Traitement des eaux usees- opération de separation

Technologie
SECONDE BAC PRO
Lycée Nicolas Louis Vauquelin
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TRAITEMENTS DES EAUX USÉES
Ce chapitre aborde une catégorie d’opérations unitaires employée dans toutes les industries de
procédés : les opérations de SEPARATION.
La séparation fait appel à des techniques très diverses selon la nature du produit à traiter et la
nature des éléments à séparer (solides, liquides +/- visqueux, gazeux …).
Nous allons étudier le traitement des eaux usées qui fait appel à grand nombres de techniques
de séparation.
1. INTRODUCTION
Les eaux d’égout qui entrent dans une station
d’épuration contiennent de très nombreuses
impuretés provenant :
de nos maisons (toilettes, cuisine, salle de
bain …)
des lieux de travail (garage, usines,
restaurants …)
des eaux de pluie et de ruissellement
(goudron des routes, engrais des champs …)
COMMENT ELIMINER CES IMPURETES ?
2. COMMENT FONCTIONNE UNE STATION D’ÉPURATION ?
Station d’épuration vue d’avion
Toute l'eau utilisée à la maison ou dans une entreprise industrielle est collectée dans le réseau
d'égouts sous forme d'eaux usées. Le but de l'épuration de l'eau est donc de traiter suffisamment
les eaux usées (sales) pour que leur rejet dans les cours d'eau ou dans la mer ne dégrade pas ces
milieux naturels.
Attention : l’eau sortant de la station est une eau propre, ce qui ne signifie pas qu’elle soit
potable !

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Les industries de procédé
papèterie, pharmacie, chimie …) ont
l’égout, et possèdent donc leur
Ne pas oublier que le
réseau d’égouts
galeries souterraines, collecte aussi
sur les toits et les rues (traces d’huiles de moteur, de carburant ou de métaux lourds, restes de
pneus...).
Description du procédé
1.
Comme les eaux usées sont chargées de déchets,
il faut souvent les aider à bien
canalisations. De plus l’écoulement entre
chaque étape se faisant par gravité, les eaux
usées entrantes sont
montées
haut de la station
. On dit qu’elles sont
« relevées
», à l’aide d’une vis d’Archimède ou
de pompes.
4. La sédimentation
: les
l’eau vont à leur tour tomber au fond
qui vont les faire se
regrouper
5. Le bassin d’
aération
organiques dissoutes
spécialement
cultivées
la transformant en boue «
6. La clarification
(= 2de sédimentation)
d’un bassin
. A cette étape, l’eau est enfin
dans la nature.
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qui produisent des déchets
souvent très
papèterie, pharmacie, chimie …) ont
obligation
de traiter leurs eaux usées avant de les envoyer à
l’égout, et possèdent donc leur
propre station d‘épuration.
réseau d’égouts
qui comprend des milliers
de kilomètres de tuyaux et de
galeries souterraines, collecte aussi
les eaux de pluie qui se chargent de
polluants
sur les toits et les rues (traces d’huiles de moteur, de carburant ou de métaux lourds, restes de
Comme les eaux usées sont chargées de déchets,
il faut souvent les aider à bien
s’écouler dans les
canalisations. De plus l’écoulement entre
chaque étape se faisant par gravité, les eaux
montées
au point le plus
. On dit qu’elles sont
», à l’aide d’une vis d’Archimède ou
2. Le dégrillage
: l’eau passe à travers un
système de grilles qui la
débarrasse des ses plus
gros déchets
et des objets flottants (branches,
sacs ou bouteilles plastique …)
3. Le dessablage
et le
contient encore du sable, de la terre en
suspension. Il va
se déposer au fonds d’un
bassin par gravité
. Quant aux huiles, elles
flottent
à la surface d’où elles sont
: les
matières les plus fines
qui restent encore
l’eau vont à leur tour tomber au fond
du bassin grâce à l’action de produits
regrouper
et donc former de gros « flocons
» plus
aération
: il faut maintenant détruire les
matières
dans l’eau. Pour cela, on utilise des ba
ctéries
cultivées
dans un bassin. Elles « digèrent
» la pollution en
la transformant en boue «
biologique ».
(= 2de sédimentation)
: la boue « biologique »
se
. A cette étape, l’eau est enfin
dépolluée
. Elle peut maintenant être rejetée
2
souvent très
polluants (peinture,
de traiter leurs eaux usées avant de les envoyer à
de kilomètres de tuyaux et de
polluants
en ruisselant
sur les toits et les rues (traces d’huiles de moteur, de carburant ou de métaux lourds, restes de
: l’eau passe à travers un
débarrasse des ses plus
et des objets flottants (branches,
sacs ou bouteilles plastique …)
et le
déshuilage : l’eau
contient encore du sable, de la terre en
se déposer au fonds d’un
. Quant aux huiles, elles
à la surface d’où elles sont
enlevées.
qui restent encore
en suspension dans
du bassin grâce à l’action de produits
chimiques
» plus
lourds.
matières
ctéries
» la pollution en
se
dépose alors au fond
. Elle peut maintenant être rejetée

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Une partie des boues récupérées est recyclée pour ensemencer le bassin d’aération.
Les boues restantes peuvent êtres concentrées (« épaissies ») puis épandues en plein champ.
3. TECHNOLOGIE DES OPÉRATIONS UNITAIRES
Dégrillage
Dégrilleur courbé Panier de dégrillage
P RINCIPALES CARACTÉRISTIQUES D ’ UN DÉGRILLEUR
Dimensions / écartement entre barreaux / forme des grilles (planes ou courbes) / système de
récupération des déchets par l’aval ou l’amont
E XEMPLE
Modèle : vertical à nettoyage par l'aval
Espacement entre les barres : 12 mm
Débit moyen : 0,64 m³/s
Hauteur : 3,3 m Largeur : 1,2 m

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P RINCIPE DU DÉGRILLAGE (
COMMENT ÇA MARCHE
Les barreaux de la grille, plus ou moins
bois, plastiques, chiffons ...).
Régulièrement les déchets retenus par les grilles sont retirés au moyen d'un
automatisé
à déplacement verti
détection de perte de charge.
Les déchets de grilles sont ensuite
60%.
Décantation
En génie chimique, le mot «
décantation
=
SÉPARATION LIQ
Exemple
?
vinaigrette, et pourquoi
Dans
dégraissage
Dans
certains domaines professionnels comme le traitement des eaux,
est utilisé à tort pour désigner une séparation
et les bassins dans lesquels les particules solides sédimentent sont appelés «
Sédimentation
P RINCIP
E DE LA SÉDIMENTATIO
La sédimentation
est une séparation Solide/Liquide.
Eau boueuse
1 heure après
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COMMENT ÇA MARCHE
?)
Les barreaux de la grille, plus ou moins
espacés, retiennent les gros
déchets
Régulièrement les déchets retenus par les grilles sont retirés au moyen d'un
à déplacement verti
cal, dont le cycle est contrôlé par une
minuterie
Les déchets de grilles sont ensuite
asséchés
dans un compacteur à vis qui en réduit le volume de
décantation
» signifie «
séparation entre 2 liquides non miscibles
SÉPARATION LIQ
UIDE/LIQUIDE
Exemple
: quand l’huile se sépare du vinaigre dans une vinaigrette.
Préciser quel liquide montera en surface dans le cas de la
vinaigrette, et pourquoi
? :
le traitement des eaux usées, c'est l'étape de "
dégraissage
" qui correspond réellement
à la décantation.
certains domaines professionnels comme le traitement des eaux,
le terme «
est utilisé à tort pour désigner une séparation
Solide/Liquide
qui est en fait une
et les bassins dans lesquels les particules solides sédimentent sont appelés «
E DE LA SÉDIMENTATIO
N
est une séparation Solide/Liquide.
Eau boueuse
1 heure après
4
déchets
solides (papiers,
Régulièrement les déchets retenus par les grilles sont retirés au moyen d'un
peigne motorisé et
minuterie
et un système de
dans un compacteur à vis qui en réduit le volume de
séparation entre 2 liquides non miscibles
».
: quand l’huile se sépare du vinaigre dans une vinaigrette.
Préciser quel liquide montera en surface dans le cas de la
le traitement des eaux usées, c'est l'étape de "
déshuilage-
à la décantation.
le terme «
décantation »
qui est en fait une
sédimentation,
et les bassins dans lesquels les particules solides sédimentent sont appelés «
décanteurs ».

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Dans le traitement des eaux usées, elle permet de séparer l'eau des
sable
, mais aussi des fines matières en suspension (M.E.S.) qu'elle contient, et qui vont se
déposer par simple gravité
au fond des bassins en formant les «
pompage de fond).
La vitesse de dépôt des particules est appelée "
dépend essentiellement de la
masse
les grosses particules sédimentent
les plus fines par contre peuvent rester en suspension très
plus loin comment
accélérer
A PPAREILS ET INSTALLATION
Rappel
: le jargon du traitement des eaux appelle «
fait une sédimentation.
 « Décanteurs »
STATIQUES
Le débit de l’eau
dans ce décanteur (combien de m
heure
?) doit laisser le temps à la suspension de
décharger
ses particules dans le bassin.
Si le débit est trop grand, la sédimentation sera
incomplète.
Il faut donc une surface de bassin importante car la
vitesse de
sédimentation est généralement
Certains "décanteurs" sont appelés
permettent d'augmenter la concentration des boues
collectées.
L'alimentation peut se faire par le
 « Décantateurs »
LAMELLAIRES
Ce système agit sur la trajectoire des
particules pour séparer en
des particules de taille
et de masse
volumique différentes.
Cela améliore considérablement la
vitesse
de sédimentation et permet de
réduire le volume
nécessaire à la
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Dans le traitement des eaux usées, elle permet de séparer l'eau des
grosses
, mais aussi des fines matières en suspension (M.E.S.) qu'elle contient, et qui vont se
au fond des bassins en formant les «
boues
» (recueillies ensuite par
La vitesse de dépôt des particules est appelée "
vitesse de
sédimentation
masse
des particules et de leur grosseur :
les grosses particules sédimentent
rapidement ;
les plus fines par contre peuvent rester en suspension très
longtemps
accélérer
l’opération.
: le jargon du traitement des eaux appelle «
décanteur
» des appareils qui réalisent en
STATIQUES
dans ce décanteur (combien de m
3
par
?) doit laisser le temps à la suspension de
ses particules dans le bassin.
Si le débit est trop grand, la sédimentation sera
Il faut donc une surface de bassin importante car la
sédimentation est généralement
faible.
Certains "décanteurs" sont appelés
épaississeurs car ils
permettent d'augmenter la concentration des boues
L'alimentation peut se faire par le
bas ou par le haut.
LAMELLAIRES
Ce système agit sur la trajectoire des
particules pour séparer en
continu
et de masse
Cela améliore considérablement la
de sédimentation et permet de
nécessaire à la
décantation (appareils plus compacts).
5
grosses
particules comme le
, mais aussi des fines matières en suspension (M.E.S.) qu'elle contient, et qui vont se
» (recueillies ensuite par
sédimentation
" v
s
, et cette vitesse
longtemps
, et nous verrons
» des appareils qui réalisent en