Soutenance mémoire
Production d’eau
Supervision et diagnostic des procédés de production d’eau potable
Préambule
o La filière de traitement d’une station de potabilisation de l’eau dépend d’une part de l’eau brute elle-même (provenance, substances contenues, qualité intrinsèque…) et d’autre part, du cadre législatif et réglementaire régissant l’eau d’alimentation. De leur côté, les procédés doivent répondre chacun à des conditions particulières qui assureront leur bon fonctionnement.
Tous ces éléments doivent être pris en compte dans le choix des procédés d’une chaine de traitements. Cette approche globale s’applique aussi bien à la conception des nouvelles stations qu’à l’agrandissement ou à la modernisation des anciennes.
Donc dans cette partie nous présentons les différentes composantes d’un traitement en station d’épuration en insistant plus particulièrement sur les procédés mis en place sur la station AIN NOKBI.
Elle est située près de l’Oued Sebou à 2,5 km de la station de traitement et elle est mise en service quand le taux de matières en suspension « M.E.S » est compris entre 2 g/l et 50 g/l. Elle est constituée de :
Une prise d’eau équipée de 3 grilles et un dégrilleur.
Une station de relevage équipée de 3 vis d’Archimède.
2 déssableurs, un répartiteur mélangeur et 3 débourbeurs.
Une bâche de protection de 1600 m3.
Le dégrossissage (dégrillage)
• A l’arrivée, les eaux usées sont soumises à cette opération qui consiste à retenir les gros débris solides (algues, herbes mortes, branches et tronc d’arbre…) par une grille métallique ou un tamis tournant automatique. Les solides sont ensuite envoyés en décharge ou à une unité d’incinération.
Figure 2. Photo du dégrilleur prise dans la station de prétraitement
Le relevage d’eau brute
• l’eau est relevée à l’aide d’un système comprenant 3 vis d’Archimède (le débit est de 750 l/s chacune) qui relèvent l’eau de la cote minimale du plan d’eau de l’oued (188.8 m NGM) jusqu’au niveau du déssableur (195.45 m NGM).
Le dégravillonnage (déssablage)
• Le déssablage permet l’élimination des matières en suspension de taille importante ou de densité élevée via un décanteur classique. Cette étape est indispensable pour ne pas avoir une obstruction des canalisations ou une abrasion des équipements.
les sables extraits sont souvent envoyés en décharge.
Débourbage
• C’est une étape qui a pour but d’éliminer certaines matières en suspension. Le débourbage est mis en service lorsque le taux de MES est supérieur à 2g/l. Cette étape est précédée par l’addition d’un poly électrolyte dont le but est d’agglomérer les petites particules mises en suspension afin de faciliter leur élimination.
chaque débourbeur est équipé d’un mélangeur, un racleur de boue et de deux motopompes d’évacuation de boue.
Figure 5. Photo du débourbeur (rack)
Bâche de protection 1600 m3
* Cette bâche sert de protection des motopompes contre le phénomène de cavitation.
o la réglementation concernant l’utilisation des eaux superficielles pour la production d’eau potable identifie 3 catégories décroissantes de qualité d’eau brute (A1, A2, A3), auxquelles sont associés 3 niveaux de traitements de plus en plus poussés. Le traitement faisant l’objet dans mon étude met en œuvre une combinaison de procédés adaptés aux caractéristiques de chaque eau brute et qui s’incarnent dans les étapes suivantes :
pré-chloration (ou la préoxydation).
Coagulation – floculation.
Décantation. clarification
Filtration.
Désinfection.
La préoxydation : Pre-oxidation or prechlorination
la préoxydation peut avoir différents objectifs :
√ éliminer le gout, les odeurs et la couleur.
√ éliminer le fer et le manganèse : l’oxydation les transforme en hydroxydes insolubles facilement séparables du liquide par décantation et filtration.
√ améliorer la clarification (meilleure cohésion des boues dans le décanteur ce qui permet d’augmenter la vitesse d’eau).
√ maintenir la propreté des installations, en luttant contre la prolifération d’organismes non pathogènes (algues) mais qui nuisent au bon fonctionnement de certains ouvrages : décanteurs et filtres notamment.
* l’oxydant le plus souvent utilisé est l’hypochlorite de sodium ou « eau de Javel » (NAOCL), ou le chlore gazeux (CL2). L’oxydation par le chlore a une bonne efficacité sur l’ammoniaque, le fer et le manganèse, il facilite également la clarification.
* le chlore est introduit dans l’eau à partir de chlore gazeux (CL2) pour former dans un premier temps, de l’acide hypochloreux suivant la réaction :
Cl2 + H2O HCLO + HCL
Acide
Hypochloreux
dans un deuxième temps, l’acide hypochloreux s’ionise en ions hypochlorite, suivant la réaction réversible :
HCLO H+ + CLO-
Ion hypochlorite
La réaction d’oxydation par le chlore a néanmoins l’inconvénient de former des composés organiques chlorés tels que les trihalométhanes (THM) et de générer des mauvais gouts.
La décantation physico – chimique (Physicochemical settling) :
√ La décantation physique ne permet pas de traiter les particules les plus fines, les colloïdes, dont le diamètre est compris entre 3 et 200 nm. En effet, les colloïdes ne décantent pas spontanément et cela pour deux raisons : leurs vitesses de chute sont trop faibles et ils sont chargés négativement, ce qui engendre des forces de répulsion entre les particules. La décantation simultanée des colloïdes avec les MES est rendue possible par l’ajout de produits chimiques qui neutralisent ces charges et alourdissent l’amas, d’où le terme de décantation “physico-chimique”, cette dernière comprend trois étapes :
֍ COAGULATION : ( coagulation)
√ La coagulation permet la suppression des forces de répulsion électrostatiques par un ajout de sels métalliques, dont les cations (Al3+ ou Fe3+) vont neutraliser les colloïdes chargés négativement et permettre l’agglomération des particules les plus fines, c’est la formation du floc. Un coagulant couramment utilisé est le sulfate d’alumine ou le chlorure ferrique (FeCl3) en solution. Ce réactif est ajouté dans une cuve en amont de la décantation . Une agitation rapide permet d’homogénéiser sa concentration en réactif dans le flux à traiter. Si le but de la coagulation par les sels de fer est d’éliminer les MES et les matières colloïdales, elle prend aussi en charge une partie du phosphore dissous, qui, par réaction avec les sels métalliques, passe sous forme insoluble et décantable.
֍ FLOCULATION : (flocculation)
√ Un floculant est introduit pour jouer le rôle de liant entre les flocs. Ceux-ci s’agglomèrent en flocons de plus en plus volumineux et ils s’alourdissent. Ils ont alors une masse et donc une vitesse de chute suffisamment importantes pour permettre leur décantation rapide. Le floculant, appelé “polymère”, peut être organique (alginates de sodium, amidons) ou de synthèse. La floculation se fait dans une cuve à agitation lente, afin d’uniformiser le réactif dans l’effluent à traiter tout en évitant la destruction des flocs formés.
֍ Décantation : (settling)
√ Une fois ces deux phases de traitement chimique effectuées, l’effluent est conduit dans un décanteur, généralement lamellaire, au fond duquel les flocs formés vont se déposer, puis en être extraits.
La filtration (Filtration)
Objectif : retenir les dernières particules en suspension non éliminée dans le décanteur, en faisant percoler l’eau à travers un milieu poreux qui est le plus souvent du sable.L’efficacité de la filtration dépend de la taille des grains de sable,de la hauteur de la couche de sable et de la vitesse de filtration.Les 12 filtres de la station de traitement sont des filtres à sable d’une hauteur d’un mètre, chaque filtre est équipé d’un pupitre de lavage. Leur lavage se fait automatiquement ou manuellement après chaque colmatage en trois phases :
1- Phase air pendant 3min.
2- Phase air+ eau dite de barbotage pendant 10 min.
3- Phase eau dite de rincage pendant 15 min.
Figure 6. photo des filtres à sable prise dans la station de traitement
La désinfection (post- oxydation) : Disinfection
Objectif : la désinfection a pour objectif d’éliminer les micro- organismes pathogènes (bactéries, virus et protozoaires) et de maintenir un résiduel bactériostatique dans les réseaux de distribution,de manière à éviter la dégradation de l’eau ; en particulier par reviviscence bactérienne.
√ Divers agents désinfectants peuvent être utilisés tels que le chlore et ses dérivées, l’ozone, les rayons ultra-violets. Mais le chlore est l’agent le plus utilisé comme désinfectant final, avant refoulement de l’eau dans le réseau ; il permet d’achever la désinfection de l’eau et de protéger le réseau contre les développements bactériens vu son effet rémanent.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : Présentation de l’ONEE/ BRANCHE EAU
I. Présentation de l’ONEE/ Branche-eau
1. Aperçu historique
2. Fiche signalétique
3. Activités principales
II. Situation actuelle du service d’eau
1.Attributions
2.Productions
III. Ressources superficielles :
La production superficielle d’eau
CHAPITRE II : Supervision et diagnostic des procédés de production d’eau
Préambule :
I. Station de prétraitement :
a. Le dégrossissage (dégrillage)
b. Le relevage d’eau brute
c. Le dégravilonnage (déssablage)
d. Le répartiteur (mélangeur)
e. Le débourbage
f. La bâche de protection 1600m3
II. Station de traitement (Ain Nokbi) :
A. La préoxydation
B. La décantation physico-chimique
C. La filtration
D. La désinfection (post-oxydation)
CHAPITRE III : les différents paramètres physico-chimiques et bactériologiques testés sur l’eau :
Préambule
I. Les paramètres organoleptiques :
1) Couleur
2) Odeur
3) Gout, saveur
4) Turbidité
II. Les paramètres physico-chimiques :
1) pH (potentiel d’hydrogène)
2) Conductivité électrique
3) Dureté de l’eau
4) Titre alcalimétrique
III. Les paramètres concernant les substances indésirables :
L’indice permanganate
IV. L’examen bactériologique de l’eau :
1) Les germes recherchés
a. Les coliformes fécaux
b. Les streptocoques fécaux
c. Les clostridiums sulfito-réducteurs
d. Les microorganismes revivifiables
2) Les milieux de culture utilisés
CHAPITRE IV : Procédé de traitement physico-chimique d’épuration d’eau (Jart-Test) :
I. Rappel théorique :
1) Coagulation
2) Floculation
II. Procédé de traitement :
1 – Degré chlorométrique :
a) Principe
b) Mode opératoire
c) Réactions mises en jeu
d) Expression des résultats
2 – Demande en chlore :
Procédure expérimentale
3 – Jar-Test :
a) Matériel
b) Réactifs
c) Mode opératoire
d) Critères de choix de la dose de traitement
i. Les analyses d’eau brute (Oued Sebou)
ii. Essai 1
iii. Essai 2
INTERPRETATION DES RESULTATS
CONCLUSION Générale
BIBLIOGRAPHIE
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