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NOTE DE L'ÉDITEUR
cet article est la version actualisée de l’article G1171 intitulé « Traitement des eaux avant utilisation – Substances dissoutes » rédigé par Pierre MOUCHET paru en 2000.
RÉSUMÉ
Cet article est relatif aux opérations de traitement d’élimination des substances dissoutes présentes dans les eaux douces naturelles utilisées comme matière première dans l’industrie et la production d’eau potable. Les principaux procédés y sont décrits et regroupés par grande réaction physicochimique - échange gaz-liquide, oxydation, adsorption, échange d’ions, mise à l’équilibre, membranes -, les fonctionnements sont expliqués ainsi que les performances et inconvénients attendus. Un chapitre final est consacré à une synthèse par substance dissoute, dont l’intérêt est de repérer rapidement le (les) procédé(s) permettant de l’éliminer ou de la transformer.
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Bernard LEGUBE : Professeur émérite de l’Université de Poitiers, spécialiste de qualité et traitement des eaux
INTRODUCTION
Le précédent article [G 1 170] a été consacré à l’élimination de toutes les substances particulaires en suspension dans les eaux naturelles. Ces traitements, dits « de clarification », peuvent suffire à préparer des eaux industrielles lorsque les critères de qualité ne sont pas très contraignants (exemples : certaines eaux de lavage, de transport ou de refroidissement ; eaux de cartonneries et de papiers d’emballage).
Dans de nombreux cas, en revanche, il faut pousser le traitement plus loin, en éliminant les matières organiques oxydables peu ou pas biodégradables (analysées globalement par DCO, COT…), la macropollution azotée (nitrates, ammonium…), les métaux et autres composés minéraux non métalliques, les micropolluants minéraux et organiques, certains gaz, etc., avec parfois la nécessité de pratiquer une désinfection pour préparer une eau de qualité potable, jusqu’à obtenir, dans les exemples les plus élaborés, un produit aussi proche que possible de l’élément H2O (« eaux ultrapures »).
Cet article passe donc en revue tous les traitements physicochimiques (les traitements biologiques ne sont pas abordés ici, cf. [G 1 300] [G 1 305] [W 2 703], [IN 44]) intervenant sur tous les constituants dissous (gaz, sels minéraux, matières organiques, polluants divers). Certains de ces traitements présentent une influence importante sur les matières particulaires, notamment l’oxydation (désinfection) et la filtration utilisant des membranes perméables (clarification et désinfection). A contrario, les techniques de clarification (avec coagulation--floculation et/ou ajustement du pH) ont un effet significatif sur l’élimination partielle, parfois presque totale, de composés dissous (matières organiques naturelles, éléments minéraux et métalliques, certains micropolluants organiques).
Les traitements décrits ici (échanges gaz-liquide, oxydation chimique, adsorption sur charbon actif, échange d’ions, mise à l’équilibre calcocarbonique, traitements membranaires) interviennent le plus souvent après une clarification préalable lorsque la ressource est une eau superficielle ; ils peuvent être appliqués directement s’il s’agit d’une eau souterraine de bonne qualité ou d’une eau de distribution publique déjà rendue potable.
Cette méthode de description par grand principe (et leur déclinaison en chapitres), choisie par l’auteur d’origine, a été conservée dans cette nouvelle version, mais complétée en dernier chapitre par une synthèse par composé dissous, présentant l’intérêt de repérer rapidement le (ou les) procédé(s) qui conduit à son élimination ou à sa transformation.
Pour de plus amples renseignements, le lecteur pourra consulter des ouvrages spécialisés cités en « sources bibliographiques ».
L’agencement des différentes phases unitaires de traitement, en fonction de la qualité d’eau recherchée et du type d’industrie concerné, fait l’objet de l’article suivant [G 1 172] pour tous usages de l’eau et de l’article [W 5 510], avec plus de détails et informations, pour les eaux destinées à la consommation humaine (EDCH).
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MOTS-CLÉS
oxydation Adsorption Echange gaz-liquide Echange d’ions Mise à l’équilibre Procédés membranaires
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2000 par Pierre MOUCHET
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9. Glossaire
Adsorbant et adsorbat
L’adsorption (à ne pas confondre avec l’absorption) met toujours en jeu un solide (généralement poreux) appelé « adsorbant » et un soluté en phase liquide ou gazeuse appelé « adsorbat » pouvant se fixer à la surface de l’adsorbant.
Charge volumique
C’est le débit d’eau d’alimentation d’un filtre rapporté au volume de matériau contenu dans le filtre. Exprimée en m3/(h · m3) ou en h–1, la charge volumique est utilisée principalement en échange d’ions, en adsorption et en filtration sur différents matériaux.
Degré français (°f)
C’est une unité de titre (similaire à une concentration) utilisée pour les composés minéraux ionisés dans une eau (sels naturels) qui correspond à un cinquième de milliéquivalent par litre d’eau (1°f = 1/5e de mé/L). Le nombre de milliéquivalents par litre est le produit de la concentration de l’ion considéré en millimoles par litre et de sa valence (nombre de charges). Cette unité permet de comparer à l’identique et d’additionner (indépendamment de la masse atomique ou molaire) toute espèce minérale ionisée dans l’eau, elle est utilisée principalement pour toute opération de mise à l’équilibre et d’échange d’ions.
Désinfection
La désinfection est l’inactivation (parfois la destruction) des microorganismes de toutes espèces (bactéries, virus, protozoaires, algues…) ; à ne pas confondre avec la stérilisation qui est la destruction de tous les organismes vivants des trois règnes (bactérien, animal et végétal).
Matières organiques dissoutes
L’appellation « matières organiques » dissoutes correspond, à l’origine, aux matières organiques oxydables mesurées, après filtration, par les critères globaux de pollution classiques (DCO, DBO5, indice permanganate) et, plus récemment, par la teneur en carbone organique dissous (COD). Bien qu’incluant les micropolluants organiques (pour un pourcentage négligeable) en termes de COD), cette analyse prend en compte toutes les macromolécules organiques de moyenne masse molaire qu’elles soient d’origine naturelle (e.g. substances humiques) ou anthropiques (e.g. protéines, lipides, hydrates de carbone).
Macropolluants...
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La bibliographie sur laquelle s’appuie cet article (même en la réservant aux sources les plus récentes) est très importante, voire démesurée, compte tenu du nombre d’opérations de traitement d’eau concernées et du nombre de techniques dans chaque opération (e.g. dans « oxydation », « membranes »…). Il a donc été choisi de présenter seulement ici les ouvrages en langue française portant totalement ou partiellement sur le traitement des eaux (hors eaux usées urbaines), ainsi que quelques ouvrages nord-américains historiques.
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AWWA (American Water Works Association) - Water Quality & Treatment: A Handbook of Community Water Supplies (Qualité et traitement de l’eau : un manuel pour les services municipaux de distribution d’eau). - 4e édition, PONTIUS (F.W.) Technical Editor, McGraw-Hill New York, Londres, Paris, p. 1194 (1990).
-
(2) - BERNÉ (F.), CORDONNIER (J.) - Traitement des eaux. - Technip Paris, p. 293 (1991).
-
(3) - COLLECTIF D’AUTEURS de Franche Comté - Traitement et épuration des eaux industrielles polluées – Procédés membranaires, bioadsorption et oxydation chimique. - Presses Universitaires de Franche-Comté, p. 352 (2008).
-
(4) - DEGREMONT - Mémento technique de l’eau. - 10e édition, Lavoisier Paris (Technique et Documentation), p. 1718 (2005).
-
(5) - DESJARDIN (R.) - Le traitement des eaux. - 2e édition revue et améliorée. Sciences et Techniques (1997).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Pour plus d’informations sur la réglementation EDCH, les lecteurs peuvent consulter le « Pour en savoir plus » de l’article [W 5 510].
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