Coagulation Floculation

7/17/2019 Coagulation Floculation

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TRAITEMENT DE

POTABILISATION DESEAUX DE SURFACE

COAGULATIONFLOCULATION

SEPARATION


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COMPOSES A ELIMINER

1. Les collodes

1. Les mtaux toxiques

2. Une partie des micropolluants minraux autres queles mtaux toxiques

3. La majeure partie des micropolluants organiques

4. Une grande partie des micro-organismes


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TRAITEMENTS DE CLARIFICATION

Trois possibilits soffrent nous

Traitements physico-chimiques

Traitements biologiques

Traitements mixtes


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LES COLLOIDES

Ce sont des particules charges ngativement (argiles, acides

humiques).

Les solutions collodales sont trs stables.

Pour neutraliser ces collodes, il faut ajouter leau des collodes

chargs positivement.

Ensuite, ces collodes peuvent se rencontrer, grossir et prcipiter.

Pour cela, on pourra utiliser des ractifs chimiques ou des

bactries de leau fixes sur support qui mettent des

polysaccharides qui sont des collodes positifs.


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IMPORTANCE DES COLLOIDES

Adsorbent les micropolluants organiques et minraux

Adsorbent les micro-organismes

Protgent les micro-organismes vis--vis desbactricides utiliss pour la dsinfection des eaux

On un pouvoir rducteur vis--vis des oxydantsutiliss pour la dsinfection des eaux


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FORMATION DES POLYMERES

DHYDROXYDES DE FeIII et Al III


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REPRESENTATION SCHEMATIQUE

DE CES HYDROXYDES


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TRAITEMENTS PHYSICO-CHIMIQUES

On utilise un ractif chimique qui donne des collodes positifssels daluminium

sels de fer

Phnomnes chimiques mis en jeuFormation du ractif - Dissolution ionisation Dilution

- Hydrolyse Mlange rapide

- Polymrisation Hydrolyse

Dstabilisation Neutralisation des collodes Coagulation

des particules

Transport Rencontre des particules Microfloculation

des particules neutralises Floculation

Sparation - Chute des particules Dcantation

- Monte la surface des Flottation

particules Coagulation sur

- Rtention des particules filtre


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QUANTITE DE REACTIF A AJOUTERCAS CLASSIQUE

Il faut que les particules soient neutralises pour quelles se

rencontrent

Il faut juste la quantit de ractif qui neutralise les collodesprsents dans leau

Deux manires de la connatre

Essais Jar-test

Etude au ztamtre


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ZETAMETRE


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AUGMENTATION DE LA

COHESION DU FLOC

Ajout de molcule chimiques qui stabilisent en enfermant dans un

systme maill les particules de floc

Composs minraux

silice active

Composs organiques naturels

alginate

amidon

gomme xanthate

Composs organiques de synthse

polylectrolyte

polyacrilamide


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SILICE ACTIVEE


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ADJUVANTS DE FLOCULATION


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OUVRAGES NECESSAIRES

COAGULATION FLOCULATION

Mlange rapide

Floculateur

SEPARATEUR

Dcanteur

Flottateur

Filtre (coagulation sur filtre)


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COAGULATION FLOCULATION


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DECANTATION

DECANTEURS STATIQUES

DECANTEURS DYNAMIQUES

lit de boue

recyclage de boue

boues lestes


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DECANTEURS STATIQUES


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AMELIORATION DE LA DECANTATION


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LA FLOTTATION HISTORIQUE

La flottation est un procd connu, il y a plus de 2000 ans chez les Grecs.

Il tait utilis pour la sparation de certains minerais de leur gangue.

En 1860, le premier brevet de flottation apparat.

Cest un procd de sparation de minerai avec utilisation dhuile.

En 1905, apparat le premier brevet de flottation lair.

Ensuite amlioration du systme :

- poreux pour lair

- ajout de tensioactifs


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FLOTTATION PROVOQUEE

Elle dpend du mode de production dair :

flottation par dispersion dair

flottation par lectrolyse

flottation par air dissous


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FLOTTATION PAR AIR DISSOUSF.A.D.

La flottation par air dissous peut tre obtenue de 3 faonsdiffrentes :

- flottation sous vide

- microflottation

- flottation en pression

Cest la flottation en pression qui est la plus employe

aujourdhui.


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PRESSURISATION DE LEAU3 manires :

Pressurisation directe de leau brute

a. totalit du dbit de leau brute

b. fraction du dbit de leau brute

Pressurisation indirecte (traitement des boues)c. pressurisation dune partie de leau traite

de 5 12 % (traitement de leau)

Taille des bulles de 10 100 microns

Les diffrents types de flottation air dissous


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QUANTITE DAIR POUVANT ETRE DISSOUTEN FONCTION DE LA PRESSION

FLOTAZUR BR


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FLOTAZUR BR

(Degrmont)

Cest un flottateur circulaire mtallique.

Il a

- 2 6 lames racleuses de surface

- 1 lame racleuse de fond


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FLOTTATEURS CIRCULAIRES

PURAC


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PURAC

FILTRE A FLOTTATION

DESCRIPTION DU MODE DE LAVAGE


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DESCRIPTION DU MODE DE LAVAGE


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CLARIFICATION BIOLOGIQUE


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CLARIFICATION BIOLOGIQUE

LA FILTRATION LENTE

Cest une copie de ce qui se passe dans la nature

HISTORIQUE

Premiers sicles avant Jsus Christ, on signale dans certaines

villes des filtrations simples, doubles et mme triples

1685 : Un Italien Luc ANTONIO PORZIO dcrit et construit le

premier filtre multiple base de sable et de gravier

1780 : En Angleterre, on met au point le premier filtre biologique

lent : THE LANCASHIRE FILTER


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1804 : filtre PEACOCK install par GIBB Paislex en Ecosse

1830 : Londres utilise des filtres lents pour son

approvisionnement en eau

1872 : Poughkeepsie aux USA utilise des filtres lents

1898 : Paris utilise des filtres lents


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PRINCIPE DE LA FILTRATION LENTECette technique consiste faire percoler leau sur une couche de

sable dpaisseur 0,6 1 m, de granulomtrie 0,5 1,2 mm,

des vitesses de 2 5 m/j.

Si on a des vitesses de 5 15 m/j, on aura de la filtration

biologique semi-lente.

Au bout de quelques jours, il se dveloppe dans la couche

suprieure du sable, une biocnose complexe compose

dalgues, de bactries, de zooplancton. Il stablit un phnomnetrs complexe faisant intervenir une grande quantit

dorganismes vivants qui vivent la fois en symbiose et en

prdateurs les uns des autres.


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TRAITEMENTS BIOLOGIQUES

Les collodes sont limins dans toute la masse du filtre car ils

excrtent des polysaccharides positifs qui neutralisent les

collodes ngatifs de leau.

Le systme est trs fiable condition de ne pas dpasser 10

NTU sur leau influente. Cest un systme passif sans

possibilit humaine.

Le principal problme est que les bactries travaillent

lentement, les vitesses de filtration ne doivent pas dpasser 12

m/jour, soit 0,5 m/heure.

Si la vitesse de filtration est de 3 m/j, soit 0,12 /h, on peut

admettre des turbidits de 15, voire 20 NTU.


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FILTRATION LENTE

BUT :

Clarification

Elimination des micropolluants minraux

Elimination des micropolluants organiques

Elimination des germes pathognes

Cela par :

Effet physique

Effet chimique

Effet biologique

CLARIFICATION


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CLARIFICATION

MATIERES DU SUSPENSION

Les matires en suspension gnent car acclrent le colmatage

des filtres

COLLOIDES

Ils sont lorigine de la turbidit de leau

Leur limination se fait par :

effet tamis du sable compte tenu de la vitesse de filtration

effet tamis de la membrane biologique se dveloppant lasurface des filtres

effets des biofloculants mis par les micro-organismes

(polysaccharides) dans toute la masse du filtre

ELIMINATION DES


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ELIMINATION DES

MICROPOLLUANTS MINERAUX

OXYDATION BIOLOGIQUE

NH4+fi NO3

-

NO2-fi NO3

-

CN- fi CNO fi CO3= + NO3

Fe++ fi Fe+++

Mn++ fi Mn+++

COPRECIPITATION

Pb fi PbCO3 + PbO

Cd fi CdCO3Zn fi ZnCO3

PIEGEAGE DANS LA MEMBRANE BIOLOGIQUE

BIOACCUMULATION

Algues, briophytes

ELIMINATION DES


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O S

MICROPOLLUANTS ORGANIQUES

BIODEGRADATION DES MATIERES BIODEGRADABLES

MO + O2 CO2 + bactries

Loxygne provient de leau (solubilit de lair). Il est fourni par les algues par

la fonction chlorophyllienne.

Algues + CO2 O2

Adsorption sur la membrane biologique

Hydrolyse

Faible vitesse de filtration

Temps de sjour important

Photolyse

Bactries

ISOTHERME DADSORPTION DU


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2-CHLOROBIPHENYL PAR R. ARRHIZUS

ISOTHERME DADSORPTION DU


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PENTACHLOROPHENOL PAR R. ARRHIZUS

ELIMINATION DES

MICRO ORGANISMES


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MICRO-ORGANISMES

Concurrence vitale

Effet de filtre du sable

Effet de tamis de la membrane biologique

Pigeage dans la membrane biologique

Sources de nourriture pour dautres organismes

Effet bactricide des rayonnements UV

Effet bactricide de certains mtabolites dalgues

La filtration lente est considre comme une barrire microbiologique condition que la vitesse de filtration ne dpasse pas 5 m/jour

PROBLEMES DE LA FILTRATION

LENTE


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LENTE CLARIFICATION

Les matires en suspension Ncessit de la protger par des tapes de traitement en amont :

Micro tamis

Dgrossisseur

Prfiltres


Effet inhibiteur

Effet toxique

Possibilit de complexation


Phnomne lent

Besoin dadaptation

Biodgradabilit en fonction de la temprature (2C)

Effet inhibiteur

Effet toxique

MICRO-ORGANISMES

Prolifration algale en t Besoin de lavages frquents


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PROBLEMES DE LA FILTRATION LENTE

Surfaces de filtration trs importantes

Le nettoyage des filtres ncessite une main duvre

trs importante

Le nettoyage des filtres est difficilementautomatisable


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AVANTAGES DE LA FILTRATION LENTE

Technologie peu sophistique, mais trs fiable

Phnomne lent. On a une rserve deau sur lesfiltres de plus de 4 heures en cas de pollution

Permet des variations importantes de marche

Cest le seul traitement conseill par lONU pour ladcennie de leau

AVANTAGES DE LA FILTRATION LENTE


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CLARIFICATION

Phnomne lent qui permet des -coups de turbidit

Ltape de prtraitement na pas besoin dtre performante

Pas de ractif chimique utilis

Pas de problme de boues


Permet llimination totale de NH4+ , NO2

-

Permet llimination sans ajout doxydant de Fe++, Mn++

Leau tant toujours lgrement incrustante (consommation de CO2 par les algues)les lments de transition sont bien coprcipits ou retenus par la membranebiologique sous forme carbonate ou hydroxyde


La membrane biologique a un pouvoir adsorbant que lon peut reprsenter par desisothermes de Freundlich

Leau la sortie des filtres ne contient pas de carbone organique assimilable (postprolifrations bactriennes)

MICRO-ORGANISMES

La filtration lente est considre comme une bactrie microbiologique (tape dedsinfection)

AMELIORATIONS POUVANT ETRE

APPORTEES


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APPORTEES

CLARIFICATION

Amlioration du prtraitement

Etape de filtration rapideCoagulation, floculation, filtration rapide

Etape de coagulation sur filtreCoagulation de contact dans les dgrossisseursCoagulation su filtre dans les prfiltres


La coagulation permet une meilleure rtention des micropolluants minraux,notamment les oxyanions (As, P, Se, Sb) et permet lusage de ractifs de crise,argiles, rducteurs (Cr)


La coagulation permet une meilleure rtention de la matire organique et permetlusage de ractifs de crise, charbons actifs

MICRO-ORGANISMES

La coagulation permet daugmenter la rtention de micro-organismes et permetllimination des phosphates, donc rduit les prolifrations algales

LA COAGULATION


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LA COAGULATION

La coagulation sur filtre parat plus adapte que la coagulation,

floculation, filtration.

1. On garde les mmes tapes de traitement : dgrossisseurs,prfiltres

2. Les quantits de ractifs ajouter sont plus faibles (pour

Ivry : entre 5 et 10 ppm FeCl3

3. Pas de problme de boue

4. On a les mmes scurits que la coagulation, floculation,

filtration compte tenu de ltape suivante de filtration lente

AMELIORATION DE LA

COAGULATION SUR FILTRE


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COAGULATION SUR FILTRE

OPTIMISATION DE LA COAGULATION DE CONTACT

Etude des vitesses

Etude sur les matriaux des dgrossisseurs

Densit

Granulomtrie Porosit

Multicouches

OPTIMISATION DE LA COAGULATION SUR FILTRE

Etude des vitesses

Etude sur les matriaux des dgrossisseurs

Densit

Granulomtrie

Multicouches AVANTAGES APPORTES PAR UNE PREOZONATION

Biodgradation

Microfloculation

Acides humiques

Dcomplexation

TRAITEMENTS MIXTES


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TRAITEMENTS MIXTES

Dans ce cas, ltape de prtraitement permet dobtenir un

abaissement de la turbidit et aussi de pouvoir liminer certains

composs aprs modification chimique ou physique et mise sous

une forme liminable

Chrome hexavalent : sulfate ferreux

Micropolluant organique : charbon actif en poudre

Oxyanion : chlorure ferrique

ELIMINATION DES



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Coprcipitation des hydroxydes et carbonates :

Fe- Al Cu Zn Co Ni Cd CrIII - Pb

Coprcipitation dun sel insoluble form par traitement chimique

avec Fe+++ PO4 As Sb Se V

avec Fe++ rducteur CrVI CrIII

Oxydation biologique

MnII MnO2

(MnIV)

Biodgradation

Cyanure

ELIMINATION DES


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Coprcipitation adsorption sur le floc

Adsorption sur charbon actif en poudre

Adsorption sur la membrane biologique

Biodgradation

COMPARAISON DES ELIMINATIONS


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++++

++++

++++

-

+++

+

++++

+++

++++

++++++

de + +++

+++

+++

+++

+++

+++

++++

++++

++++

=

+

=

++++

+

++++

++++++

de + +++

++

+++

+++

+++

+++

++++

++++

=

--

+++

+

++++

++++

=

++++

de + +++

+

+++

++

++

+++

Matires en suspension

Turbidit

NH4+

Elments majeurs

PO4=

FMicropolluants minraux

Mtaux

Oxyanions

Cyanures

Micropolluants organiques

Hydrocarbures aromatiquesDtergents

Pesticides

Phnol

Couleur

Micro-organismes

Virus

Bactries

Algues

MixtesBiologiquesPhysico-chimiques

+ ELIMINATION

+ 0 30 % ; ++ 30 60 % ; +++ 60 90 % ; +++ > 90 %

- AJOUT

- faible ; -- moyen ; --- fort

= sans changement

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