en sulfate d’aluminium donne la même qualité de floculation.

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ETSHER 01- 02 EXAMEN H.U (14pts) 2ème Partie date 04 /05/0227ème Promotion Durée 2h 30 Prof : Bèga OUEDRAOGO

DOCUMENTS AUTORISESEXERCICE ILa prise sur la rivière Comoé est suivie d’un canal trapézoïdale en béton transportant 7200m3/h sur 10 km puis par deux conduites forcées DN 1000mm. Dans un souci d’éviter des dépôts de sable et de graviers dans les conduites, il est construit un dessableur pour retenir les particules de granulométrie de taille égale ou supérieure à 0,02cm.Donnez les dimensions théoriques d’un dessableur pouvant assurer la fonction ci-dessus ; Proposez des dimensions constructives et vérifiez que les plus petites particules déposées au fond du dessableur ne seront pas transportées. Quelles autres dispositions prendrez vous à la sortie du dessableur, juste avant l’entrée dans les conduites, pourquoi ?

EXERCICE IILe tableau ci-dessous présente les ouvrages de décantation et de filtration de l’usine de production d’eau potable de Ouagadougou.1- Complétez le tableau (calcul des vitesses de décantation et de filtration) et commentez les

valeurs trouvées.

2- La lecture des différents rapports techniques et du journal d’exploitation ne fait ressortir aucune anomalie de fonctionnement liée à la décantation ou à la filtration.

Dans ces conditions, se basant sur l’expérience de l’ONEA, quelles valeurs maximales recommanderiez-vous sans risques de disfonctionnement pour les vitesses d’exploitation pour la décantation et la filtration? justifiez vos réponses ; reproduisez et remplissez le tableau ci-dessous : en déduire les capacités maximales de décantation et de filtration de l’usine.

UNITE DECANTATION FILTRATIONVitesse(m/h) Q(m3/h) Vitesse(m/h) Q(m3/h)

STATIQUE

DEGREMONT Accélator

- 83 -

PulsatorDANOISEAccélator (au nombre de deux )

DIWYDAGPulsator (au nombre de deux )

TOTAL

- 84 -

NOM PRÉNOMS

UNITE

Qe (m3 /h)Débit d’exploitation

DECANTATION FILTRATIONDimensions (m)(D, H) ou (L, l, H)

Vitesse (m/h) de décantation

n filtres de L(m) l(m)

Vitesse (m/h) de filtration

OBSERVATIONS

I STATIQUE 200 L = 30,00l = 8,00H = 3,50

n = 2L = 6,00l = 3,00

II DEGREMONT

Accélator

Pulsator

200

400

D = 8,00

L = 13,00l = 9,70H = 6,00

n = 3L = 6,00l = 3,00

n = 4L = 6,00l = 3,00

III DANOISE (Candy)

Accélator (au nombre de deux)

300 x 2 D = 12,50 n = 4 x 2L = 5,00l = 3,00

IV DIWYDAG

Pulsator (au nombre de deux ) 400 x 2 L = 14,00

l = 14,50H = 5,00

n = 3x 2L = 6,75l = 2,75

- 85 -

EXERCICE IIILe système d’alimentation en eau potable d’une ville est composé des ouvrages ci-après : une batterie de forages débitant ensemble 360 m3 / h une bâche de stockage à la sortie de laquelle s’effectue l’injection de la solutions de

désinfectant Un pompage de l’eau traitée vers un réservoir de stockage.On dispose de l’hypochlorite de calcium Ca (ClO)2 : titré à 70% de chlore.Pour couvrir les besoins de la ville qui s’élèvent à 7200 m3 / jour les pompages ont lieu en débit continu : pour les forages de 0 h à 20 h pour le pompage de la bâche au réservoir de distribution de 4h à 22 h

Les essais en laboratoire ont donné : Pour 0,4 mg/l de chlore ajouté on a au bout de une heure 0,3 mg de chlore libre résiduel /l :pour la désinfection on souhaite avoir 0,5mg de chlore résiduel libre /litre d’eau pompée vers le réservoir : les rapports d’exploitation montrent que dans ces conditions de traitement de désinfection il est observé en extrême bout de réseau 0,2mg de chlore libre.

Qualités de l’eau brute :Eléments Concentration Eléments Concentration Eléments Concentration

CO2 libre 12 mg / l TAC (alcalinité)

200 mg de CaCO3 /l Résidu sec 200mg/l

PH 7,5 CT : 100/100ml Température 20° CTca 100mg de Ca++ /l CF : 50/ 100ml

4. Vérifiez par une méthode qui vous convient le caractère agressif de l’eau;Quelle relation ( < ou = ou > ) établissez-vous entre la teneur en CO2 libre de cette eau et son CO2 libre équilibrant ? 5. Quels peuvent être les objectifs de la chloration dans cette chaîne de traitement ?3. Pour une concentration de 5g d’hypochlorite de calcium par litre de la solution mère (solution à préparer dans un ou des bacs), déterminez : Le volume journalier de solution mère à préparer : précisez le volume d’eau de solution et

la masse d’hypochlorite de calcium. Le débit horaire de la pompe doseuse qui injecte la solution d’hypochlorite de calcium

dans la conduite allant de la bâche au réservoir . Des analyses effectuées en extrémité de réseau donnent pour l’eau pH = 7,5 et chlore libre

résiduel 0,2mg/l : donnez la teneur en chlore actif résiduel libre.

Ca(ClO)2

Réservoir Bâche de stockage

(d’eau de forage)

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ETSHER 2003-2004 EXAMEN H.U: EC date 15 /06 /0429ème Promotion Durée 3h 00mn Prof Bèga OUEDRAOGO

Etude du renforcement de la capacité du système d'AEPde la ville de Dori pour l'horizon 2020.

Pour l'AEP de la ville de Dori il est actuellement exploité des eaux souterraines au travers de forages dont les débits n'excèdent guère 5m3/ heure. Aussi il est décidé le recours à des eaux de surface par la construction d'un barrage sur la rivière Yacouta à 12km à l'est de la ville. Au terme de la réalisation de ce projet, l'exploitation des eaux souterraines serait abandonnée. Il vous est demandé l'étude des nouveaux ouvrages à réaliser:1- Capacité minimale de stockage de la retenue sachant que 65% des volumes

stockés sont perdus par évaporation et par infiltration;2- Dimensions d'un décanteur statique à écoulement horizontal: surface de

décantation puis Longueur et largeur; volume de décantation; volume de boue, puis volume total.

- Temps de fonctionnement de l'unité de production d'eau potable: 20 heures par jour de pointe

- Vitesse de décantation: prendre la vitesse maximale recommandée- Le rapport L/l sera pris égal à 3- Temps de séjour: prendre le temps minimale de séjour recommandé

3- Dimensions et caractéristiques des filtres: Surface totale de filtration, dimensions Lxl d'un filtre et nombre de filtres; hauteur et granulométrie du massif filtrant etc….

- Il sera réalisé des filtres rapides ouverts lavables à l'air et à l'eau de Type AQUAZUR T. à plancher béton et collecteur de soufflerie.

- La vitesse de filtration sera la vitesse maximale autorisée pour ces types de filtres

4- Dimensionner pour 150m3/h la conduite (PVC pression DIN 8062/ISO 161 CLASSE 5 ) reliant la bâche d'eau traitée au réservoir de distribution; il sera retenu le plus petit diamètre commercial qui respecte la condition de Flamand; quel est l'inconvénient majeur lié à ce choix par rapport aux autres possibilités?L = 12 000m; Ks = 115; Pertes de charge singulières = 10% des pertes de charge linéaires; a, vitesse de propagation de l'onde = 400m/s.

Le choix de la CLASSE 5 est elle justifiée? Argumenter la réponse.

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5- Diamètre de la conduite (PVC pression DIN 8062/ISO 161 CLASSE 4, Ks 115) de distribution reliant le réservoir au réseau de distribution. Il est souhaité une pression minimale de 10m au nœud A de raccordement au réseau.

Le débit moyen horaire de consommation du jour de pointe sur l'ensemble du réseau est de 85m3/h; la conduite est longue de 2 500m. La côte minimale exploitable du réservoir est 274,00m et la cote au sol du nœud A est 258m. Les pertes de charge singulières seront négligées.

Données disponibles:- Selon le service de la météorologie à Dori les dernières pluies sont

observées le 30 septembre et les premières (qui provoquent des apports à la retenue) sont observées le 30 juin (tous les mois seront pris à 30 jours).

- Population du centre ville au recensement de 1996: 12 890 habitants- Taux annuel d'accroissement de la population -selon le Schéma Directeur

d'Aménagement et d'Urbanisme- : 3,5% - Besoin moyen de la population -suivant le plan de développement de

l'ONEA-: 40 litres par jour et par habitant- Besoin moyen du cheptel: 15% des besoins moyens journaliers de la

population: Dori est une ville où l'élevage urbain est développé; toute fois la présence d'un lac atténue la pression du bétail sur le système d'AEP de la ville.

Cpj Pertes sur l'ensemble du système

Cph

1,5 20% des besoins 2,5

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Filtre

Décanteur

Cote remplissage = 279,00m Réservoir Zmine = 274,00m

ZTN en A = 258,00mCote de plan d'eau = 199,00 Bâche d'eau filtrée

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Année 2003 - 20041er Partiel : coefficient 0,75; durée 2h 00mn; Documents autorisés

EXAMEN D'AEC

Le village de Ansoua d'une population de 4 000 habitants au recensement de janvier 2004, est alimenté en eau au travers de 6 forages équipés de pompe à motricité humaine.

La demande actuelle en eau du village est de 80m3/j pendant la période chaude -jour de pointe- pour la couverture complète des besoins en eau de la ville. A cette époque il n'existe pas d'autres points d'eau en dehors des forages ci-dessus où l'eau est gratuite.

Malgré ces six forages, le village connaît des difficultés d'approvisionnement en eau en période chaude: longue file d'attente, fonctionnement parfois nocturne.

1- Donner les raisons de ces difficultés d'approvisionnement -chiffres à l'appui-

Les fiches d'analyse des eaux des forages existants donnent les informations consignées dans le tableau ci-dessous.

Forage F1 F2 F3 F4 F5 F6 Débit Max (m3/h) d'exploitation

15 1,0 2,5 6,0 6,5 4,0

Coliformes totaux (N/100ml)

5 10 10 15 15 7

Coliformes fécaux (N/100ml)

0 0 0 0 0 0

Manganèse 2,00 1,00 0,05 0,25 5,50 0,20Fer (mg/l) 5,00 3,00 0,20 0,30 7,50 0,25Arsenic (mg/l) 0,005 0,001 0,001 0,000 0,000 0,000PH 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5TAC Eqg/l 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006Ca++mole/l 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001Résidu sec mg/l 600 600 600 600 600 600T° C 25 25 25 25 25 25Turbidité UNT 4 5 5 4 4 5

Les populations se plaignent d'usures très fréquentes des tuyaux en acier galvanisé équipant les forages et des taches observées sur les vêtements lors des lessives. 2-Interprétation des résultats d'analyse

- Donner une (ou des) raisons des usures répétées des tuyaux en acier galvanisé; justifier votre réponse avec des données quantitatives.

- Donner une (ou des) raison (s) des taches observées sur les vêtements après la lessive.- Par rapport aux directives de qualité pour l'eau de boisson de l'OMS que dire de la

qualité micro biologique et biologique de l'eau de ces différents forages?

90

3-Si l'on opte de renforcer le système existant par la création de nouveaux forages équipés de pompe à motricité humaine, combien de nouveaux forages faudrait-il en créer pour couvrir la demande en eau du village pour l'horizon 2014? A quel débit minimal peut-on déclarer ces nouveaux forages positifs? Pourquoi?Le taux d'accroissement de la population est de 2,5% par an. Il est souhaité que la demande en eau du village soit couverte au plus en 10 heures d'exploitation des forages équipés en pompes à motricité humaine. La demande spécifique en eau reste constante jusqu'en 2014.

4- Il a été décidé de mettre en place un système simplifié d'AEP; Aussi le forage F1 sera récupéré à cet effet; il sera désormais équipé d'un groupe électropompe immergé. Proposer une filière de traitement pour l'eau avant sa mise à la consommation en indiquant les points d'injection des réactifs nécessaires.

5- Lors d'un contrôle de qualité de l'eau sur un réseau de distribution il ressort entre autres les données ci-après:pH = 8,0Température: 20° CChlore libre résiduel: 0,4mg/litre Donner la concentration en chlore libre actif de cette eau puis commenter.

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CORRECTION DE L'EXAMEN D'AEC du 18 03 041- Une pompe à motricité humaine ne livre guère plus de 0,80 à 1,0m3/hLe temps nécessaire pour couvrir la demande en eau

6180 nécessaire temps

0,80x680

x≤≤ On voit qu'il faut entre 13,33 et 16,67 heures

d'exploitation des forages pour couvrir la demande du jour de pointe en eau du village.

2- Interprétation des résultats d'analyseDes usures répétées des tuyaux en acierLa valeur 6,5 du pH fait suspecter des eaux agressives qui s'attaquent aux revêtements intérieurs des conduites métalliques en acier galvanisé. L'équilibre chimique de ces eaux avec les conduites n'étant réalisé si l'eau a un potentiel redox plus élevé que les canalisations avec lesquelles elles sont en contact (du fait de la disparition de la couche protectrice) il s'installent des phénomènes de corrosion. Les forages devraient être équipés en tuyaux en PVC ou PEHD ou en acier inoxydable.Ici la méthode de Larson et Buswell nous donnent un pH d'équilibre de

[ ] [ ] 33,7)006,0()001,0(011,8121,10'pK' 2 =−−−=−−−= ++ LogLogTACLogCaLogpKpHs s

Le pH de l'eau est inférieur au pH d'équilibre: c'ets la confirmation que l'eau est agressive.

Des concentrations excessives en fer et manganèse peuvent également conduire à des phénomènes d'attaque des conduites métalliques.

Des taches observées sur les vêtements après la lessiveLes concentrations en fer et en manganèse sont à l'origine de ces phénomènes. L'OMS recommande que les eaux de consommation (qui sont utilisées pour la lessive), les concentrations en fer et en manganèse n'excèdent pas respectivement 0,3mg/l et 0,1mg/lOr ici nous avons des concentrations qui sont plus élevées.

De la qualité biologique et micro biologique des eaux des différents foragesNous sommes en situation d'un système sans adduction. Dans ce cas l'OMS recommande 0CF/ 100ml et ne pas excéder 10 Coliformes / 100ml. Dans ces conditions les eaux des forges F4 et F5 seraient impropres à la consommation.

3-Renforcement des points d'eau existants La population en 2014 est de tshabix tan5120025,14000 10 =

La demande en eau serait de 34,1025120400080 mx = /jour

- Sur la base d'une exploitation de 0,80m3/h et à raison de 10 heures par jour il faut

8,121080,04,102 =

x Il faut 13 forages donc il faut réaliser 7 autres forages.

- Sur la base d'une exploitation de 1,0m3/h et à raison de 10 heures par jour il faut

24,10100,14,102 =

x Il faut 11 forages donc il faut réaliser 5 autres forages.

Ces nouveaux forages seront déclarés positifs pour des débits ≥ 0,80m3/h

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4- Filière de traitement pour les eaux du forage F1Les eaux de ce forage,

- Sont agressives, donc contiennent un CO2 libre au-dessus du CO2 d'équilibre. Il faut un traitement qui vise à ramener le pH de 6,5 au PH d'équilibre 7,33. Cela peut être fait par une aération à l'entrée du réservoir; si cette technique simple d'aération ne suffit pas, alors il faut procéder à un ajout d'une base; la chaux est généralement utilisée.

- Contiennent du fer et du manganèse en excès: l'aération préconisée ci-dessus participerait grandement à une diminution significative de la teneur en fer et en manganèse.

- Impropres à la consommation (confères directives de qualité des eaux de consommation pour les adductions avec distribution: 0CF/100ml et 0 coliformes /100ml. Il faut appliquer un traitement de désinfection pour l'élimination des coliformes mais aussi pour protéger l'eau au cours de son transport, stockage et distribution contre d'éventuelles pollutions (nécessité d'avoir un résidu de désinfectant)

5- Efficacité de l'action du chloreLa courbe de dissociation du chlore montre que pour un pH de 8,0 et pour une température de 20°C une proportion de 22% de HCLO qui est la forme active: Le chlore libre actif serait de 0,4x0,22= 0,088mg/litre. La chloration faite dans cette situation de pH élevé (basique) n'est pas efficace. Il faudrait ramener le pH entre 7 et 7,5 avant de faire la chloration.

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ETSHER 2003-2004 EXAMEN H.U: EF date 12/06/0429ème Promotion Durée 2h 00 Prof Bèga OUEDRAOGO

EXERCICE IDans une unité de production d’eau potable l’eau est filtrée à un débit de 300m3 /h pour des besoins de 6000m3 / jour et est stockée dans une bâche puis refoulée au même débit vers les réservoirs de distribution.

1- L’étude de la demande en chlore montre qu’il faut introduire 2,5 mg de chlore par litre d’eau filtrée à désinfecter pour avoir 0,2mg de chlore libre résiduel par litre. La désinfection se fait à l’hypochlorite de sodium titré à 40° chlorométrique (à l’issue de la désinfection le chlore résiduel souhaité est 0.2mg/litre).

Il vous est également demandé d’étudier les conditions d’installation des ouvrages de désinfection à l’hypochlorite de sodium titré à 40° chlorométrique. . Volume journalier nécessaire d’hypochlorite de sodium. Débit horaire de solution diluée ( à 10g de chlore par litre) d’hypochlorite de sodium à injecter dans l’eau à désinfecter ; pour le calcul de la concentration de cette solution diluée vous prendrez en compte le volume de la solution d’hypochlorite de sodium titrée à 40° chlorométrique utilisée. . Indiquez les modalités de préparation du volume journalier de solution concentrée à 10g de chlore par litre : volume d’eau de dilution et volume d’hypochlorite de sodium.

2- Les analyses faites sur des échantillons prélevés dans le réseau de distribution ont donné en autres les résultats ci-dessous:

PH 7,1T °C 25Ca++(mg/l) 60,0Dureté: CaCO3 (mg/l) 200,0Chlore libre (mg/l) 0,02Coliformes totauxN/100ml

5

Coliformes fécaux N/100ml 3Sodium (mg/l) 175Turbidité NTU 4RS résidu sec (mg/l) 400,0

De ces résultats, que peut - on dire de l'équilibre calco carbonique de cette eau? Commenter les conclusions. En rapport avec les directives de qualité pour l'eau de boisson (1985) de l'OMS quelles conclusions tire t on des qualités bactériologiques et physico chimiques de cette eau.

EXERCICE IIIDimensionnez un dessableur pour 3600m3/h: l, L, h: proposez des dimensions constructives. Les particules de sable de diamètre ≥ 0,10cm doivent être arrêtées. La vitesse d’écoulement horizontale est égale à la vitesse horizontale critique d’entraînement de la particule déposée.

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CORRECTION DE L'E.F. DU 12 JUIN 2004

Exercice IDemande en chlore = 2,5mg - 0,2mg = 2,3mg de chlore / litre Dose de traitement = 2,5mg de chlore par litre

Consommation journalière de chlore = 2,5g /m3 x 6000m3 = 15 000g soit 15kg Masse chlore dans un litre d'eau de javel titré à 40° = 40 x 3,17 = 126,8g

Volume journalier d'eau de javel titré à 40° = 15 000/ 126,8 = 118,29 litres

Volume journalier de solution de chlore concentrée à 10g de chlore /litre: 15 000g / 10g/l = 1 500 litres

Temps de fonctionnement par jour: 6 000m3 / 300m3/h = 20 heures

Débit de la pompe doseuse : 1 500 / 20 = 75 litres / heure

Pour la préparation de la solution de chlore concentrée à 10g de chlore par litre, il faut 118,29 litres d'eau de javel titré à 40° avec (1 500 - 118,29) = 1 381,71 litre d'eau filtrée (eau de dilution).

EXERCICE IIIDimensionnement du dessableurLe tableau de vitesse de chute corrigée des particules de sable (Dégremont) donne pour d ≥ 0,10cm :Vs = 0.11 m/s ; Vh = 0.60 m/s ; Q= 3600 m3/hLe temps de chute de la particule doit être inférieure ou égale au temps d’écoulement horizontal h/Vs ≤ L/Ve ⇒ L*l*h ≥ h/Vs ⇒ L*l ≥ Q/Vs généralement ( L = 2*l)

- Largeur:l ≥ (Q/(2Vs))0.5 Q = 3600 m3 /h = 1 m3/s l = (1/(2*0.11))0..5 = 2.13 m

- Longueur:L = 2l L = 2*2.13 = 4.26 m

- Hauteur:h = Q/(Vh*l) h = 1/(0.6*2.13) = 0.78 mLes dimensions minimales théoriques du dessableur sont donc: l=2.13 m ; L=4.26 m ; h=0.78 m

Dimensions constructives retenues; largeur = 2,50m ; Longueur = 5,00m; hauteur = 0,80m

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ETSHER 02 - 03 EXAMEN HU 2ème Partie (14 pts) date: 10/06/0328ème Promotion Durée 1h 30mn Prof : Bèga OUEDRAOGO-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Documents autorisésEXERCICE IIPour l'étude diagnostic d'un dessableur, on a trouvé une vitesse horizontale d'écoulement de 30cm/s et la vitesse de sédimentation doit être supérieure ou égale à 6,0cm/s pour que la particule atteigne le fond avant la sortie. Donner les tailles des particules de sable qui seront retenues. Qu'en est -il de la sécurité des ouvrages (tamis, pompes etc…) situés juste à sortie du dessableur.

EXERCICE II La population de Kongoussi est de 17 900 habitants au recensement général de la population de 1996. Les études socio-économiques font ressortir un taux d'accroissement constant de 3,50% de la population jusqu'en 2006 et de 4,5% de 2006 à 2015 (bitumage de la route et retour de retraités). L'ONEA exploite actuellement les eaux souterraines (09 forages) pour l'alimentation en eau de la ville. La multiplication des forages donc des équipement de pompage et d'adduction à travers la ville engendre des problèmes de gestion et d'exploitation.Aussi l'ONEA envisage de recourir aux eaux de surface. Le plan de développement de l'ONEA prévoit une consommation moyenne (sur la période couvrant octobre à juin) de 30 litres par jour et par habitant dans des centres semi urbain comme Kongoussi jusqu'à l'horizon 2015.

Les statistiques montrent que dans la zone, pour les retenues d'eau, les 2/3 vont à l'évaporation et à l'infiltration.

Qu'elle devrait être la capacité minimale de la retenue pour couvrir la consommation de la ville (entre deux apports) jusqu'en 2015 sachant que les derniers apports sont observés en fin septembre et les premiers le 30 juin.N.B. Tous les mois seront considérés ayant 30 jours.

EXERCICE III Vous êtes le responsable des installations de production d'eau potable de la ville de Koudougou. Les principales unités qui composent les installations sont: Un premier décanteur statique de Lxlxh = 13,00m x 5,00m x 2,90m non exploité (abandonné)

Un deuxième décanteur statique de Lxlxh = 20m x 6,40m x 2,90m non exploité (abandonné)

Un décanteur pulsator de capacité maximale 450m3/h exploité depuis sa mise en service en mai 2001. Jusque là sa seule production couvrait les besoins de la ville.

Depuis 2002 devant l'accroissement de la population et des consommations spécifiques ajouté à la dégradation du réseau de distribution (mauvais rendement) les besoins en production ont augmenté. Les études montrent que jusqu'en 2007 une production de 500m3/h couvrirait les besoins en consommation.Il est retenu la réhabilitation de décanteur (s) abandonné (s) en attendant la construction d'un pulsator prévue en fin 2007.1- Indiquer le ou les décanteurs à réhabiliter pour la couverture du déficit de production (votre choix doit

être le plus économique possible).2- Donner pour le ou les décanteurs retenus, les débits minimaux et maximaux d'exploitation recommandés 3- Donner pour un débit d'exploitation de 50m3/h les paramètres hydrauliques de fonctionnement.

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BIBLIOGRAPHIE

Mémento technique de Dégremont Mémento du gestionnaire de l'Alimentation en Eau et de l'Assainissement

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D cm 0,005 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,10 0,20 0,30 0,50 1,00Vc cm.s-1

0,2 0,7 2,3 4,0 5,6 7,2 15 27 34 47 74

Vc’ cm.s-1

0 0,5 1,7 3,0 4,0 5,0 11 21 26 33 -

Vc’’ cm.s-1

0 0 1,6 3,0 4,5 6,0 13 25 33 45 65

VI cm.s-1

15 20 27 32 38 42 60 83 100 130 190

Avec :d : diamètre de la particule de sable;Vc : vitesse de sédimentation pour fluide à vitesse horizontale nulle;Vc’ : vitesse de sédimentation pour fluide à vitesse égale à VI;Vc’’ : vitesse de sédimentation, pour fluide à vitesse horizontale de 0,30 m/s;VI : vitesse horizontale critique d’entraînement de la particule déposée.

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