Soutenance mémoire
Généralité sur l’épuration
Paramètres d’analyse bactériologique :
• Généralités : La charge bactérienne des eaux usées domestiques, qui représente la principale source de micro-organismes pathogènes pour l’homme en milieu marin, est très élevée, soit 109 à 1010 germes/litre. Nous éliminons environ 1 kg d’excrétions (solides ou liquides) soit 70 g de matières [43]. Les espèces considérées comme pathogènes à transmission hydrique sont reparties au sein de quatre genres : Salmonella (bacilles de la typhoïde, des paratyphoïdes A et B et de diverses gastro-entérites), Shigella (bacilles dysentérique), Escherichia (essentiellement E. coli ou colibacille) parmi les Entérobactéries, et Vibrion (vibrion du choléra) parmi les Vibrionacées [44].
Le degré de pollution des eaux de mer est cependant, comme pour les eaux douces, évalué par le dénombrement d’autres bactéries entériques, appelés « indicateurs de contamination fécale », en général, les coliformes fécaux et les streptocoques fécaux (groupe D), qui sont en grande partie dénués de pathogénicité pour l’homme, mais sont très abondants dans les eaux usées. La raison de ce choix tient essentiellement au fait que la numération de ces bactéries est beaucoup plus simple et rapide (24 à 48 heures) que celle des espèces véritablement pathogènes (généralement quelques jours, avec souvent nécessité d’identification sérologique) [43]. Si la présence des espèces indicatrices ne confirme pas celle des espèces pathogènes dans les eaux analysées, elle la laisse supposer, car une certaine relation quantitative existe entre les deux groupes de bactéries [43]. En effet, La présence simultanée des coliformes et des entérocoques suffit à confirmer qu’il y a pollution [42].
.La désinfection : Les traitements primaires et secondaires ne détruisent pas complètement les germes présents dans les rejets domestiques. C’est pourquoi, la désinfection de l’eau s’impose [63]. La désinfection est un traitement qui permet de détruire ou d’éliminer les micro-organismes susceptibles de transmettre des maladies ; ce traitement n’inclut pas nécessairement la stérilisation qui est la destruction de tous les organismes vivants dans un milieu donné [63]. On peut procéder à la désinfection en ajoutant à l’eau une certaine quantité d’un produit chimique, dotée de propriétés germicides. Les produits chimiques les plus utilisés sont : le chlore (Cl2), le dioxyde de chlore(ClO2), l’ozone (O3), le brome (Br2), l’iode (I2) et le permanganate de potassium (KMnO4) [63]. On peut également désinfecter l’eau grâce à des moyens physiques : ébullition, ultrasons, ultraviolets (UV) ou rayon gamma [63]. Les ultraviolets sont de plus en plus utilisés, car ils présentent l’avantage de ne pas entrainer l’apparition de sous-produits de désinfection. Cependant, ils nécessitent un investissement important [88].
LA TECHNIQUE D’ECHANGE D’ION
L’échange d’ions est une technologie extrêmement efficace pour adoucir et déminéraliser l’eau jusqu’à atteindre une grande pureté. Cette technique, qui s’est initialement développée dans les années 1950, est arrivée à pleine maturité et reste la meilleure pour produire de l’eau ultra-pure, c’est à dire pour éliminer toutes traces de contaminants [98].
L’invention des résines date du XIXe siècle après la découverte du procédé d’échange ionique, Thompson et Way remarquèrent que le sulfate d’ammonium se transforme en sulfate de calcium après percolation à travers un tube rempli de terre. En 1909, en Allemagne, Gans adoucit l’eau pour la première fois en la faisant passer sur un aluminosilicate de sodium. En 1935, Liebknecht et Smit découvrirent que certains charbons pouvaient être sulfonés pour donner un échangeur de cations. La première installation industrielle de déminéralisation d’eaux naturelles à utiliser ces composés fut inaugurée en Grande-Bretagne en 1937 [99]. Aujourd’hui, la technologie de fabrication des résines atteints une certaine maturité, l’effort des fabricants porte d’avantage sur la stabilité des résines et sur leur distribution granulométries que sur la recherche de nouveaux polymères [99]. Une grande étape dans le domaine des échangeurs d’ions fut celle de 1942 avec la synthèse, aux États-Unis, par G. F. D’Alelio, des résines de polystyrène sulfoné échangeuses de cations, bientôt suivie, en 1949, de la synthèse des résines échangeuses d’anions à réseau polystyrénique par McBurney. Ces hauts polymères synthétiques possèdent de remarquables propriétés de résistance à l’action aussi bien des acides et des bases que des oxydants et des réducteurs, et ont conduit à la fabrication de ce que l’on appelle les «résines échangeuses d’ions», dont les caractéristiques reproductibles ont permis d’atteindre une connaissance précise des phénomènes mis en jeu au cours des échanges, en même temps qu’un développement considérable était donné aux applications [99].
Conclusion générale :
Les échangeurs d’ions sont des procédés de traitement des eaux. Ces procédés consistent à échanger les ions qui se trouvent dans l’eau à l’aide des résines. Dans notre travail nous avons procédé aux traitements de l’eau épurée décanté puis dilué à l’aide de trois types de résines cationiques et de deux types des résines anioniques. Notre étude de l’influence des échangeurs d’ions sur la qualité des eaux épurées très faiblement chargées nous a permis ; en premier lieu d’étudier pratiquement la décantation et la dilution de l’eau épurée, puis de mesurer la conductivité de cette eau passée à travers les résines et d’analyser quelques paramètres de qualité des eaux traitées comme : la turbidité, la salinité, le pH et la température. Nous nous sommes intéressés sur les débits de 5 l/h, 10 l/h et 20 l/h. La discussion et la comparaison des résultats de cette étude nous à ramené à conclure que :
• Plus la décantation de l’eau épurée est grande, plus la qualité physicochimique de l’eau est meilleure. • La dilution influe aussi sur la qualité de l’eau épurée. Plus l’eau est chargée plus les meilleurs résultats seront donnés par des faibles débits.
• D’après les résultats des analyses de labo de Sekkak, la turbidité de l’eau épurée traitée par les résines est meilleure que la turbidité de l’eau épurée sans traitement.
• le type 2 des résines est le meilleur type et cela est démontré d’après les résultats précédents.
• si la concentration de l’eau en MES dépasse un seuil on ne peut pas utiliser l’échangeur d’ion. Pour cette raison nous avons d’abord décanté puis dilué et nous nous somme intéressé à l’élimination de quelques métaux et de quelques microbes.
• La durée de vie de résine ne dépend seulement que du temps, elle dépend aussi de la manière dont laquelle elle sera conservé.
Globalement, nous pouvons dire que la qualité de l’eau épurée s’est améliorée de ce qu’elle était au paravent, alors que les résines d’échangeuses d’ions jouent un rôle important dans le traitement des eaux épurées. Enfin, nous espérons que ce modeste travail peut servir à un déduit sur les études d’amélioration de la qualité surtout pour l’eau épurée.
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Table des matières
Introduction générale
A.Partie théorique
Chapitre I : généralité sur les eaux
I.Introduction
II.Les types d’eau
II.1. Eaux naturelles
II.2. Eaux de consommation
II.2.1. Paramètres organoleptiques
II.2.2. Les paramètres physico-chimiques
II.2.3. Paramètres microbiologiques
II.3. Eaux usées
II.3.1. Définition
II.3.2. Origine et composition des eaux usées
II.3.2.1. Les eaux usées domestiques
II.3.2.2.Les eaux industrielles
II.3.2.3. Les eaux agricoles
II.3.2.4. Les eaux pluviales
II.3.3. Caractéristiques des eaux usées
II.3.3.1. Les paramètres physico-chimiques
II.3.3.2. Les paramètres bactériologiques
III. Les normes de qualité de l’eau potable
IV.Les normes de rejet
IV.1.Les normes internationales
IV.2. Les valeurs limitent des substances nocives dans les eaux industrielles
IV.3. Les substances et solvants organiques, graisses
Conclusion.
Chapitre II : généralité sur l’épuration
I.Introduction
II.Objectifs de l’épuration
III. Les procédés d’épuration des eaux usées
III.1.Prétraitement
III.1.1.Le dégrillage
III.1.2.Dessablage
III.1.3.Déshuilage dégraissage
III.2.Le traitement primaire
III.2.1. Décantation primaire
III.3.Le traitement secondaire
III.3.1.Disque biologique
III.3.2.les lits bactériens
III.3.3.Les boues activées
III.3.4.Lagunage
III.4.Traitement tertiaires
III.4.1.Mode d’élimination de l’azote et du phosphore
III.4.2.La désinfection
IV.Traitement des boues
IV.1.les procédés de concentration
IV.2. Les procédés de stabilisation
IV.3.Lits de séchage plantés de roseaux
V.La réutilisation des eaux usées
V.1.la réutilisation en irrigation
V.2. Réutilisation industrielle
V.3. Réutilisation en zone urbaine
V.4. Production de l’eau potable
Conclusion
Chapitre III : la technique d’échange d’ion
I.Introduction
II.Historique
III. Principe
IV.Support
V.Les types de résine
V.1.Résines Inertes
V.1.1.Les types de résines inertes
V.2.Résine fonctionnalisée
V.2.1.Les échangeurs cationiques
V.2.2.Les échangeurs anioniques
VI.Les caractéristiques de l’échangeur d’ions
VI.1. La capacité
VI.1.1.Capacité totale
VI.1.2.Capacité utile
VI.2.Le gonflement
VI.2.1.Le gonflement dans l’eau pure
VI.2.2.Le gonflement dans les solvants
VI.3.La densité
VI.4.La granulométrie
VI.5.Taux de Réticulation
VI.6.Stabilité
VI.6.1.stabilité chimique du squelette
VI.6.2.stabilité des groupes actifs
VI.6.3. stabilité mécanique
VI.7.Porosité du squelette
VI.8.Rétention d’humidité
VI.8.1. Humidité élevée
VI.8.2. Humidité basse
VI.9.Matières sèches
VII. Propriétés des échangeurs anioniques et cationiques
VIII. Les avantages et les inconvénients des différentes résines
IX.La régénération
IX.1.régénération à co-courant
IX.2.régénération à contre-courant
X.Les applications des résines d’échangeuses d’ion
X.1.La déminéralisation
X.2.L’adoucissement
X.2.1.Quelques définitions préalables
X.3.Autres applications
X.3.1.Procédés pharmaceutiques
X.3.2.Raffinage du sucre
X.3.3.applications dans l’industrie alimentaire
X.3.3.1.Déminéralisation de lactosérum
X.3.3.2.Industrie des boissons
X.4.Applications dans l’industrie chimique
X.4.1.Récupération ou élimination de métaux
X.4.2.Production de soude et de chlore
Conclusion.
Partie pratique
Chapitre IV : description du pilote et des appareillages
I.Introduction
II.Construction
III. Instrumentation
IV.manipulation
IV.1. Présentation du pilote
IV.2. Fonctionnement rapide du pilote
IV.2.1. Alimentation par le haut
IV.2.2. Alimentation par le bas
V.Procédure de mise en service du pilote
V.1. Présentation de la manipulation
V.2. Préliminaire
V.2.1. Régénération et lavage des résines
VI.Les analyses physico-chimiques
VI.1. Mesure de la conductivité
VI.2. Mesure de pH et température
VI.3. Mesure de la turbidité
VI.4. La mesure des MES
Chapitre V : résultats et interprétations
I.Introduction
II.Étude 1 : l’influence de la décantation sur la qualité physico-chimique de l’eau
II.1. analyses et interprétations
III. Etude 2 : influence de la dilution sur la qualité physico-chimique de l’eau
III.1.type 1 de résine
III.1.1.Dilution de l’eau épurée au 1/10
III.1.2.Dilution de l’eau épurée au 1/5
III.1.3.Dilution de l’eau épurée au 1/3
III.1.3.Dilution de l’eau épurée au 1/2
III.2.Type 2 de résine
III.2.1. Dilution de l’eau épurée au 1/10
III.2.2. Dilution de l’eau épurée au 1/5
III.2.3. Dilution de l’eau épurée au 1/3
III.2.4. Dilution de l’eau épurée au 1/2 108
III.3.Type 3 de résine 112
III.3.1. Dilution de l’eau épurée au 1/10
III.3.2. Dilution de l’eau épurée au 1/5
III.3.3. Dilution de l’eau épurée au 1/3
III.3.4. Dilution de l’eau épurée au 1/2
IV.La comparaison entre les types de résines
V.Les analyses de physico-chimiques et bactériologique (au niveau de laboratoire d’ADE)
V.1. Les analyses physico-chimiques (ADE)
V.1.1. Le mode opératoire
V.2. Les analyses bactériologiques
V.2.1.La recherche des clostredium
V.2.2. La recherche des germes totaux
V.2.3. La recherche des streptocoques
Conclusion générale.
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