Download - 23 mars 2010 Aperçu des techniques dépuration des eaux usées domestiques et industrielles 1 Aperçu des techniques dépuration 1- des eaux usées domestiques.

23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles 1

Aperçu des techniques d’épuration

1- des eaux usées domestiques dans le cas de systèmes d’assainissement collectifs et non collectisf

2- ainsi que des eaux usées industrielles


Quelles eaux à traiter ?


Eaux naturelles:• Eaux de surfaces (eaux douces)• Eaux souterraines (eaux douces)• Eaux de mer et eaux saumâtres

Eaux Potables Eaux Industrielles :• Eaux de chaudières• Eaux de refroidissement• Eaux de fabrication

Effluents Urbains Effluents industriels

Boues

«industrielles»Eaux Traitées Eaux traitéesBoues

«urbaines» TT

TT

T

T

T


Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau

1- Coagulation floculation

2- Précipitations chimiques

3- Décantation

4- Flottation

5- Filtration

6- Séparation par membranes

7- Centrifugation

8- Electrolyse

9- Fluidisation

10- Adsorption

11- Echanges d’ions

12- Oxydation et réduction

13- Neutralisation / reminéralisation

14- Echanges gaz - liquide



Matières en suspension

Matières colloïdales

Matières dissoutes



a) Coagulants minéraux : sels d’aluminium, sels de fer

1- Coagulation floculation (coagulants / floculants)

b) Adjuvants de floculation « naturels » :Floculants minéraux : silice activée, silicoaluminate …Floculants Organiques : alginates, amidons …

c) Coagulants organiques de synthèse & floculants organiques de synthèse (Polymères)

Procédés facilitant l’élimination des MES et des colloïdes en les rassemblant sous forme de flocs dont la séparation est ensuite effectuée par des systèmes de décantation, flottation et / ou filtration.



2- Précipitations chimiques

Elles sont principalement utilisées pour éliminer par insolubilisation un ou plusieurs composés minéraux qui gênent l’usage de l’eau, entres autres :

- la dureté (Ca++ et Mg++)- les métaux (effluents traitements de surface, eaux d emines, lixiviats d’hydrométallurgie …)- certains anions ( SO4

2-, PO43-, F- …)



3- Décantation

- Particules grenues (vitesse de décantation fixe, chutes indépendantes les unes des autres)

- Particules +/- floculées (tailles des flocs , vitesses de chutes )

- concentrations faibles décantation diffuse- concentrations plus élevées décantation piston- concentrations encore plys élevées décantation freinée

- Décantation à flux horizontal / à flux vertical- Décanteur rectangulaire / circulaire- Décanteurs lamellaires



3- Décantation



3- Décantation Lamellaire



3- Décantation



4- Flottation

- Flottation naturelle (déshuileur statique)

- Flottation assistée : particules naturellement flottables mais vitesse de séparation insuffisante utilisation d’air (ou d’air + réactifs industrie)

- moyennes bulles (2 à 4 mm dégraissage sommaire)

- fines bulles (quelques centaines de m à 1mm) dégraissage plus poussé

Procédé de séparation solide-liquide ou liquide-liquide qui s’applique à des agrégats dont la masse volumique est inférieure à celle du liquide qui les contient, ces agrégats étant au final recueillis sous forme d’écume (boues flottées) à la surface supérieure de l’appareil..



4- Flottation - suite

Flottation provoquée :

la masse volumique de la particule supérieure à celle du liquide est artificiellement réduite pour provoquer sa flottation on tire profit de l’aptitude qu’ont certaines particules solides à s’unir à des bulles de gaz (de l’air en général) pour former un attelage [particule-gaz]

- microbulles (40 à 70 m FAD Flottation à Air Dissous)

- production des microbulles par pressurisation d’eau et d’air

- zone de floculation + zone de mélange flocs / eau dépressurisée + chambre de flottation + zone de récupération de l’eau traitée par sous-verse



5- Filtration

Procédé de séparation dans lequel on fait percoler un mélange solide-liquide à travers un milieu poreux (filtre) qui idéalement retient les particules solides et laisse passer le liquide (filtrat)

- Filtration en profondeur (filtration sur lit granulaire capture / fixation / détachement)

- Filtres sous pression – lavables à l’eau seule / lavables par air et eau simultanés / successivement à l’air et à l’eau

- Filtres ouverts

- Filtration avec formation de gâteau (filtration sur support)

- Tamisage (macro : 0,15 à 2,5 mm micro : 25 à 150 m

- Filtres toiles (filtres presses – filtres à bandes)

- Filtration sur membranes

Biofiltres



6- Séparation par membranes

« Filtration avec formation de gâteau - filtration sur support »

Bioréacteurs à membranes

0,035



7- Centrifugation

Procédé de séparation qui utilise l’action de la force centriguge pour provoquer la décantation accélérée des particules d’un mélange solide-liquide.

- Culot de centrifugation = sédiment- Liquide surnageant = centrat ou centrifugat



8- ElectrolyseRécupération des métaux

9- FluidisationFiltres et réacteurs biologiques en lit fluidisé, sécheurs et fours en lit fluidisé

10- Adsorption Propriété de certains matériaux de fixer à leur surface des ions ou des molécules de manière plus ou moins réversible – Charbon actif

11- Echanges d’ionsDéminéralisation Eaux de process




Réactions chimiques d’échanges d’électrons et de protons (H+)


Eaux de process



Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau

1- Cultures bactériennes / substrats / bioréacteurs (+ solutions extensives)

2- Cultures bactériennes aérobies

Cultures libres

Cultures fixéesLits bactériensFiltres biologiquesAutres

3- Cultures bactériennes anaérobies



1.1- Cultures bactériennes = biomasse

Voie aérobie : C6H6O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + énergie+

Voie anaérobie : C6H6O6 3CO2 + 3CH4 + énergie-

Processus de dégradation de la matière carbonée plus lent mais taux de génération des germes moins rapide donc moins de boues

1.2- Substrats Eléments majeurs : C, H, O et NEléments mineurs : P, K, S et MgVitamines, hormones, éléments traces …



1.2- Substrats Caractérisation de la pollution carbonée : DBO : Demande Biochimique en Oxygène (DBO5 DBO21 ultime)DCO : Demande chimique en OxygèneCOT : Carbone Organique TotalRapport DCO/DBO5 > 3 significatif d’un effluent non domestique

Pollution azotée : azote organique = protéines, urée en grande partie hydrolisé en NH4+



1.3- Bioréacteurs Principe = Optimiser ce qui se passe à l’état naturel (cas type d’une rivière)Procédés intermédiaires avec les procédés dits extensifs = lagunages



Procédés intermédiaires avec les procédés dits extensifs = lagnages



2- Cultures bactériennes aérobies Cultures libres



2- Cultures bactériennes aérobies - Cultures fixées




– Lits bactériens



2- Cultures bactériennes aérobies - Cultures fixées - Biofiltres



2- Cultures bactériennes aérobies - Cultures fixées - Mixtes



3- Cultures bactériennes anaérobies

Digestion


Traitements tertiaires - Désinfection

- Oxydation et désinfection par le chlore / dioxyde de chlore-

- Oxydation et désinfection par l’ozone

- Désinfection par les UV

- Cas particulier des membranes


Traitement des boues

Problématiques

Boues primaires / Boues primaires physico-chimiques

Boues biologiques (secondaires)

Boues mixtes

Caractère organique ou minéral (+/- stabilisation)

MS (MES + M solubles) / MES / pertes au feu / MV ≈ MO

Caractère hydrophile ou hydrophobe (eau +/- liée au MES)

Boues liquides / Boues déshydratées (pâteuses, pelletables) Siccité des boues



Deux objectifs majeurs :

1- Réduction du pouvoir fermentescible (stabilisation)

- Digestion anaérobie

- Stabilisation aérobie (thermophile pour être efficace, compostage)

- Stabilisation chimique (post chaulage sur cake pour effet prolongé)

- Séchage (siccité de 65-75% parfois suffisante mais 90% préférable)

- Incinération, co-incinération



Deux objectifs majeurs :

2- Réduction des volumes (élimination de l’eau +/- liée aux MES)

- Epaississement plus ou moins poussé (conditionnement)Statique Dynamique (flottation, égouttage, centrifugation)

- Déshydratation par voie mécanique (conditionnement)Filtration (filtres à bandes presseuses) 15 à 28 %Centrifugation 19 à 36 %Filtration (filtres presses) 31 à 40 %

- Déshydratation par voie thermique



Traitements des boues déshydratées

1- Compostage

2- Séchage

3- Destruction thermique (traitement des gaz / fumées)

- incinération dédiée (800 – 850 °C)

- pyrolise (pas d’air) et thermolyse (absence de tout oxygène) (+/- 500°C)

- coincinération

4- Oxydation par voie humide (OVH) (220 à 320 °C - 40 à 110 bar)


Filière Air

1- Ventilation

2- Désodorisation

2.1- Traitement physico-chimique en tour de lavage- lavage à l’acide élimine les composés azotés (ammoniaque)

- lavage à l’hypochlorite de sodium (javel) élimine les composés soufrés réduits (H2S), sulfures organiques, mercaptans

- lavage à la soude (NaOH) fixe les acides gras volatiles, les soufrés réduits et le chlore résiduel

2.2 Traitement par charbon actif (adsorption) uniquement pour faibles débits et faibles charges

2.3 Traitement biologique (par bactéries)


Filière Air

2- Désodorisation

2.1- Traitement physico-chimique en tour de lavage


Divers

1- Stockage et distribution des réactifs

2- Instrumentations / contrôles / commandes


Processus industriels et traitements des effluents correspondants

1- Industrie agroalimentaire

2- Industrie des pâtes et papiers

3- Industrie du pétrole

4- Centrales thermiques

5- Industries chimiques

6- Industries textiles

7- Industrie sidérurgique

8- Industrie métallurgique et hydrométallurgique

9- Traitements de surface

10- Industrie automobile et mécanique

11-Industries minières


FIN



8- Electrolyse



9- Fluidisation



10- Adsorption



11- Echanges d’ions