Traitement de l’eau par coagulation-floculation

Comprendre le Traitement de l’eau par coagulation-floculation

Une usine de traitement de l’eau potable utilise un processus de coagulation-floculation pour éliminer les particules en suspension. La qualité de l’eau brute varie, ce qui nécessite un ajustement constant des doses de coagulant.

Pour comprendre le Traitement dans une Station de Purification d’Eau, cliquez sur le lien.

Données :

Débit de l’eau brute : 1 m³/s
Concentration des particules : 150 mg/L
Dose de coagulant : 10 mg/L

Questions :

1. Calculez la quantité de coagulant nécessaire par jour.

2. Discutez de l’impact de la variation de la concentration des particules sur la dose de coagulant.

3. Proposez un plan de suivi de la qualité de l’eau en aval du traitement.

Correction : Traitement de l’eau par coagulation-floculation

1. Calcul de la quantité de coagulant nécessaire par jour

L’objectif est de déterminer la masse totale de coagulant ajoutée à l’eau traitée sur une journée. On connaît la dose de coagulant en mg par litre (mg/L) et le débit de l’eau brute en m³/s. Il est donc nécessaire de convertir le débit en L/s, calculer la masse injectée par seconde, puis convertir cette valeur en une quantité journalière.

Formule

1. Conversion du débit en L/s

\[ \text{Débit (L/s)} = \text{Débit (m³/s)} \times 1000 \]

2. Calcul de la masse de coagulant par seconde

\[ m_{\text{s}} = \text{Dose (mg/L)} \times \text{Débit (L/s)} \]

3. Conversion de la masse par seconde en masse par jour

\[ m_{\text{jour}} = m_{\text{s}} \times 86400 \quad (\text{car } 1\,\text{jour} = 86400\,\text{s}) \]

4. Conversion de mg en kg

\[ m_{\text{jour (kg)}} = \frac{m_{\text{jour (mg)}}}{1\,000\,000} \]

Données

Débit de l’eau brute : 1 m³/s
Dose de coagulant : 10 mg/L

Calcul

1. Conversion du débit

\[ 1\,\text{m³/s} \times 1000 = 1000\,\text{L/s} \]

2. Masse de coagulant par seconde

\[ 10\,\text{mg/L} \times 1000\,\text{L/s} = 10\,000\,\text{mg/s} \]

Convertissons en grammes par seconde :

\[ 10\,000\,\text{mg/s} = 10\,\text{g/s} \]

3. Masse de coagulant par jour

\[ 10\,\text{g/s} \times 86400\,\text{s} = 864\,000\,\text{g} \]

4. Conversion en kilogrammes

\[ 864\,000\,\text{g} \div 1000 = 864\,\text{kg} \]

Réponse 1 :

La quantité de coagulant nécessaire par jour est de 864 kg.

2. Impact de la variation de la concentration des particules sur la dose de coagulant

La concentration des particules en suspension dans l’eau brute influe directement sur l’efficacité du traitement par coagulation-floculation. La dose de coagulant est ajustée afin de neutraliser les charges électriques des particules et favoriser leur agglomération (floculation). Voici quelques points détaillés :

Augmentation de la concentration en particules :
Si la concentration des particules augmente (par exemple, lors d’événements pluvieux ou en cas de contamination ponctuelle), la demande en coagulant augmente. En effet, un nombre plus élevé de particules nécessite davantage de coagulant pour atteindre une neutralisation suffisante et assurer la formation de flocs efficaces.
Ainsi, il sera nécessaire d’augmenter la dose de coagulant pour compenser l’accroissement de la charge particulaire.
Diminution de la concentration en particules :
À l’inverse, si l’eau brute présente une concentration plus faible en particules, une dose moindre de coagulant sera suffisante pour atteindre l’effet désiré.
Dans ce cas, une dose réduite permet d’optimiser l’utilisation du produit et d’éviter une surdosage qui pourrait entraîner des coûts supplémentaires ou des impacts négatifs sur la qualité de l’eau traitée.
Importance du suivi :
Un suivi en temps réel de la qualité de l’eau et des concentrations particulaires est crucial pour adapter rapidement la dose de coagulant. L’ajustement continu est nécessaire pour maintenir une efficacité optimale du processus de coagulation-floculation.

Réponse 2 :

La dose de coagulant doit être ajustée en fonction de la concentration en particules : une augmentation des particules nécessite une dose plus élevée pour assurer une coagulation efficace, tandis qu’une diminution permet de réduire la quantité de coagulant utilisée.

3. Plan de suivi de la qualité de l’eau en aval du traitement

Un suivi régulier et rigoureux de la qualité de l’eau en aval du traitement est indispensable pour garantir la sécurité de l’eau potable et l’efficacité du processus de purification. Ce plan doit intégrer des mesures continues, des prélèvements réguliers et l’analyse de divers paramètres physico-chimiques.

Proposition de plan

1. Mesures en continu :

- Turbidité : Installer des capteurs de turbidité pour mesurer en continu la clarté de l’eau. Une turbidité élevée peut indiquer une insuffisance du traitement ou une recontamination.
- pH et Conductivité : Utiliser des sondes pour suivre le pH et la conductivité, car ces paramètres influencent la coagulation et la stabilité du traitement.

2. Prélèvements réguliers et analyses en laboratoire :

Fréquence : Réaliser des prélèvements toutes les 4 à 6 heures pour détecter toute variation rapide dans la qualité de l’eau.
Analyses complémentaires : Mesurer la concentration résiduelle de coagulant, les concentrations en métaux lourds, et d’autres paramètres pertinents comme la demande chimique en oxygène (DCO) et la demande biologique en oxygène (DBO).

3. Contrôle automatisé et alerte :

Système de supervision : Mettre en place un système de contrôle automatisé capable de centraliser les données en temps réel et de déclencher des alertes en cas de dépassement des seuils critiques.
Actions correctives : Prévoir des protocoles d’intervention immédiate pour ajuster le dosage ou lancer des procédures de maintenance si des anomalies sont détectées.

4. Audit et vérification périodique :

Audit externe : Organiser des audits réguliers par des organismes indépendants pour vérifier la conformité du traitement et l’efficacité du plan de suivi.
Mise à jour du plan : Réviser périodiquement le plan de suivi en fonction des résultats observés et des évolutions réglementaires.

Réponse 3 :

Le plan de suivi proposé inclut :

Mesures en continu (turbidité, pH, conductivité) via des capteurs.
Prélèvements réguliers (toutes les 4 à 6 heures) avec analyses en laboratoire pour vérifier la concentration résiduelle de coagulant et d’autres paramètres clés.
Contrôle automatisé avec système d’alerte pour des ajustements rapides.
Audits périodiques et mise à jour régulière du plan pour assurer la conformité et l’efficacité du traitement.

Traitement de l’eau par coagulation-floculation

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