Soutenance mémoire
PROPRIETES GENERALES DES EAUX
Impact de la dureté sur les utilisations domestiques
L’eau dure n’est pas mauvaise pour la santé. Au contraire, il semble que les populations alimentées en eau naturellement dure sont moins sujettes à l’infarctus du myocarde. En revanche, l’eau adoucie peut présenter certains inconvénients tels que pour des localités ayant des anciennes canalisations en plomb induit à la solubilité du plomb.
L’utilisation domestique des eaux dures pose les principaux problèmes suivants:
• Entartrage des appareils et des canalisations d’eau.
• Consommation d’énergie
• Consommation de lessive
Depuis la première exploitation des eaux géothermales en 1974, aucun traitement n’a été entrepris pour résoudre le problème d’entartrage dans la région de Touggourt.
La décarbonatation successivement à la chaux, Ca(OH)2 (traitement de la dureté carbonatée) et au carbonate de sodium, Na2CO3 (traitement de la dureté non carbonatée),semble la plus appropriée. Elles sont d’application facile, sûre et économique, comparativement à la résine échangeur d’ions, grand consommateur de produits chimiques de sa régénération [27]. L’osmose inverse, concurrente de la nanofiltration [28], est d’une perméabilité non sélective [27] et s’accompagne, comme l’électrodialyse, d’une forte consommation d’énergie [29]. Les inhibiteurs (l’hexamétaphosphate), malgré leur efficacité, sont très coûteux et contenant des métaux lourds. Le recourt à l’hydroxyde de sodium est déconseillé du fait de sa contamination par le mercure [31].
La décarbonatation au CO2 [32] est très coûteuse si la source est industrielle alors que la source naturelle (air), moins chère, risque d’être polluée. On a évalué entre 40 à 50 tonnes, la masse de tartre formée annuellement par forage d’eau exploité [33] et en même temps, la précipitation de tartre continue à se produire dans les conduites d’alimentation en eau potable.
Durant dix ans de mise en service des conduites ont été constaté que le diamètre de ces dernières a été réduit à 50 %.
Nécessite d’adoucir l’eau
Les ions calcium (Ca2+) et magnésium (Mg2+) d’une eau déterminent sa dureté. Le corps humain a besoin d’apports quotidiens en calcium et en magnésium, provenant de l’eau de boisson et des aliments. Par contre, si l’eau est trop incrustante [36], cela peut entraîner des inconvénients: dépôts de calcaire dans les réseaux de distribution, les chaudières et les machines à laver, dépenses supplémentaires en énergie, risque de développement bactérien, risque de dissolution du plomb des canalisations, … d’où la nécessité d’adoucir l’eau pour enlever une partie de sa dureté, quand celle-ci est importante. En pratique, on cherche à diminuer le TAC entre 10 et 20 °F, mais tout en limitant les risques de corrosion.
Techniques d’adoucissement
Plusieurs procédés (physiques et chimiques) sont actuellement disponibles pour résoudre le problème d’entartrage. Les techniques d’adoucissement font appel à trois procédés, à savoir la décarbonatation qui n’élimine que les ions calcium et magnésium liés aux bicarbonates. Il s’agit alors d’un adoucissement partiel, et l’adoucissement total qui élimine l’ensemble des ions calcium et magnésium, mais sans modifier l’alcalinité de l’eau.
Le troisième procédé est représenté par la nanofiltration qui élimine partiellement les ions calcium, magnésium et bicarbonates [38]. Parmi les procédés de décarbonatation, on trouve: la décarbonatation à la chaux; la décarbonatation à la soude; la décarbonatation sur résines échangeuses d’ions du type cationique carboxylique, régénérée par une solution de chlorure de sodium.
L’Osmose inverse
Les procédés membranaires (ultrafiltration, microfiltration, et osmose inverse) prennent une place importante et semblent être la technologie du futur pour ce type de traitement. En effet, ces procédés présentent les avantages suivants par rapport aux autres procédés:
• Pas d’ajouts d’additifs chimiques et absence de boue.
• Réduction des frais d’exploitation (énergie, main-d’œuvre).
• Encombrement réduit
• Possibilité d’exploitation automatique du procédé.Bien que ces techniques aient connu un développement industriel, leur essor est ralenti par les phénomènes intrinsèques aux techniques membranaires, du coût élevé des membranes, de la polarisation et du colmatage des membranes .
Principe de l’osmose inverse
L’osmose inverse est un phénomène observé quand deux solutions de concentrations différentes sont séparées par une membrane. Celle-ci laisse passer le solvant vers la solution la plus concentrée et arrête le soluté. L’égalité des potentiels chimiques ne pouvant se rétablir par diffusion du soluté vers le solvant, celle-ci va alors diluer la solution; la pression correspondante est appelée pression osmotique de la solution (π), le solvant passera du milieu le plus concentré au milieu le moins concentré, ce qui se traduit par une inversion du flux osmotique, d’où le nom d’osmose inverse.
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Table des matières
Introduction
Chap I : PROPRIETES GENERALES DES EAUX
I.1.Introduction
I.2. Propriétés de l’eau
I.2.1. Propriétés physiques
I .2.1.1 La température d’ébullition
I.2.1.2 La masse volumique
I.2.1.3 La viscosité
I.2.1.4 La tension superficielle
I.2.1.5 La conductivité électrique
I.2.2. Propriétés chimiques de l’eau
I.2.3 Propriétés biologiques de l’eau
I.3 Ressources hydriques naturelles
I.3 .1. Eaux souterraines
I.3 .2. Eaux de surface
I.3.3. Eaux de mers et océans
I.4 Pollution des eaux
I.4.1.Origine de la pollution
I.4.1.1 L’industrie
I.4.1.2 L’agriculture
I.4.1.3 Pollution domestique
I.4.1.4 Pollution par les eaux pluviales
I.4.1.5 Pollution d’origine naturelle
I.4.1.6 Pollution par les substances associées au traitement de l’eau
I.4.2. Les principaux polluants des eaux naturelles
I.4.2.1 Polluants physiques
I.4.2.1.1 Les éléments grossiers
I.4.2.1.2 Les sables
I.4.2.1.3 Les matières en suspension (MES)
I.5. Les paramètres de qualité des eaux
I.5.1. Les paramètres organoleptiques
I.5.1.1 Turbidité
I.5.1.2. La couleur
I.5.1.3. Goût et odeur
I.5.2. Les paramètres en relation avec la structure de l’eau
I.5.2.1. La température
I.5.2.2. La dureté
I.5.2.3. Le pH
I.5.2.4. L’alcalinité
I.5.2.5. La conductivité
I.5.2.6. Sodium et potassium
I.5.2.7. Les chlorures
I.5.2.8. Les sulfate
I.5.3. Les paramètres indésirables
I.5.3.1 Les matières organiques
I.5.3.2 L’azote
I.5.3.3 Certains métaux
I.5.4. Les paramètres toxiques
I.5.5. Les caractéristiques biologiques
I.6. Conclusion
Chap II : DURETE ET PROCEDES D’ADOUCISSEMENT DE L’EAU
II.1. Introduction
II.2. Principaux éléments responsables de la dureté
II.3. Normes et recommandations
II.4. Impact de la dureté sur les utilisations domestiques
II.5- Techniques d’adoucissement
II.5.1. L’échangeurs d’ions
II.5.2. L’Osmose inverse
II.5.3. Décarbonatations à la chaux
II.5.4. Décarbonatation au carbonate de sodium (Na2CO3)
II.6. Types d’adoucisseur d’eau
II.6.1. Adoucisseur d’eau au CO2
II.6.2. Adoucisseur d’eau sans électricité
II.63.. Adoucisseur d’eau industriel
Chapitre III Matériel et méthodes
III.1- Introduction
III.1. Prélèvement des échantillons
III.2. Mesure de la température
III.3. Mesure du pH
III.4. Mesure de la conductivité
III.5. Détermination de la salinité
III.6. Mesure de la turbidité
III.7. Dosage de la dureté totale
III.8. Dosage de calcium
III.9.Calcul du magnésium (Mg+2)
III.10. Dosage de l’alcalinité
III .11. Calcul des bicarbonates (HCO3-)
III .12. Dosage des sulfates
III.13. Dosage des chlorures
III.14. Dosage des nitrites
III.15. Analyse Spectrophotomètre
Chapitre IV Résultats Et Interprétation
IV.1 Eau du forage de Ain El Houtz
1er cas: Adoucissement de l’eau du forage d’Ain EL Houtz par addition de la chaux éteinte Ca(OH)
2er cas: Adoucissement de l’eau du forage d’Ain EL Houtz par addition de CaO
3 eme cas: Adoucissement de l’eau du forage d’Ain El-Houtz par addition du carbonate de sodium
Conclusion générale
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