Les traitements de l'eau (Travaux Pratiques Encadrés - Espaces pédagogiques interactifs)

« sortes de flocons.

La réaction chimique produit également des composés qui se constituent à leur tour en flocons et forment de véritables petites éponges qui fixent les particules en suspension .

Deux alternatives permettent l'élimination des flocons, la décantation et la flottation.

Dans le premier cas, les flocons, entraînés par leur poids, se déposent au fond des bassins de décantation et sont évacués sous formes de boues .

La seconde option est privilégiée pour des eaux à faible teneur en matières en suspension, et riches en matières organiques, issues d'êtres vivants.

Cette opération consiste à mettre l'eau traitée avec de l'air dans une enceinte maintenue à une pression très élevée, puis à ramener brutalement le mélange à la pression atmosphérique :l'air préalablement dissous sous pression se dégage sous forme de microbulles .

Ces bulles s'attachent aux flocons , les dirigent vers la surface du bassin où ils sont évacués sous forme d'écume .

fiLTRATION La filtration biologique sur Sllble achève le processus de clarification de ~~ ; ,._.

/.

~" ;·~ ~/ l'eau, elle élimine les derniers flocons .

l:eau passe à travers un plancher poreux, sur lequel est déposée une épaisse couche de sable fin.

Les grai ns, d'une taille d'un millimètre environ, assurent le rôle de filtre simple et peu coûteux.

Ils arrêtent toutes les particules de taille supérieure à la distance entre deux grains mitoyens.

La couche de sable est nettoyée régulièrement par envoi d'eau et d'air à contre courant ce qui empêche les flocons de colmater les passages étroits entre les grains.

Ces filtres ont aussi une action biologique , ils contiennent des bactéries qui détruisent l'ammo niaque présent dans l'eau et les matières organiques .

Ltl filtrtlfion sur membrtlne rem­ place peu à peu les filtres à sable.

Elle consiste à utiliser une fine surface filtrante percée d'orifices réguliers de très petite dimension.

Contrairement aux filtres à sable où l'eau passe verticalement les filtres à membranes sont des cylindres dans lesquels l'eau est envoyée sous pression .

Il existe des filtres avec des pores de différentes tailles.

Une filtration supplémentaire est utilisée pour éliminer certains polluants : la filtration biologique sur charbon actif en grains.

En traversant ces filtres , la matière organique, les pesticides et les hydrocarbures présents dans l'eau sont absorbés par le charbon, siège du développement d'une flore bactérienne .

Les micro­ organismes détruisent ces matières , l'odeur et le goût de l'eau.

DtSINFECTION La désinfection est une étape indispensable dans la formation de l'eau potable, elle permet de détruire les micro-organismes susceptibles d'engendrer des maladies , bactéries , virus ou parasites protozoaires .

Ils existent plusieurs méthodes de désinfection , la plus courante est la stérilisation par le chlore, peu coûteuse et simple à utiliser.

Ce produit assure la destruction des bactérie s.

Il est injecté sous forme de gaz ou d'eau de javel.

Il réagit alors avec l'eau, pour former de l'acide hypo­ chloreux , qui traverse la membrane de protection des bt1déries.

Une fois à l'intérieur du microorganisme , il engendre des réactions d 'oxy­ dation : l'acide hypochloreux arrache des électrons aux molécules environnantes et perturbe des réactions vitales.

Une petite dose de chlore suffit à désinfecter une quantité importante d'eau.

Pour une eau à température de quinze degrés et à pH 7,5, trois dixièmes de milligramme de chlore par litre d'eau, maintenus pendant dix à vingt minutes , suffisent à assurer la destruction des bactéries .

Cependant quand la température de l'eau s'élève au-delà de quinze degrés et que l'eau est acide, l'efficacité du chlore diminue .

Son pouvoir désinfectant peut également être affecté , quand il se transforme en dérivé chloré par réaction avec des composés organiques, notamment l'ammoniac.

Il est alors nécessaire d'augmenter les doses ajoutées à l'eau .

l:efficacité du chlore contre les virus est moins connue, et le chlore laisse parfois un mauvais goût à l'eau.

l:utilisation de bioxyde de chlore est parfois privilég iée pour éviter de donner à l'eau un goût désagréable .

Instable, il doit être fabriqué sur place au dernier moment et ne permet pas d'éliminer l'ammonia c .

l:ozone permet également la désinfection de l'eau.

Ce gaz exerce un pouvoir oxydant proche de l'action du chlore sur les bactéries , détruit certains virus mais son recours est coûteux .

l:efficacité de l'ozone dépend de la température de l'eau, de son acidité et des produits qu'elle contient.

En règle générale, une très petite quantité suffit à désinfecter l'eau (un à quatre milligrammes d 'un mélange air/ozone pour un litre d'eau).

Il supprime la couleur de l'eau, sans lui apporter de saveur particulière.

Contrairement au chlore, l'ozo ne s'autodétruit.

Son action ne se prolonge pas dans le temps .

Sa courte durée de vie implique une production directement au sein des usines de traitement de l'eau, en fonction des besoins.

Il est produit par des générateurs d'ozone, à partir de dioxygène (0,) présent dans l'air.

Ces molécules sont constituées de deux atomes d'oxygè ne, elles sont brisées au sein du générateur .

Les atomes d'oxygène ainsi libérés se réas socient rapidement aux molécules de dioxygène intactes, formant un composé à trois atomes d'oxygène : l ' ozone (03).

On injecte ensuite cet air ozoné en fines bulles au moyen de diffuseurs disposés au fond d'un bassin profond où l'eau circule de haut en bas.

Les rayonnements ultraviolets sont utilisé s pour éliminer les micro ­ organismes , leur action est temporaire , comme l'ozone; ce dernier est employé dans les communes dont le réseau est peu étendu .

Ce procédé peu coûteux consiste à exposer les micro­ organismes pathogènes à un puissant rayonnement ultraviolet, produit par des ampoules ultraviolettes .

Ils perdent alors leur capacité à se reproduire et à transmettre des maladies , en raison des mutations infligées à leur ADN , support de l 'hérédité commun à tous les êtres vivants.

La désinfection aux rayons ultraviolets est efficace contre les bactéries, les virus et les parasites.

l:eau traitée doit cependant être limpide, pour laisser passer la totalité de l'intensité lumineuse .

l'ASSAINISSEMENT DES EAUX USÉES Les eaux usées contiennent des déchets de taille variable, et des polluants comme les composés azotés , issus des déjections animales, des épandages agricoles (lisie r , engrais), du phosphore, contenu dans les détergents employés dans les lessives et en agriculture .

Les législations imposent désormais d'assainir les eaux usées avant leur retour dans les cours des dispositifs individuels sont mis en place , sous forme de fosses sceptiques toutes eaux, ou collectifs comme les stations d'épuration .

Les stations d'épuration comportent une succession de traitements , visant à éliminer les différents polluants et déchets.

Certaines étapes sont identiques aux phases de traitement de l'eau potable.

DtGRILLAGE La première étape est un dégrilla ge, éventuellement complété d'un tamisage .

l:eau passe à travers des grilles dont les barreaux sont de moins en moins espacés ; les déchets volumineux sont arrêtés et dirigés en décharge .

DtsABLAGE n otGRAISSAGE Les eaux usées sont ensuite débarrassées du sable et des huiles , afin qu'ils n'endommagent pas les installations lors des étapes ultérieures .

l:eau passe dans des bassins à faible vitesse , le sable se dépose au fond, tandis que l'huile, sou s effet de l'injection de bulles d'air, s'accumule en surface par flottation.

On pompe le sable pour l'éliminer, et on racle la surface pour évacuer les graisses .

On enlève ainsi de l'eau les éléments grossiers, les sables de dimension supérieure à 200 microns et une partie des graisses .

DtCANTATION l:épuration de l'eau se poursuit par une étape de décanttlfion , où les matières en suspension se déposent au fond de bassins.

Ce phénomène peut être accentué par l'ajout de sels de métaux , de la même façon que dans les usines de traitements de l'eau potable , pour obtenir des flocons .

Plus volumineux, ils se déposent rapidement au fond des bassins.

TRAITEMENT BIOLOGIQUE Les polluants dissous dans l'eau sont essentiellement des matières organiques, biodégradables.

Elles peuvent être éliminées par des traitements biologiques , qui font intervenir des êtres vivants capables de les absorber.

On reproduit, à une échelle plus importante, les phénomènes naturels de l'écosystème aquatique .

Sous l'action d'un brassage mécanique ou par injection d'air, les bactéries reçoivent l'oxygène nécessaire à leur développement et les colonies croissent rapidement.

Elles se nourrissent des polluants, les transforment en boues , et rejettent du dioxyde de carbone.

Ce traitement biologique ne peut se dérouler pour traitement des eaux usées matières en suspension traitement biologique des températures inférieures à cinq degrés, peu propices au développement des bactéries .

De plus, celles-ci ne peuvent éliminer les produits toxiques , les polluants non biodégradables et détruisent difficilement les phosphates.

Des traitements chimiques complémentaires (oxyda tion et réduction chimiques, osmose inverse) peuvent compléter le traitement biologique.

CLARIFICATION A la suite d'une décantation , les boues de matières polluante s produites par l'action des bactéries sont éliminées.

RECYCLAGE DES BOUES Des boues sont générées à plusieurs étapes de l'épuration de l'eau.

Elles ' ~~; " -- ~ -:."'"• ·~' .......

..

, -" ·~·', .

sont traitées avant d'être éliminées ou recyclées .

La principal e valorisation de ces boue s est l'épandage en agriculture : déposées dans les champs , elles servent de fertilisants pour les cultures.

Certaines stations d'épuration les chauffent en cuve pendant plusieurs semaines , et utilisent le gaz ainsi produit comme source d 'énergie.

Elles peuvent également être détruites, par incinération notamment ; des filtres retiennent les particules susceptibles d'être nocives pour l'environnement.

Le dépôt en décharge tend à disparaître .

Le mode de traitement des boues dépend en grande partie des exigences liées à la destination finale.

Les phases d'épa ississement et de déshydratation visent à diminuer le volume des boues , en éliminant une partie de l'eau.

Ces techniques nécessitent un conditionnement préa lable : on ajoute aux boues un réactif chimique pour générer une réaction de floculation, qui facilite la séparation du liquide et du solide.

Les boues sont stabilisées, leur pouvoir d e fermentation est fortement diminué par différents procédés qui dégraden t les matières organiques à l 'origine de ces réactions et détruisent une parti e des bactéries pathogènes .

Les boue s sont ensuite séchées, à des degrés divers en fonction de leur devenir .

Elles peuvent être compostées , mélangée s à d'autre s produits pour améliorer leur qualité agronomique.

boues C>retour à la rivière ou à la mer déshuilage boues et sable traitement des nitrates et des phosphates. »