[PDF] Mémoire de Master Effet De Coagulants A Base De Fer Sur L





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traitement des eaux usees par coagulation-floculation en utilisant le

Mots clés : Eaux usées coagulation-floculation



CHAPITRE III : COAGULATION-FLOCULATION ET DECANTATION

L'influence de la coagulation-floculation et décantation sur le pré traitement des eaux saumâtres Les procédés de traitement des eaux usées épurées .





Étude du processus de coagulation-floculation du système

floculant dans la clarification des eaux usées et des boissons comme agent coagulant-floculant dans le traitement d'un lactosérum.



Ce document est le fruit dun long travail approuvé par le jury de

stations de traitement d'eaux usées (Desbordes et al. 1990 ; Autuguelle



CARACTÉRISATION ET TRAITEMENT PAR COAGULATION

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Chapitre II Généralités sur la coagulation-floculation et les POA

avec coagulation-floculation les rapports optimaux des réactifs Fenton étant de est un traitement primaire qui permet de débarrasser les eaux usées des.



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Afin de préserver la qualité de ces milieux récepteurs la recherche d’une méthode adéquate du traitement de ces eaux usées s’avère nécessaire L’objectif de ce travail consiste au traitement physico-chimique des eaux usées par coagulation floculation en utilisant le chlorure ferrique (FeCl 3) comme coagulant chimique Cette

  • Matières en Suspension et Colloïdes

    définitions

  • Les Suspensions colloïdales – Nécessité de La Coagulation

    stabilité des suspensions colloïdales

  • Les étapes de l’agrégation

    facteurs influençant la coagulation

  • Les Coagulants

    cations trivalents

Quels sont les traitements de coagulation d’eau ?

Aussi, en pratique, les sels de fer ou d’aluminium trivalents ont été, et continuent d’être, largement utilisés dans tous les traitements de coa­gulation d’eau. Les coagulants minéraux, par suite de leur hydrolyse, modifient les caractéristiques physico-chimiques de l’eau à traiter (pH, TAC, conductivité) :

Comment calculer le taux de traitement de la coagulation ?

Le pH de coagulation doit, au besoin, être ajusté par ajout d’acide ou de base. Le taux de traitement à mettre en œuvre est donné par un essai de floculation. Il peut être ajusté par l’étude du potentiel Zêta (voir intérêt des bioréacteurs à membranes ).

Quelle est la différence entre la coagulation et la floculation ?

L’unité de temps de la coagulation est la seconde, tandis que celle de la floculation est la minute (ex. typique : 3 secondes - 20 minutes). La mise en œuvre de la réaction de floculation peut être caractérisée par le paramètre adimensionnel G·? (? = temps de contact).

Quels sont les effets des coagulants minéraux sur l’eau ?

Les coagulants minéraux, par suite de leur hydrolyse, modifient les caractéristiques physico-chimiques de l’eau à traiter (pH, TAC, conductivité) : le pH nécessaire à la coagulation (lié à la nature des colloïdes, leur point isoélectrique) ;

République Algérienne Démocratique et Populaire

Mémoire de Master

Filière : Hydraulique

Spécialité : Hydraulique Urbaine

Thème

GADRI Hala SEGHAIRI Nora

Promotion Juillet 2019

Université Mohamed khider Biskra

Faculté des Sciences et de la Technologie

Département de Génie civil et Hydraulique

Référence : ........./2019

2019/...........

Par Coagulation ±Floculation Des Eaux Usées

Provenant De Rejet De La Wilaya De BISKRA

I

Remerciements

courage et les moyens pour la réalisation de ce travail. et particulièrement à mon encadreur "Dr SEGHAIRI Nora" pour ses conseils et ses consultions qui m'ont aidé à la réalisation de mon projet. Je tiens à exprimer mon remerciement les plus sincères aux membres du jury qui ont accepté de juger notre travail Sans oublier de remercier intensivement tous mes amis de m'avoir soutenu et supporté Tout au long de ce cheminement

Merci à tous

II

Dédicaces

$II$+

Je dédie ce travail à :

Mon PERE et ma MERE

$ PHV ŃOqUHV V°XUV

A mon frère

Toute ma famille

Mes amis

Et tous ceux qui ont connu GADRI Hala

III

Résumé

résumé

Les eaux usées sont rejetées directement dans le milieu naturel sans aucun traitement au

coagulation-floculation est une méthode couramment utilisée au niveau international. dans le traitement des eaux. Dans ce cas les sels de fer (sulfate de fer et chlorure de fer) comme coagulants et la bentonite et la chaux comme adjuvants. Les essais de traitement ont

montré que les deux coagulants utilisés permettraient de réduire la majorité des paramètres

testés avec des rendements importants avec la prédominance du sulfate de fer par rapport au

chlorure de fer ainsi que la présence de la bentonite comme adjuvant à améliorer ces

rendements.

Mots clés : Eaux usées, coagulation-floculation, coagulants, adjuvants, sulfate ferrique,

chlorure ferrique. IV

Sommaire

Remercîment........................................................................................................ I

Décidas ............................................................................................................... II

Résumé .............................................................................................................. III

Sommaire .......................................................................................................... V

Liste des tableaux ............................................................................................. IX

Liste des figures ................................................................................................ X

Liste des photos ................................................................................................ XII

Introduction générale ................................................................................. XIII

Première partie : Etude bibliographique

Chapitre I : Notions sur les eaux usées et leur épuration I.1. Introduction """"""""""""""""""""""""""""". 3 I.2. Les différents types des eaux usées " 3

I.2.1. Eaux usées domestique ................................................................................................... 3

I.2.2. Eaux usées industrielle "

I.2.3. (DX[GHSOXLH""""""""""""""""""""""""""""

I.6\VWqPHXQLWDLUH"""""""""""""""""................................... 5 I.6\VWqPHVpSDUDWLI"""""""""""""""""............................... 5

I.6\VWqPHSVHXGRVpSDUDWLI""""""""""""""""""" 5

I.6\VWqPHPL[WH"""""""""""..."""""" 5

I.3. 6\VWqPHVQRQFROOHFWLIV""""""""""".. 5

V I.4. Les différents polluants présents dans les eaux usées"""""""""""""" 5

I.4.1./DSROOXWLRQSK\VLTXH"""""""""""""""""""""" 6

I.4.D/DSROOXWLRQPpFDQLTXH""""""""""""""""""""""" 6 I.4.1.b. /DSROOXWLRQWKHUPLTXH""""""""""""""""."""""6 I.4.F/DSROOXWLRQUDGLRDFWLYH"""""""""""""""""""""" 6

I.4.2. /DSROOXWLRQFKLPLTXH"""""""""""""" 6

,SROOXWLRQRUJDQLTXH""""""""""""" 6 I.4.2.2. pollution minérale ..................""""""""""""....."""...... 8 I.4.SROOXWLRQSDUOHSKRVSKRUH""""""""""""""""".."""" 8 I.5.1. Impact des eaux usées sur la santé """""......."" I.5.1.a. Le risque PLFURELRORJLTXH"""""""""""""""""......." I.5.1.b. Le risque chimique """"""""""""""""....... 10 I.5.2. /HULVTXHHQYLURQQHPHQWDO"""""""""""""""""".... 11 I.6.1. Le prétraitement """"""""""""""""""... 12 ,'pFDQWDWLRQ"""""""""""""""""""""................... 13 I.6.3. Le traitement secondaire (biologique) """"""""""""""" 14 I.6.3.1 Les procédés biologiques extensifs """""""""""""""""" 14 ,/HODJXQDJHFXOWXUHOLEUH""""""""""""""""""........... 14 ,DOHODJXQDJHQDWXUHO"""""""""""""""""""""" 14 VI I.6.3.1.1.b. lagunage aéré """""""""""""""""""""..."".15

I.6.3.2. Techniques intensifs ........................................................................................... ...... 15

I.6.3.2.a. les bous activés ........................................................................................................ 16

I.6.3.2.b. les lits bactériens ............................................................................................... .......17

I.6.3.2.c. disques biologiques (cultures fixes) ......................................................................... 17

I.8. Conclusion ........................................................................................................................ 18

Chapitre II: Généralité sur le procédé de coagulation ± floculation II.1.Introduction """""""""""""""""""""""...........""20 ,,/HSURFpGpGHFRDJXODWLRQIORFXODWLRQ"""""""".............................""... 20 ,,/DFRDJXODWLRQ"""""""""""""""..."""". 20 ,,/DIORFXODWLRQ"""""""""""""..."..."""" II.2.3. La coagulation floculation ...................""""""""""""."""... 20 II.2.4.Les matières en suspension et colloïde """"""""""""""""... 21 II.2.5.Les suspensions colloïdales """"""""""""""""".... 22 II.2.6.Décantation des suspensions colloïdales .............................."""""""..... 23

II.3.Théorie du double couche ............................................................................................ 24

II.4. Phénomène de coagulation .......................................................................................... 24

II.4.1.Compression de la double couche ............................................................................. 24

II.4.2. Adsorption et neutralisation des charges .................................................................. 25

II.4.3. Emprisonnement des particules dans un précipité .................................................. 26

II.4.4. Adsorption et pontage ............................................................................................. 26

II.5. Phénomène de floculation ........................................................................................... 27

II.6. Les étapes de l'agrégation .......................................................................................... 27

II.7. Les coagulants ............................................................................................................. 28

VII

II.7.1. Sels de fer ................................................................................................................. 28

II.7.2. Sulfate d'aluminium .................................................................................................. 29

II. 8. Choix du coagulant ...................................................................................................... 30

II.9. Facteurs influençant la coagulation ............................................................................... 30

II.9.1. pH ................................................................................................................................ 30

II.9.2.Turbidité ....................................................................................................................... 31

II.9.3.Température de l'eau .................................................................................................... 31

II.9.4.Type de coagulant ........................................................................................................ 31

II.9.5. Temps de mélange ....................................................................................................... 31

II.9.6. Sels dessous ................................................................................................................. 32

II.9.7. La concentration du coagulant .................................................................................... 32

II.9.8. Coagulation de la couleur ........................................................................................... 32

II.10.Conclusion .................................................................................................................... 32

Deuxième partie : Etude expérimentale

Chapitre I : Méthodes et matériels

I.1. Introduction .................................................................................................................... 35

I.2. Détermination des paramètres physico-chimique des eaux ............................................. 35

I.2.1. Le pH (potentiel Hydrogène) ....................................................................................... 35

I.2.2. La Conductivité ........................................................................................................... 35

I.2.3. La température .............................................................................................................. 36

I.2.4. Demande chimique en oxygène (DCO) ........................................................................ 36

I.2.5. MES .............................................................................................................................. 37

VIII

I.5. Point de prélèvement des eaux usées brutes ............................................................... 43

I.6. Essais de coagulation ± floculation .............................................................................. 44

I.6.1. Préparation du coagulant ........................................................................................... 44

I.6.2. Principe de la méthode de JAR -TEST ..................................................................... 44

I.7.Conclusion .................................................................................................................... 46

paramètres physique-chimique des eaux usées

II.1. Introduction ................................................................................................................... 48

II.2. Application du chlorure ferrique et sulfate ferrique dans le traitement des eaux usées

............................................................................................................................................... 48

II.2.1. Effet de chlorure ferrique et sulfate ferrique sur la variation des paramètres physiques

(pH et conductivité électrique) ............................................................................................. 48

II.2.2. Effet de la dose du coagulant sur la variation des paramètres chimiques ................. 49

coagulant .............................................................................................................................. 52

II.4.Conclusion .................................................................................................................... 58

Conclusion générale ...................................................................................... 59

Références bibliographiques ........................................................................ 60

IX

Liste des tableaux

Tableau

Titre Page

Tableau :

II.01 de stokes. 23

Tableau :

II.02

Les étapes de l'agrégation.

27

Tableau :

II.03

Dérivés de sel de fer. 28

Tableau :

I.0 Caractéristiques physique-chimiques des eaux uses. 43

Tableau :

II.1 Effet de la dose du coagulant sur la variation du pH et de la conductivité 49

Tableau :

II.2 Effet de la dose du coagulant (sulfate ferrique) sur la variation des paramètres chimiques. 50

Tableau :

II.3 Effet de la dose du coagulant (chlorure ferrique) sur la variation des paramètres chimiques. 50

Tableau :

II.4 Effet de la dose de la chaux sur la variation des paramètres physiques-chimiques. 54

Tableau :

II.5 Effet de la dose de la bentonite sur la variation des paramètres physiques-chimiques. 55

Tableau :

II.6

Etude comparative entre les deux adjuvants. 55

Tableau :

II.7 Effet de la dose de la bentonite sur la variation des paramètres physiques-chimiques. 56
X

Liste des figures

Figure Titre

Page

Figure:

I.1

Figure:

I.2 Décanteur primaire avec pont racleur a engrainement périphérique. 13

Figure:

I.3

Lagunage naturel. 15

Figure:

I.4

Le principe d'un lagunage aéré. 15

Figure :

I.5 activées. 16

Figure :

I.6

Lit bactérien. 17

Figure :

I.7

Les disques biologiques. 18

Figure :

II.1

Phénomène de coagulation-floculation. 21

Figure :

II.2

Représentation de colloïde hydrophile. 22

Figure :

II.3 Représentation schématique de la compression de la couche diffuse. 25

Figure :

II.4 Représentation schématique de neutralisation des charges. 25

Figure :

II.5 Emprisonnement des particules dans les flocs pendant la décantation. 26

Figure :

II.6 27

Figure :

II.1 Variation des paramètres chimiques en fonction de la concentration du sulfate ferrique et le chlorure ferrique. 51

Figure :

II.2 de la dose des deux coagulants (Sulfate ferrique et chlorure ferrique). 53

Figure :

II.3

Effet des deux adjuvants sur oxydabilité. 55

XI

Figure :

II.4

Effet des deux adjuvants sur DCO. 56

Figure :

II.5 Evolution des paramètres en fonction de la dose de bentonite. 57
XII

Liste des photos

Photo Titre Page

Photo II.1 Le sulfate ferrique en poudre. 28

Photo II.2 Le chlorure ferrique en poudre. 29

Photo I.1 Ph mètre. 35

Photo I.2 Conductimètre. 36

Photo I.3 Spectrophotomètre UV- Visible. 37

Photo I.4 Purette de titrage. 38

Photo I.7 La bentonite. 42

Photo I.8 La chaux. 42

Photo I.9 Le rejet des eaux usées. 43

Photo I.10 Floculateur GLT4 6 POSTES. 45

Introduction générale

XIII

Introduction générale :

libre. Or, ces derniers, milieux récepteurs de nombreux rejets, sont de plus en plus pollués. sources de pollution environnementale, en particulier dans les pays en développement. Parmi ces sources de pollutions, la production des eaux usées domestiques et industrielles, souvent

rejetées dans le milieu récepteur (mer, rivières, sols) sans traitement préalable. Ces rejets

provoquent une dégradation de la qualité physico-chimique et biologique de ce milieu et

dégradation des écosystèmes est la pollution des eaux. Quelle soit accidentelle ou volontaire,

locales algériennes doivent chercher les meilleures solutions pour faire face aux quantités

énormes des eaux usées déversées dans la nature sans aucun traitement, Les autorités locales

d'améliorer les installations d'épuration existantes.

La coagulation floculation est largement utilisée pour le traitement des eaux usées, car elle est

suspension colloïdale ainsi que la matière organique dissoute en molécules plus grosses. Le but principal de la coagulation est de déstabiliser les particules en suspension. C'est, pour dispersion de produits chimiques. La floculation a pour but de favoriser la communication

HQWUHOHVSDUWLFXOHVLQVWDEOHVjO

DLGHG former une masse qui peut être facilement éliminée par coulée. Dans cette technique, de nombreux facteurs peuvent affecter l'efficacité du traitement, tels que le type de coagulant, son dosage, les adjuvants ainsi que le pH.

utilisant le chlorure ferrique, tout en comparant son efficacité par rapport au sulfate ferrique)

Introduction générale

XIV que (la bentonite et la chaux) dans le traitement de coagulation floculation. Ce travail est divisé en deux grandes parties:

notions sur les eaux usées et leur épuration. Les différents aspects théoriques et

seront aussi exposés.

2. La seconde partie est réservée au travail expérimental et elle sera présentée en deux chapitres :

Dans un premier temps, nous présentons le matériel et les méthodes et les différents SURWRFROHVH[SpULPHQWDX[PLVHQ°XYUHDXFRXUVGHFHWWHpWXGH

chaux).

3. En fin, nous avons terminé le mémoire par une conclusion générale résumant les principaux résultats de cette étude.

Première partie : Etude

bibliographique

Chapitre I : Notions sur les eaux

usées et leur épuration

Chapitre I : Notions sur les eaux usées et leur épuration

3

I.1.Introduction :

Les eaux résiduaires urbaines (ERU), ou eaux usées, sont des eaux chargées de

Une eau usée est généralement un mélange de matières polluantes répondant à ces catégories,

aquatique en particulier la vie des poissons. Le traitement des eaux usées est une alternative susceptible de résoudre les différents problèmes de pollution des milieux aquatiques. Ce chapitre a pour objectif de donner une idée sur les origines des eaux usées, leurs

systèmes d'évacuations, ainsi que les différentes techniques utilisées pour leur épuration.

I.2. Les différents types des eaux usées :

I.2.1. Eaux usées domestiques :

Elles proviennent des différents usages domestiques de l'eau. Elles sont constituées

détergents, de graisses appelées eaux grises et de toilette chargées de matières organiques

azotées, phosphatées et de germes fécaux appelées eaux noires. Ces eaux sont généralement

constituées de matières organiques dégradables et de matières minérales, ces substances sont

sous forme dissoute ou en suspension.

virale et bactérienne. Une des plus grandes réussites de la civilisation humaine a été la

réduction des transmissions de maladies par les eaux-vannes avec la mise en place de règles (Rejsek , 2002).

I.2.2. Eaux usées industrielles :

Elles sont très différentes des eaux usées domestiques. Leurs caractéristiques varient

d'une industrie à l'autre. En plus des matières organiques, azotées ou phosphorées, elles

peuvent également contenir :

Des graisses (industries agroalimentaires) ;

Des hydrocarbures (raffineries) ;

Des métaux (métallurgie) ;

Chapitre I : Notions sur les eaux usées et leur épuration

4

Des acides, des bases et divers produits chimiques (industries chimiques diverses, tanneries) ;

De l'eau chaude (circuit de refroidissement des centrales thermiques) ; Des matières radioactives (centrales nucléaires, traitement des déchets radioactifs) ; Avant d'être rejetées dans les réseaux de collecte, les eaux usées industrielles doivent

faire l'objet d'un traitement. Elles ne sont mélangées aux eaux domestiques que lorsqu'elles ne

présentent plus de danger pour les réseaux de collecte et ne perturbent pas le fonctionnement

I.2.3. Eaux de pluie :

Ces eaux proviennent des eaux de ruissellement qui se forment après une précipitation.

Elles peuvent être particulièrement polluées, surtout en début de pluie par deux mécanismes:

Le lessivage de sols et des surfaces imperméabilisées. Les déchets solides ou liquides déposés, par temps sec, sur ces surfaces, sont entraînés dans le réseau d'assainissement par les premières précipitations qui se produisent.

La remise en suspension des dépôts des collecteurs. Par temps sec, l'écoulement des eaux usées dans les collecteurs du réseau est lent, ce qui favorise le dépôt des matières décan tables. Lors d'une précipitation, le flux d'eau, le plus important permet la remise en suspension de ces dépôts (Desjardins, 1997).

Ce sont des eaux qui ont été polluées par des substances utilisées dans le domaine marais).

Chapitre I : Notions sur les eaux usées et leur épuration

5

I.3. :

I.3.1. Système unitaire :

(François, 2006)

I.3.2. Système séparatif :

Un système dit séparatif qui collecte séparément les eaux usées et les eaux pluviales

dans deux réseaux distincts. Il est adopté dans les petites et moyennes agglomérations et dans

les extensions des grandes villes. (François, 2006)

I.3.3. Système pseudo séparatif :

reçoit certaines eaux pluviales (toiture, cours, etc.), le réseau pluvial ne reçoit que les eaux de

ruissellement des chaussées et des trottoirs. (François, 2006)

I.3.4. Système mixte :

zones urbanisées dans la commune. (Bensayah et Lekehal, 2017)

I.3.5. Systèmes non collectifs

place de réseaux publics. (Azzaz, 2007)

I.3.6. Systèmes non gravitaires

I.4. Les différents polluants présents dans les eaux usées :

On distingue:

Chapitre I : Notions sur les eaux usées et leur épuration

6

I.4.1. La pollution physique :

C'est une pollution due aux agents physiques (tout élément solide entraîné par l'eau),

elle est d'origine domestique, essentiellement industrielle. On peut la répartir en trois classes :

mécanique, thermique et radioactive. (Mizi, 2006)quotesdbs_dbs27.pdfusesText_33
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