Traitement dans une Station de Purification d’Eau

1. Turbidité après chaque étape

1.1. Après coagulation–floculation

La coagulation–floculation consiste à ajouter un produit (coagulant) qui fait se lier les particules en suspension pour former des groupes plus gros appelés flocs. Ces flocs sont plus faciles à enlever de l'eau. On dit qu'on réduit 70 % de la turbidité initiale.

Formule :
\[ T_{coag} = T_0 \times (1 - \eta_{coag}) \]

Données :

• T₀ = 30 NTU
• η_coag = 0.70

Calcul :
\[ = 30 \times (1 - 0.70) \] \[ = 30 \times 0.30 \] \[ = 9\,\text{NTU} \]
Après cette étape, la turbidité a chuté de 30 NTU à 9 NTU, car 70 % des particules ont été regroupées en flocs et enlevées.

1.2. Après sédimentation

La sédimentation permet aux flocs et aux particules plus lourdes de se déposer naturellement au fond du bassin quand l'eau reste immobile. On enlève ensuite cette boue. Cela retire 50 % de la turbidité restante.

Formule :
\[ T_{sed} = T_{coag} \times (1 - \eta_{sed}) \]

Données :

• T_coag = 9 NTU
• η_sed = 0.50

Calcul :
\[ = 9 \times (1 - 0.50) \] \[ = 9 \times 0.50 \] \[ = 4.5\,\text{NTU} \]
Après décantation, la turbidité diminue encore. Les particules lourdes se sont déposées, laissant 4,5 NTU dans l'eau.

1.3. Après filtration et désinfection

La filtration et la désinfection ciblent surtout les bactéries et micro-organismes. Ces étapes n'affectent pas significativement la turbidité, donc elle reste à la valeur précédente.

Résultat final : 4.5 NTU (objectif non atteint, on vise moins de 1 NTU pour une eau claire)

2. Bactéries après chaque étape

2.1. Après coagulation–floculation

Explication : Aucune efficacité bactérienne spécifique ici : la coagulation vise surtout les particules, pas les bactéries. Le nombre reste identique.

Formule :
\[ C_{1} = C_{0} \]

Données :

• C₀ = 1 000 CFU/mL

Calcul :
\[ C_{1} = 1\,000\,\text{CFU/mL} \] Le même qu'à l'entrée.

2.2. Après sédimentation

Lors de la sédimentation, environ 30 % des bactéries sont piégées dans la boue au fond du bassin et retirées.

Formule :
\[ C_{2} = C_{1} \times (1 - \eta_{bac\_sed}) \]

Données :

• C₁ = 1 000 CFU/mL
• η_{bac_sed} = 0.30

Calcul :
\[ = 1{,}000 \times (1 - 0.30) \] \[ = 1{,}000 \times 0.70 \] \[ = 700\,\text{CFU/mL} \] Après décantation, il reste 700 CFU/mL.

2.3. Après filtration

La filtration utilise un matériau poreux (sable, membrane) qui retient 90 % des bactéries restantes.

Formule :
\[ C_{3} = C_{2} \times (1 - \eta_{filt}) \]

Données :

• C₂ = 700 CFU/mL
• η_filt = 0.90

Calcul :
\[ = 700 \times (1 - 0.90) \] \[ = 700 \times 0.10 = 70\,\text{CFU/mL} \] Résultat : 70 CFU/mL.

2.4. Après désinfection

La désinfection chimique ajoute un désinfectant (chlore, ozone) qui tue 99,99 % des bactéries restantes.

Formule :
\[ C_{4} = C_{3} \times (1 - \eta_{desinf}) \]

Données :

• C₃ = 70 CFU/mL
• η_desinf = 0.9999

Calcul :
\[ = 70 \times (1 - 0.9999) \] \[ = 70 \times 0.0001 \] \[ = 0.007\,\text{CFU/mL} \]

Conversion en CFU/100 mL :
\[ = 0.007 \times 100 \] \[ = 0.7\,\text{CFU/100\,mL} \] (objectif atteint)

3. Vérification des objectifs et recommandations

Paramètre	Résultat final	Objectif	Statut
Turbidité	4.5 NTU	< 1 NTU	Non atteint
Bactéries	0.7 CFU/100 mL	< 10 CFU/100 mL	Atteint

• Turbidité (non atteinte)
  • Augmenter la dose de coagulant pour regrouper plus de particules (viser ≥ 80 % de réduction).
  • Ajouter une filtration fine ou une membrane pour enlever les 4.5 NTU restants.
  • Optimiser la conception du bassin de sédimentation (ajouter des lamelles ou ralentir le flux).
• Bactéries (atteint, mais surveillance)
  • Ajouter une étape UV pour détruire toute bactérie résiduelle.
  • Effectuer des tests microbiologiques réguliers après désinfection.

4. Impact d’une augmentation du débit de 10 %

Nouveau débit : 5 500 m³/jour
Hypothèse : chaque efficacité baisse de 10 % en raison du temps de contact réduit.

4.1. Turbidité

1. Coagulation : η′ = 0.70×0.90 = 0.63 → \[ T_{1}' = 30 \times (1 - 0.63) \] \[ T_{1}' = 11.1\,\text{NTU} \]
2. Sédimentation : η′ = 0.50×0.90 = 0.45 → \[ T_{2}' = 11.1 \times (1 - 0.45) \] \[ T_{2}' = 6.105\,\text{NTU} \]
3. Résultat : 6.1 NTU

4.2. Bactéries

1. Sédimentation : η′ = 0.30×0.90 = 0.27 → \[ C_{2}' = 1{,}000 \times (1 - 0.27) \] \[ C_{2}' = 730\,\text{CFU/mL} \]
2. Filtration : η′ = 0.90×0.90 = 0.81 → \[ C_{3}' = 730 \times (1 - 0.81) \] \[ C_{3}' = 138.7\,\text{CFU/mL} \]
3. Désinfection : η′ = 0.9999×0.90 = 0.89991 → \[ C_{4}' = 138.7 \times (1 - 0.89991) \] \[ C_{4}' \approx 13.87\,\text{CFU/mL} \] \[ C_{4}' = 1{,}387\,\text{CFU/100 mL} \]

5. Implications environnementales et sanitaires

• Turbidité élevée
  • Les particules protègent les micro-organismes de la désinfection, augmentant le risque pour la santé.
  • Une eau trop trouble est désagréable visuellement et peut contenir des métaux lourds adsorbés.
• Bactéries résiduelles
  • Si le seuil n’est pas respecté, l’eau peut transmettre des maladies graves (diarrhée, typhoïde, choléra).
  • Impact direct sur la sécurité sanitaire des usagers.
• Environnement
  • Le rejet de boues riches en contaminants peut polluer la rivière en aval et affecter la faune aquatique.
  • Un fonctionnement inadéquat peut entraîner une accumulation de déchets toxiques dans l’écosystème.