La conductivité électrique de l’eau

La conductivité électrique de l’eau

Traitement primaire

Les procédés du traitement primaire sont physiques, comme la décantation plus ou moins poussée éventuellement physico-chimiques. Le traitement primaire est adapté pratiquement dans les stations de traitement des eaux, il a pour but objectif :
 D’éliminer les matières flottantes.  D’éliminer une fraction des matières colloïdales [23].

Traitement secondaire

La coagulation –floculation

La coagulation-floculation est un procédé de traitement physico-chimique qui va permettre de diminuer de la quantité des matières en suspension. Son principe repose sur la difficulté qu’ont certaines particules à se décanter naturellement: les colloïdes[34]
La coagulation
La charge électrique et la couche d’eau qui entourent les particules hydrophiles et hydrophobestendent à éloigner les particules les unes des autres et, par conséquent, à les stabiliser dans la solution. Le but principal de la coagulation et de déstabiliser ces particules pour favoriser leur agglomération.
Cette agglomération est, généralement, caractérisée par l’injection et la dispersion rapide de réactifs chimiques. Ce procédé permet d’augmenter substantiellement l’efficacité des traitements ultérieurs (décantation et / ou filtration) [30].
Les coagulants utilisés
Les principaux coagulants utilisés pour déstabiliser les particules et pour produire un floc sont des électrolytes minéraux à poly cations. Les plus utilisés sont :
Le Sulfate d’Alumine Al2(SO4).14H2O.
L’Aluminate de Sodium NaAlO2.
Le Chlorure d’Aluminium AlCl3.
Le Chlorure Ferrique FeCl3.
Le sulfate Ferrique Fe2(SO4)3.
Le Sulfate Ferreux FeSO4.
Le Sulfate de Cuivre CuSO4.
Et le poly électrolytes.
Les produits les plus utilisés pour la purification des eaux sont les sels d’aluminium et de fer. On a longtemps pensé que ces sels libéraient des ions (Al3+) et (Fe3+) qui neutralisaient la force de la répulsion entre les particules colloïdales et favorisaient ainsi la coagulation. On sait maintenant que les mécanismes qui entrent en jeu sont plus complexes et que les produits d’hydrolyse des sels d’aluminium et de fer sont des coagulants plus efficaces que les ions euxmêmes [31].
La floculation
Après avoir été déstabilisées, les particules colloïdales ont tendance à s’agglomérer lorsqu’elles entrent en contact les unes avec les autres, pour former des micros flocs puis des flocs plus volumineux et décantables. Le taux d’agglomération des particules dépendde la probabilité des contacts entre les particules, ces derniers sont provoqués par la différence de vitesse entre ces particules.

Décantation

À la fin de cette étape, la décantation peut permettre de supprimer 63% (des matières en suspension).
Lors de la décantation, les particules, dont la densité est supérieure à l’eau, vont avoir tendance à s’accumuler au fond du décanteur sous l’effet de la pesanteur. Les particules seront éliminées du fond du bassin périodiquement. L’eau clarifié décanteur est ensuite redirigé vers un filtre

Les décanteurs

D’une façon générale, le dimensionnement consistera à déterminer deux paramètres principaux :
– La surface du décanteur qui sera d’autant plus grande que la vitesse de décantation soit faible ; – La profondeur du bassin qui déterminera le temps de séjour de la suspension dans le bassin. Ce temps devra être suffisant pour permettre la formation d’une b l’appareil[36].Lors de la décantation, les particules, dont la densité est supérieure à l’eau, vont avoir tendance à s’accumuler au fond du décanteur sous l’effet de la pesanteur. Les particules seront éliminées du fond du bassin périodiquement. L’eau clarifiée se situant à la surface du décanteur est ensuite redirigé vers un filtreD’une façon générale, le dimensionnement consistera à déterminer deux paramètres
La surface du décanteur qui sera d’autant plus grande que la vitesse de décantation soit
La profondeur du bassin qui déterminera le temps de séjour de la suspension dans le bassin. Ce temps devra être suffisant pour permettre la formation d’une b
Lors de la décantation, les particules, dont la densité est supérieure à l’eau, vont avoir tendance à s’accumuler au fond du décanteur sous l’effet de la pesanteur. D’une façon générale, le dimensionnement consistera à déterminer deux paramètresLa surface du décanteur qui sera d’autant plus grande que la vitesse de décantation soitLa profondeur du bassin qui déterminera le temps de séjour de la suspension dans le bassin. Ce temps devra être suffisant pour permettre laformation d’une boue au fond de

Filtration

But de filtration

La filtration est un procède physique destiné à clarifier un liquide qui contient des MES, en les faisant passer à travers un milieu poreux. Les solides en suspension ainsi retenus par le milieu poreux s’y accumulent ; il faut donc prévoir un nettoyage du filtre [37].

Types de filtrations

Il existe deux types de filtres à sable : le rapide et le lent. Le plus souvent, on utilise le filtre rapide. Lorsque l’on fait passer de l’eau floculée à travers ces filtres, ceux-ci retiennent le floc. Au fil des utilisations, les filtres se bouchent et doivent être rincés. L’eau de rinçage est alors récoltée dans un bassin de décantation dans lequel le floc se solidifie. Il peut ensuite être récupéré et jeté ou utilisé comme engrais.Lorsque l’on dispose d’assez de temps et d’une surface suffisante, on traite l’eau avec des filtres lents. Dans ce cas, c’est moins le filtrage physique que l’action biologique qui compte. Ces filtres sont constitués de différentes couches de sable, le plus épais étant en dessous et le plus fin au-dessus. Un tuyau est enterré à la base de ces couches et emporte l’eau ainsi traitéepour qu’elle soit désinfectée. Ce procédé donne une eau d’excellente qualité, comme le font peu d’autres procédés naturels.

 Filtration lente

Dans la filtration lente, la vitesse de filtration est comprise entre 10 et 80 centimètres par heure. A cette faible vitesse, les matières en suspension retenues dans les premiers centimètres d’épaisseur du filtre, constituent au bout de quelques jours une couche biologiquesiège d’une vie intense et capable d’arrêter les particules extrêmement fines et de retenir une très forte proportion des bactéries présentes dans l’eau à traiter (jusqu’à 99%). Ce type de filtre ne devient donc efficace qu’au bout de plusieurs jours ; il est de plus vulnérable aux populations microbiennes abondantes et aux poisons chimiques qui pourraient l’atteindre, ainsi qu’à d’éventuelles irrégularités de débit. D’autre part, la faible vitesse de filtration impose pour ces installations des dimensions importantes, et par suite un prix élevé.

 Filtration rapide

La vitesse de filtration est alors de l’ordre de 10 fois supérieure à celle des filtres lents (elle atteint en exploitation 6 mètres par heure soit environ 1.7 mm/s). À l’opposé du filtre lent, le filtre rapide est utilisable immédiatement, mais son encrassement en diminuant sa perméabilité et par suite son débit, rend très vite nécessaire (au bout de quelques heures à quelques jours, suivant la charge de l’eau) de le régénérer par un lavage.
Primitivement réalisé par un écoulement d’eau à contre-courant, le lavage des filtres rapides est maintenant effectué, toujours à contre-courant, par un écoulement simultané d’air et d’eau, qui brasse le sable et le nettoie de façon beaucoup plus homogène.
Les filtres rapides, d’un encombrement environ 10 fois inférieur à celui des filtres lents, sont de ce fait beaucoup moins onéreux et ont tendance à se généraliser.
Bien entendu, la décantation ou la filtration sont précédées, si nécessaire, d’une élimination des éléments grossiers par le moyen des grilles et de pré-filtres [29] ;

Table des matières

Introduction Générale
Chapitre I : Généralités sur l’eau
I.1 Introduction
I.2 Définition de l’eau
I.2.1 L’eau brute
I.2.2 L’eau potable
I.2.3 Lesparamètres de l’eau de consommation
I.2.3.1 Lesparamètres organoleptiques
A. La couleur
B.La turbidité
C. L’odeur et la saveur
I.2.3.2 Les paramètres physico-chimiques
A. Le pH (potentiel hydrogène)
B. La température
C. La dureté
D. La minéralisation et la conductivité
I.2.3.3 Les paramètres concernant les substances indésirables
I.2.3.4 Les paramètres concernant les substances toxiques
I.2.3.5 Les paramètres microbiologiques
I.3 Le cycle de l’eau
I.3.1 Le cycle proprement dit
I.3.2 La dynamique du cycle de l’eau
I.4 Les états physiques de l’eau
I.4.1 l’état liquide
I.4.2 L’état solide
I.4.3 L’état vapeur
I.5 Les propriétés de l’eau
I.5.1 Les propriétés physiques
I.5.1.1 La masse volumique
I.5.1.2 La viscosité
I.5.1.3 Les propriétés thermiques
I.5.1.3.1 La chaleur massique ou capacité thermique massique
I.5.1.3.2 Les chaleurs latentes (les enthalpies)
I.5.1.4 Les propriétés électriques
I.5.1.4.1 La constance diélectrique
I.5.1.4.2 La conductivité électrique de l’eau
I.5.1.5 Les propriétés optique
I.5.1.6 La tension superficielle
I.5.2 Les propriétés chimiques de l’eau
I.5.2.1 La polarité
I.5.2.2 L’effet solvant
I.6 Les ressources de l’eau dans la nature
I.6.1 Les eaux de pluies
I.6.2 Les eaux de surface
I.6.2.1 Les mers et les océans
I.6.2.3 Les eaux stagnantes
I.6.2.4 Les eaux de ruissellement
I.6.3 Les eaux souterraine
I.6.3.1 La nappe phréatique
I.6.3.2 Pollution des eaux souterraines
I.6.3.2.1 Principaux origines de la pollution des eaux souterraines
A. L’activité humaine : origine domestique
B. Les industries : origine industrielle
C. L’agriculture : origine agricole
I.6.3.2.2 Différents types de pollution des eaux souterraines
A. Pollution naturelle
B. Pollution agricole
C. Pollution industrielle
D. Pollution résidentielle
I.7 Conclusion partielle
CHAPITRE II : REPRESENTATION D’UNE STATION DE TRAITEMENT
II.1.Introduction
II.2.Définition d’une station de traitement
II .2.1.Les objectifs du traitement des eaux
A. La connaissance de l’eau à traiter
B. La définition des objectifs exacts du traitement
II.2.2.Fonctionnement d’une station de traitemen
II.2.2.1.Le relevage
II.2.2.2.Le prétraitement
II.2.2.2.1 Le dégrillage
II.2.2.2.2 Le micro tamisage
II.2.2.2.3Le Dessablage
A. But /utilisation
B. Principe
II.2.2.3 Traitement primaire
II.2.3.4Traitement secondaire
II.2.3.4.1 La coagulation–floculation
A. La coagulation
A.1 Les coagulants utilisés
B. La floculation
C. Décantation
C.1 Principe
C.2 Les décanteurs
II.2.3.5.Traitement tertiaire
A. Filtration
A.1 But de filtration
A.2 Types de filtrations
A.2.1 Filtration lente
A.2.2 Filtration rapide
B Désinfection
B.1 Principe
B.2 Différents modes de désinfection
B.3 Facteurs fondamentaux de la désinfection
B.4 Désinfectants
C. La déminéralisation
C.1 L’échange ionique
C.2 La distillation
C.3 Les procédés membranaires
C.3.1 L’osmose inverse
C.3.2 L’électrodialyse
II.3 Control au niveau du laboratoire
II.4 Conclusion
CHAPITRE III : LA COAGULATION FLOCULATION ET DECANTATION
III.1 Introduction
III.2 Détermination de la matière en suspension
III.3 Les colloïdes
III.3.1 Les différents types de colloïdes
III.3.2 Élimination des colloïdes
III.3.3 La théorie de la double couche
III.3.4 Le potentiel Zêta
III.4 La coagulation floculation
III.4.2 Technologie de la coagulation- floculation
III.4.2.1 Stratégie
III.4.2.2 La mise en œuvre de la coagulation floculation
III.4.3 La coagulation
III.4.3.1 Principe
III.4.4 Types de coagulation
III.4.4.1 Coagulation par neutralisation de charge
III.4.4.2 Coagulation par adhérence en mosaïque
III.4.5 Coagulants utilisés
A. Les sels d’aluminium
A.1. Le sulfate d’aluminium
B. Les sels de fer
III.4.5. Les modes de déstabilisation des particules colloïdales
A. Adsorption et neutralisation des charges
B. Emprisonnement des particules dans un précipité
C. Adsorption et pontage entre les particules
III.4.6. Paramètres affectant la coagulation
III.4.6.1 Effets de la températur
III.4.6.2 Effets du pH
III.4.6.3 Effets de l’alcalinité
III.4.6.4 L’influence des sels dissous
III.4.6.5 L’influence de coagulant utilisé
III.4.6.6 L’influence de l’agitation
III.4.6.7 L’influence de la turbidité
III.4.6.8 L’influence de la couleur
III.4.7 La floculation
III.7.1 Types
III.7.1.1 Floculation physique
III.7.1.2 Floculation péricinétique
III.7.1.3 Floculation orthocinétique
III.7.1.3 La floculation chimique
III.7.2 Floculant et processus de floculation
III.7.3 Les floculants utilisés
III.7.3.1 Les floculants minéraux
III.7.3.2 Floculants organiques
III.7.3.3. Les floculants synthèses
III.8. La décantation
III.8.1 Princip
III.8.2 Types de décantation
III.8.2.1 Décantation des particules discrètes
III.8.2.2 Décantation diffuse des particules floculées
III.8.2.3 Décantation freinée
III.8.2.4 La décantation en compression des boues
III.8.3 Les types de décanteur
III.8.3.1 Décanteur simple
III.8.3.2 Décanteur lamellaire
III.8.3.3 Décanteurs à tube
B. Décanteurs à lamelles
III.8.4 Problèmes liés à la décantation
III.8.5 La mise en œuvre de la clarification par coagulation-floculation et décantation
III.8.5.1 La clarification totale
III.8.5.2 La clarification partielle
III.8.6 Avantages et inconvénients de la décantation
III.9 Conclusion
CHAPITRE IV : DESCRIPTION DES BANCS D’ESSAI, MODE OPERATOIRE ET LES REACTIFS UTILISES
IV.1 Description des bancs d’essai
IV.1.1 Description du pilote TE600
A. Constitution
B. Opération
C. Liste des vannes
IV.1.2 Description du Jar-Test
IV.2 Matériels utilisé
IV.2.1 Appareillage de mesure
IV.2.1.1 Détermination de la turbidit
A. Principe
B. Mode opératoire
IV.2.1.2 Détermination de la conductivité
A. Principe
B. Mode opératoire
IV.2.1.3 Détermination de la température et du pH
A. Mode opératoire
IV.2 Mode d’opération expérimentale
IV.2.1 Etude expérimentale de la coagulation floculation décantation
IV.2.1.1 Les objectifs du travail
IV.2.1.2 La manipulation
IV.2.1.3 Mode opératoire d’essai sur le Jar-test
A. Mode opératoire de l’influence de la concentration de coagulant
B. Mode opératoire de l’influence de la concentration du floculant
IV.2.2.2 Mode opératoire de l’influence de la vitesse et de la durée d’agitation
A. Durant la coagulation
B. Durant la floculation
IV.2.2.3 Mode opératoire de la coagulation floculation et décantation sur le pilote
A. La coagulation floculation et décantation lamellaire co-courant
B. La coagulation floculation et décantation lamellaire contre-courant
C. La coagulation floculation et décantation classique
IV.3 Les réactifs utilisés
IV.3.1 le réactif coagulant
IV.3.2 Le réactif floculant
IV.3.3 La bentonite
IV.4 Préparation des solutions
IV.4.1 Préparation de la solution de coagulant
A. Calcul de la concentration de coagulant
B. Calcul de la masse du coagulant
C. Calcul du volume du coagulant
VI.4.2 Préparation de la solution de floculant
A. Calcul de la masse de floculant
B. Calcul du volume de floculant
IV.4.3 Calcul pour le bac d’alimentation
A. Calcul du volume du bac (V)
B. Calcul de la hauteur de l’eau à traiter
Chapitre V : RESULTATS EXPERIMENTAUX ET INTERPRETATIONS
V.1. Etude expérimentale de la coagulation-floculation et décantation
V.1.1. Introduction
V.1.2. Caractéristiques de l’eau utilisée
V.1.3.1 Effet de B.C.I sur la turbidité et le pH d’une eau salée
a. Effet de la B.C.I sur la turbidité
b. Effet de la B.C.I sur le pH
V.2. Résultats expérimentaux et interprétation
V.2.1 Détermination de la concentration optimale de coagulant
A. Effet de la concentration du coagulant sur la turbidité
B. Effet de la concentration de coagulant sur le pH
C. Effet de la concentration de sel sur la conductivité
V.2.2 Détermination de la concentration optimale de floculant
V.2.2.1 Effet de la concentration du Floculant sur la turbidité
V.2.3 L’influence de la durée et de la vitesse d’agitation
V.2.3.1 L’influence de la durée et la vitesse d’agitation pendant la coagulation
A. L’influence de la durée d’agitation pendant la coagulation
B.L’influence de la vitesse d’agitation durant la coagulation
XXIV
C. L’effet de la durée et de la vitesse d’agitation sur la turbidité pendant la coagulation
V.2.3.2 L’influence de la durée et la vitesse d’agitation pendant la floculation
A. L’influence de la durée d’agitation pendant la floculation
B. L’influence de la vitesse d’agitation pendant la floculation
C. L’effet de la durée et de la vitesse d’agitation lente pendant la floculation
V.2.4 L’influence de la vitesse d’agitation sur le pH et la conductivité pendant la phase de coagulation-floculation
V.2.5 La variation de la dose optimale de coagulant / floculant en fonction de
la qualité de l’eau brute
V.3. Résultats expérimentaux d’application de la coagulation floculation, décantation sur le pilote
V.3.1 L’effet du type de décantation sur la turbidité suivant les débits d’alimentation 40L/h et 80L/h

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