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Auteur(s)
-
Hugues GODART : Ingénieur civil des Mines - Ingénieur en chef à la Générale des Eaux
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Lire l’articleINTRODUCTION
Si l’on ne parle plus guère à présent de processus unitaire en fonction du traitement principal visé, la notion de processus unitaire n’en reste pas moins valable quant aux principes auxquels il est fait appel : une oxydation reste une oxydation, une adsorption reste une adsorption, etc.
Dans le cas du traitement des eaux destinées à la consommation humaine, nous avons ainsi retenu sous cette appellation :
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l’oxydation chimique, avec les grandes applications des composés du chlore et l’ozone ;
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l’adsorption, et notamment l’essor des charbons actifs ;
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les traitements biologiques, qui ressortent il est vrai d’oxydations, de réductions... mais de caractères très particuliers ;
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les échanges ioniques ;
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les séparations par membranes ici regroupées bien que faisant appel à divers principes, dont la pression osmotique ;
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les traitements par les ultraviolets.
Ces processus unitaires s’appliquent à des eaux naturellement très claires ou clarifiées 00Eaux de distribution- Clarification au préalable.
L’art du traiteur d’eau est de choisir les processus et de les intégrer dans une filière performante et aussi économique que possible.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
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C 5 198 - Eaux de distribution. Objet des traitements ;
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C 5 199 - Eaux de distribution. Clarification ;
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C 5 200 - Eaux de distribution. Traitements unitaires (le présent article) ;
-
C 5 201 - Eaux de distribution. Traitements spécifiques.
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- Version archivée 1 de mai 1986 par Cyril GOMELLA
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5. Séparation par membranes
5.1 Notions générales
La filtration classique ne permet pas d’éliminer les particules ou micro-organismes de taille inférieure à 1 micromètre. Pour des particules plus fines, des techniques de séparation par membranes sont employées (figure 26). La dimension des pores de chaque membrane définit le pouvoir de séparation, appelé aussi seuil de coupure.
Ce seuil de coupure permet de caractériser ainsi la microfiltration et l’ultrafiltration. La microfiltration correspond à des pores d’un dixième de micromètre. L’ultrafiltration correspond elle à des pores de un centième de micromètre. Ces deux techniques membranaires fonctionnent à basse pression.
Au-delà, la nanofiltration, avec un seuil de coupure très bas (1 nanomètre), fonctionne sous des pressions plus élevées ; elle est intermédiaire entre ces filtrations et l’osmose inverse. La nanofiltration permet d’éliminer les virus, les molécules et certains ions dissous dans l’eau comme les carbonates, les sulfates et même les nitrates en fonction de la membrane utilisée.
La technique de l’osmose inverse va encore plus loin et fait appel à des notions de pression, très différentes des notions de granulométrie ou de taille de pores pour les différents médias filtrants.
Pour rappeler cette notion de pression fondamentale en osmose inverse et même en nanofiltration, mettons en contact une eau « pure » et une eau contenant une forte quantité de sels dissous figure 27.
Ce contact est assuré par l’intermédiaire d’une simple séparation par une membrane primitivement animale perméable à l’eau seule. Le niveau dans les deux cuves est initialement le même. L’eau pure diffuse au travers de la membrane : son niveau s’abaisse alors que celui de la solution concentrée s’élève.
Lorsque le transfert ne se fait plus, un compartiment contient toujours de l’eau pure, tandis que l’autre a augmenté de volume et conservé ses sels dissous. La différence de niveau entre ces 2 compartiments définit une pression, dite pression osmotique. C’est le principe de l’osmose qui obéit à une loi d’équilibre des pressions.
Pour débarrasser l’eau des sels dissous, le procédé inverse de l’osmose est employé.
Une pression est appliquée sur l’eau à traiter contenant...
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