Coagulation Floculation Sedimentation Et Filtration Des [PDF]

Zitiervorschau

INTRODUCTION COAGULATION, FLOCULATION, SÉDIMENTATION & FILTRATION DES EAUX USÉES INDUSTRIELLES

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Eaux usées industrielles: comprennent les eaux usées produites par l'industrie et l'artisanat, ainsi que les eaux usées similaires, comme celles provenant d'hôpitaux et de laboratoires.

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La Suisse en produit chaque année environ 500 millions de m3 d’eaux usées.

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Le Canada : secteurs manufacturier, minier et centrales thermiques d’énergie électrique produisent 6 728 millions de m3 d’eaux usées

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Traitement des eaux usées industrielles permet l’élimination de: - Solides en suspension -Totalité des solids dissous -DBO & DCO -Nitrogène & Phosphore -Métaux lourds -etc.

Par Emilie Fournier, McGill University & EPFL Mars 2008

INTRODUCTION |

COAGULATION-FLOCULATIONSÉDIMENTATION & FILTRATION

Étapes principales utilisées dans le traitement des eaux usées industrielles : 1.

Prétraitements

2.

Traitements physico-chimiques (coagulation, floculation, sédimentation & filtration)

3.

Traitements biologiques (secondaires) Traitements tertiaires Traitement des boues

4. 5.

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COAGULATION |

COAGULATION

Coagulation : Traitement chimique pour déstabiliser les colloïdes. Altération de la surface de la charge négative du colloïde de façon à ce qu’ils approchent et adhèrent l’un à l’autre

Colloïdes (particules de 0.001 à 1 µm de diamètre) •Particules trop petites pour sédimenter dans un temps raisonnable •Surface chargée négativement; répulsion, prévention de collisions

Diametre du Temps de décantation pour 1 colloïde (µm) m d'eau à 20°C(années) 0.1 0.01 0.001

cation trivalent Non toxique • Insoluble dans un pH relativement neutre •

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y

Sulfate d’aluminium hydraté (Al3+ : Al2(SO4)3 ↔ Al(OH)3 précipite )

y

Chlorure ferrique (Fe3+: FeCl3 ↔ Fe(OH)3 précipite ) Sulfate ferrique (Fe2(SO4)3↔ Fe(OH)3 ) Chaux ou carbonate de calcium pour compenser l’acidification

y y

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Floculation: Ensemble des phénomènes physicochimiques menant à l'agrégation de particules stabilisées pour former des flocons ou « flocs »

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Phénomène réversible, c'est à dire que l'on peut casser ces agrégats, par exemple en agitant fortement le liquide, pour retrouver la solution de colloïdes initiale

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Formation de flocs: agglomération des particules neutralisées par la coagulation qui décantera par la suite

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Lien entre particules : polymères sont très efficaces

surface de la charge des colloïdes par l’addition d’ions à charge positive, sels métalliques ou minéraux

Théorie de la double couche: Colloïde chargé négativement, une couche fixe d’ions positifs l’entoure, en s’éloignant dans une couche diffuse, le potentiel décroit pour atteindre la neutralité dans la masse de la solution : potentiel zêta

y

Réactifs chimiques :

FLOCULATION

Mécanismes de la Coagulation : y Déstabilisation: Neutralisation de la

y

Coagulant: produit chimique ajouté de façon a obtenir la coagulation •

2 20 200

COAGULATION |

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Potentiel Zêta : Caractéristique des forces répulsives entre particules. Se détermine par la mesure des vitesses de déplacement d’une particule soumis à un champ électrique (doit être annulé) Théorie Double Couche, GCH13201, Université Laval

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FLOCULATION |

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FLOCULATION Type d'industrie

Floculant: polymère de haut poids moléculaire à structures linéaires et solubles dans l’eau. Les floculants existent sous forme solide, en billes ou en solution

anionique

Teintureries

résines dicyandiamide + polychlorure d'aluminium + floculant anionique

Papeteries

p olya m in e ou p olyd a d m a c + flocu len t a n ion iqu e

Effluents chargés d'huile

polyamines ou résines dicyandiamide

Chimique

p olya m in es + flocu la n t a n ion iqu e

Polymères non-ioniques, anioniques (-) ou cationiques (+) Les particules vont se retrouver piéger dans les mailles du floculant pour ainsi créer des flocs

Floculants

Mines et Carrières

Coagulation et floculation sont des processus souvent indissociables. En effet, la coagulation, en diminuant les forces de répulsion entre les particules, favorise les collisions et la formation d'agrégats ; et la floculation, en permettant la croissance des agrégats accélère la séparation des phases. Ils éliminent près de 80% des matières en suspension.

CARACTÉRISTIQUES DES RÉSERVOIRS UTILISÉS |

Réservoir pour la coagulation :

CARACTÉRISTIQUES DES RÉSERVOIRS UTILISÉS |

Basin de Floculation: Objectif: formation de flocs Mélange uniforme et doux • Vitesse adéquate requise pour avoir des collisions entre particules • Temps de résidence hydraulique long • Particules ne doivent pas descendre au fond (basin de sédimentation) • •

Objectif: disperser les produits chimiques de façon égale • Vitesse rapide • Fort débit à l’entrée • Temps de résidence hydraulique court •

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RÉSERVOIRS UTILISÉS, FLOCULATION

RÉSERVOIRS UTILISÉS, FLOCULATION

CIVE 225, McGill University

CIVE 225, McGill University

Constant speed and variable speed - heavy-duty drives available to match shaft mounted drive arrangement in a dry well or in a wet well chain drive

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Variable Horizontal design - speed paddle type flocculators furnished with fiberglass paddles -drive shafts available in solid shaft or torque tube configurations in either stainless or carbon steel

SÉDIMENTATION |

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SÉDIMENTATION

Sédimentation ou Décantation: procédé d’enlèvement des matières solides décantables en suspension dans l’eau Types de sédimentation

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Les équipements de décantation: •

Décanteurs circulaires ou rectangulaires avec dispositif de raclage pour enlever les boues

•

Utilisent la gravité pour enlever les particules de l’eau tandis que les huiles et graisses restent en surface et seront enlever par flottation

•

Temps de rétention assez long de façon à ce que les particules décantent avant d’être éliminées

•

Extrait :

Caractéristiques de la décantation Types

Particules

Milieu

Mode de décantation

Vitesse

I

non flocculantes

dilué

particules indépendantes les unes des autres

constante

II

flocculantes

dilué

flocs de plus en plus gros

augmente avec la taille

III

flocculantes

concentré

flocs décantent en bloc

lente

très concentré

particules forment une structure qui se modifiera

par compression

• •

IV

structure

create aeration zones separate anoxic zones from the rest of the tank create chlorine contact chambers designate mixing zones separate clarification areas from other parts of a tank capture surface scum and debris

20-40% de DBO5 40-60% des particules en suspension

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BASSIN TYPE DE SÉDIMENTATION 4 zones principales du bassin

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BASSIN TYPE DE SÉDIMENTATION •

Zone de sortie : •

•

Zone d’entrée: •

•

•

distribue uniformément l’eau et les particules en suspension à travers la zone de sédimentation série de conduits à l’entrée et oriente ensuite dans le réservoir écoulement uniforme dans la cuve

•

Zone d’entreposage de la boue: •

•

Zone de sédimentation : •

présence de barrages pour éviter toute turbulence et laisser quitter uniquement la couche supérieure d’eau à l’extérieur du réservoir

écoulement laminaire et passif •

hauteur d’environ 2m près de l’entrée et 0,3m près de la sortie grattoir pousse la vase dans des distributeurs

Sludge Removal, Circular Tank, CIVE 225, McGill University

Rectangular Sed. Tank, CIVE 225, McGill University

FILTRATION |

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FILTRE DE SABLE

Filtration: Procédé pour séparer les impuretés suspendues ou colloïdales dans l’eau en faisant passer celle-ci dans un médium poreux, ex: sable Objectif: Enlever toutes particules fines suspendues n’ayant pas sédimenter de façon à obtenir une eau transparente

Sand Filtration CIVE 225, McGill University

Filtration par le sable est une des plus anciennes méthodes connues utilisées dans le traitement des eaux usées. Si désigné, construit et maintenu comme il se doit, le filtre produit un effluent de très grande qualité

Le filtre de sable épure l’eau de trois manières : • Filtration : particules sont physiquement agitées par l’eau usée entrante • Sorption chimique: contaminants collent à la surface du sable et aux substance biologique de la surface du sable • Assimilation: microbes aérobiques absorbent les nutriments contenus dans l’eau usée Continuous Self-cleaning Sand filter Alibaba.com

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FILTRE DE SABLE

FILTRE DE SABLE

Rapid Gravity sand filter

Simple Slow sand filter Slow sand filters (2.9 to 7.6 m3/d.m2) • Low technical operational demands • Requires high surface area • Sand particles: 0.2 – 0.4 mm • Schmutzdecke layer develops on surface: effective at removing biological particles – • Cleaning: top layer of sand scraped off

VARIABILITÉ DANS LES INSTALLATIONS PROPOSÉES SUR LE MARCHÉ: |

Quantité d’eau évacuée par jour:

< 500 m3 • Industries Agroalimentaires (élevages, abattoirs, laiteries, fromageries, beurreries) • Transformation Lactosérum (Distilleries, embouteillage, confiseries, mielleries) • Industries de Transformation (stations fruitières) > 500 m3 • Tanneries, Papeteries, Savonneries, cosmétiques

Rapid sand filters (120 m3/d.m2) • Graded media in bed (mean particle sizes 0.2 - 1 mm) • Grain size distribution is optimized to allow water flow but remove particulate matter

• Dual or mixed media: coarse grains on top of fine grains • Support medium (gravel): to keep sand from leaving with filtered water

RECHERCHE CONTINUE |

Efforts de recherche et développement nécessaires pour répondre aux exigences de qualités très réglementées imposées par le renforcement des contraintes environnementales

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Les techniques membranaires se développent mais coagulation reste le procédé physico-chimique le moins cher par rapport à la quantité de particules éliminées

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La sédimentation est le procédé de séparation le plus économique en termes de consommation d’énergie, comparé aux technologies plus récentes qui exige un minimum de 1m/h

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RECHERCHE CONTINUE |

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De nombreux laboratoires poursuivent des recherches d’optimisation et des modes d’application sur les phénomènes physico-chimique de la mise en œuvre des coagulants-floculants (sels d’aluminium, fer hydrolysables, polymères organiques) Recherche continue sur les nouveaux produits tels que les polymères plus facilement biodégradables

BIBLIOGRAPHIE |

http://www.bafu.admin.ch/gewaesserschutz/01295/index.html?lang=fr

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http://www.hydranet.net/eaux-usees.php#industrielles

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http://fr.wikipedia.org/wiki/Demande_biologique_en_oxyg%C3%A8ne

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http://www.gedo.fr/ficheconseil/traiteau/traitphysico.htm

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http://ec.europa.eu/comm/competition/mergers/cases/decisions/m1631_fr.pdf

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http://www.gch.ulaval.ca/

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http://www.mcgill.ca/

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http://openlearn.open.ac.uk/mod/resource/view.php?id=185902

MERCI !!!

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