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

Quelles eaux à traiter ? 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Effluents industriels Eaux naturelles: Eaux de surfaces (eaux douces) Eaux souterraines (eaux douces) Eaux de mer et eaux saumâtres T Eaux Potables Eaux Industrielles : Eaux de chaudières Eaux de refroidissement Eaux de fabrication T T Effluents Urbains Effluents industriels T T Eaux Traitées Boues «urbaines» Eaux traitées Boues «industrielles» T T 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

1- Coagulation floculation 2- Précipitations chimiques 3- Décantation 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 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Matières en suspension Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau Matières en suspension Matières colloïdales Matières dissoutes 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

1- Coagulation floculation (coagulants / floculants) Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 1- Coagulation floculation (coagulants / floculants) 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. a) Coagulants minéraux : sels d’aluminium, sels de fer b) Adjuvants de floculation « naturels » : Floculants minéraux : silice activée, silicoaluminate … Floculants Organiques : alginates, amidons … c) Coagulants organiques de synthèse & floculants organiques de synthèse (Polymères) 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

2- Précipitations chimiques Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 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 ( SO42-, PO43-, F- …) 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Particules +/- floculées (tailles des flocs , vitesses de chutes  ) Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 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 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 3- Décantation 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 3- Décantation 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 3- Décantation 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 3- Décantation 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

3- Décantation Lamellaire Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 3- Décantation Lamellaire 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 3- Décantation 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 4- Flottation 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.. 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 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 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 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 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 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

6- Séparation par membranes Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 6- Séparation par membranes Bioréacteurs à membranes « Filtration avec formation de gâteau - filtration sur support »   0,035 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 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 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 8- Electrolyse Récupération des métaux 9- Fluidisation Filtres 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’ions Déminéralisation  Eaux de process 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 12- Oxydation et réduction Réactions chimiques d’échanges d’électrons et de protons (H+) 13- Neutralisation / reminéralisation Eaux de process 14- Echanges gaz - liquide 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 1- Cultures bactériennes / substrats / bioréacteurs (+ solutions extensives) 2- Cultures bactériennes aérobies Cultures libres Cultures fixées Lits bactériens Filtres biologiques Autres 3- Cultures bactériennes anaérobies 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 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 N Eléments mineurs : P, K, S et Mg Vitamines, hormones, éléments traces … 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 1.2- Substrats Caractérisation de la pollution carbonée : DBO : Demande Biochimique en Oxygène (DBO5 DBO21 ultime) DCO : Demande chimique en Oxygène COT : Carbone Organique Total Rapport DCO/DBO5 > 3 significatif d’un effluent non domestique Pollution azotée : azote organique = protéines, urée  en grande partie hydrolisé en NH4+ 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 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 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau Procédés intermédiaires avec les procédés dits extensifs = lagnages 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 2- Cultures bactériennes aérobies Cultures libres 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 2- Cultures bactériennes aérobies Cultures libres 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 2- Cultures bactériennes aérobies Cultures libres 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 2- Cultures bactériennes aérobies 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 2- Cultures bactériennes aérobies 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 2- Cultures bactériennes aérobies 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 2- Cultures bactériennes aérobies - Cultures fixées 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 2- Cultures bactériennes aérobies - Cultures fixées – Lits bactériens 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 2- Cultures bactériennes aérobies - Cultures fixées – Lits bactériens 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 2- Cultures bactériennes aérobies - Cultures fixées - Biofiltres 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 2- Cultures bactériennes aérobies - Cultures fixées - Biofiltres 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 2- Cultures bactériennes aérobies - Cultures fixées - Mixtes 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie biologique en traitement de l’eau 3- Cultures bactériennes anaérobies Digestion 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

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

Boues primaires / Boues primaires physico-chimiques 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 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

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

Deux objectifs majeurs : Traitement 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 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Deux objectifs majeurs : Traitement des boues 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 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Traitements des boues déshydratées 1- Compostage 2- Séchage Traitement des boues 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) 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

2.1- Traitement physico-chimique en tour de lavage 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) 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

2.1- Traitement physico-chimique en tour de lavage Filière Air 2- Désodorisation 2.1- Traitement physico-chimique en tour de lavage 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

1- Stockage et distribution des réactifs Divers 1- Stockage et distribution des réactifs 2- Instrumentations / contrôles / commandes 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

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

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

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 8- Electrolyse 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 9- Fluidisation 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 10- Adsorption 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 11- Echanges d’ions 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 12- Oxydation et réduction 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 13- Neutralisation / reminéralisation 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles

Processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l’eau 14- Echanges gaz - liquide 23 mars 2010 Aperçu des techniques d’épuration des eaux usées domestiques et industrielles