Traitement des eaux usées
Processus conventionnel de traitement des eaux usées :
Il consiste en une combinaison de processus et d'opérations physiques, chimiques et biologiques pour éliminer les solides et les matières organiques. Les termes généraux utilisés pour décrire les différents degrés de traitement des eaux usées sont le traitement préliminaire, primaire, secondaire et tertiaire.
Traitement Primaire
Sédimentation : Il s'agit d'un processus de traitement physique de l'eau utilisé pour décanter les solides en suspension dans l'eau sous l'influence de la gravité. Il est ensuite utilisé comme étape primaire dans une station d'épuration moderne, réduisant la teneur en solides en suspension ainsi que les polluants incrustés dans les solides en suspension.
C'est une opération par laquelle les particules en suspension dans le liquide se déposent par gravité au fond du réservoir, d'où elles peuvent être éliminées sous forme de boue. Après un certain temps, les solides plus légers et l'huile flottent à la surface du liquide et peuvent être séparés sous forme de boues.
Coagulation et floculation :
Il s'agit d'une technique de traitement chimique de l'eau généralement appliquée avant la sédimentation et la filtration pour améliorer la capacité d'un processus de traitement à éliminer les particules.
La coagulation est un processus où l'eau est traitée avec des réactifs pour former des coagulats. Des coagulants de charge opposée à celle des solides en suspension sont ajoutés à la masse pour piéger les particules formant ainsi une masse de charge suffisante pour se déposer ou être piégées dans le filtre.
Les substances utilisées comme coagulants. Les plus courants sont : (Al2(SO4)3.H2O), sulfate ferreux, chlorure ferrique.
Floculation
:
Il s'agit d'un brassage ou d'une agitation douce pour encourager les particules ainsi formées à s'agglomérer en masses suffisamment grosses pour se déposer et être filtrées de la solution.
Égalisation :
L'égalisation de débit est une méthode utilisée pour surmonter les problèmes opérationnels et les variations de débit afin d'améliorer les processus.
Son objectif est de fournir un stockage pour retenir l'eau lorsqu'elle arrive trop rapidement et pour l'approvisionner lorsqu'elle arrive moins rapidement.
La fonction principale de l'égalisation est d'agir comme tampon. Collecter les effluents bruts entrants qui arrivent à des débits très fluctuants et maintenir un débit constant (moyen).
Neutralisation:
Les déchets industriels contiennent souvent des composants acides ou alcalins qui nécessitent une neutralisation avant rejet ou traitement.
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Pour les eaux entrant dans les processus de traitement biologique, le « pH » doit être maintenu entre « 6,5 et 9 » pour une croissance optimale des micro-organismes.
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Les déchets acides sont généralement neutralisés avec des flux alcalins, de l'ammoniac, de la soude caustique / de la cendre de soude.
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La chaux est le matériau alcalin le plus largement utilisé pour la neutralisation des déchets acides.
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Les déchets alcalins nécessitent un traitement avec un flux acide, de l'acide sulfurique ou de l'acide chlorhydrique.
Échange d'ion
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H2O
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H+ + OH-
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NaCl
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Na+ + Cl-
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L'échange d'ions est une méthode de traitement dans laquelle un ou plusieurs contaminants ioniques indésirables sont éliminés de l'eau par échange avec une autre substance ionique ou moins indésirable.
Les deux contaminants de la substance échangée doivent être dissous et avoir le même type de charge électrique (+ve ou –ve). Cette utilisation sur échange vise à réduire la teneur en « Calcium et Magnésium » dans la douceur de l'eau.
Adsorption
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Le processus peut avoir lieu dans l'un des systèmes suivants : L'adsorption est une pacification des eaux usées pour éliminer un large éventail de composés des eaux usées industrielles. L'adsorption fonctionne sur le principe de l'adhésion. Le processus d'adhésion implique la séparation d'une substance d'une phase accompagnée de son accumulation ou de sa concentration à la surface d'une autre.
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Liquide-Gaz,
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Liquide-Liquide,
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Solide-Liquide,
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Solide-Gaz.
La phase adsorbant est «l'adsorbant» et le matériau concentré ou adsorbé à la surface de la phase adsorbante est «l'adsorbant».
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Le charbon actif a été le premier adsorbant largement utilisé.
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Le charbon actif est un excellent adsorbant car il a une forte affinité pour lier les substances organiques même à faible concentration.
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Il est considéré comme un traitement d'affinage et est appliqué à la fin des systèmes de traitement les plus courants, notamment après un traitement biologique.
Électro-dialyse
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Le procédé de traitement de l'eau par électrodialyse est l'une des méthodes de traitement de l'eau qui utilise des membranes d'osmose inverse qui sont semi-perméables aux ions en fonction de leur charge, sous l'influence du champ électrique pour réduire la teneur ionique de l'eau.
L'électrodialyse consiste à faire passer de l'eau entre deux plaques de charges électriques opposées. Les métaux dans l'eau sont attirés vers la plaque avec une charge négative (cathode) tandis que les non-métaux chargés sont attirés vers la plaque avec la charge positive (+). Les deux types d'ions peuvent être retirés des plaques et discordés.
Précipitation chimique
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La précipitation chimique est la méthode la plus courante pour éliminer le métal dissous d'une solution d'eaux usées contenant des métaux toxiques. Pour convertir les métaux dissous en particules solides, un réactif de précipitation est ajouté au mélange.
La filtration peut ensuite être utilisée pour éliminer les particules du mélange.
Par exemple :
Adoucissement de l'eau avec du lait ou de la chaux (éliminée par "Ca" ou "Mg")
Élimination du phosphore des eaux usées à l'aide de chlorure de fer.
Élimination des métaux lourds sous forme d'hydroxydes.
Traitement Secondaire
Traitement aérobie
Le processus de traitement des eaux usées est régi par des organismes aérobies qui ont besoin d'oxygène pour le processus de rupture. Les cuves de traitement aérobie des eaux usées sont constamment alimentées en oxygène. Cela a été fait en faisant circuler de l'air dans les réservoirs. Pour un fonctionnement efficace des organismes aérobies, des quantités suffisantes d'oxygène doivent être présentes dans les réservoirs aérobies à tout moment. Par conséquent, l'aération est correctement maintenue tout au long du traitement aérobie.
Le chiffre mentionné ci-dessus est une "bactérie" qui absorbe :
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Matière organique / Contaminants
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Oxygène
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Nutriments
et ça libère :
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Eau
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Gaz carbonique
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Excès de masse cellulaire
Principe du traitement aérobie
Traitement anaérobie
Le traitement anaérobie des eaux usées est un processus de traitement biologique dans lequel des organismes, en particulier des bactéries, décomposent les matières organiques présentes dans les eaux usées dans un environnement dépourvu d'oxygène. La digestion anaérobie est un procédé de traitement anaérobie des eaux usées bien connu. La dégradation de la matière organique se fait par voie anaérobie. Pour une digestion anaérobie efficace des matières organiques, l'entrée d'air dans les réservoirs anaérobies est empêchée.
Au cours de la digestion anaérobie, du méthane et du dioxyde de carbone sont produits. Le méthane est un biogaz. Par conséquent, le processus de digestion anaérobie peut être utilisé pour produire du biogaz qui peut être utilisé comme électricité.
Il absorbe des contaminants organiques et des nutriments et libère du dioxyde de carbone, du méthane et un excès de masse cellulaire.
Traitement biologique
Boues activées
Les micro-organismes tels que les bactéries et les protozoaires peuvent utiliser les petites particules et la matière organique dissoute, non éliminées lors du traitement primaire, comme nourriture. Le traitement secondaire ou biologique est réalisé dans une cuve contenant une « soupe » de microbes affamés appelée boue activée. Comme nous, ces microbes ont besoin d'air pour vivre (ce sont des organismes aérobies) et donc de l'air est pompé dans le réservoir. Les micro-organismes dans ce réservoir d'aération utilisent la matière organique dissoute et particulaire comme nourriture, produisant plus de micro-organismes qui peuvent être collectés et séparés de l'eau à l'étape suivante.
Il reste ensuite à séparer les micro-organismes (boues activées) pour ne laisser que de l'eau propre. Cela se fait dans un clarificateur secondaire qui fonctionne de la même manière. Certains des solides collectés dans le clarificateur secondaire (boues activées de retour) sont renvoyés vers le réservoir d'aération pour traiter davantage d'eaux usées et l'excédent (boues activées de déchets) est pompé vers un autre emplacement dans la cuvette pour un traitement ultérieur. L'eau propre qui s'écoule par le haut du clarificateur est envoyée pour la désinfection. dioxyde de carbone, méthane et masse cellulaire excédentaire.
Filtres percolateurs
Les filtres percolateurs sont des unités conventionnelles de traitement biologique aérobie des eaux usées, telles que les systèmes à boues actives ou les contacteurs biologiques rotatifs qui sont utilisés pour éliminer la matière organique des eaux usées. Le TF est un système de traitement aérobie qui utilise des micro-organismes attachés à un milieu pour éliminer la matière organique des eaux usées. Ce type de système est commun à un certain nombre de technologies telles que les contacteurs biologiques rotatifs et les réacteurs à lit fixe (Biotours).
Les TF permettent aux matières organiques présentes dans les eaux usées d'être adsorbées par une population de micro-organismes (bactéries aérobies, anaérobies et facultatives, champignons, algues et protozoaires) attachés au milieu sous forme de film biologique ou de couche visqueuse (environ 0,1 à 0,2 mm d'épaisseur) . Au fur et à mesure que les eaux usées s'écoulent sur le milieu, les micro-organismes déjà présents dans l'eau se fixent progressivement à la surface de la roche, du laitier ou du plastique et forment un film. La matière organique est ensuite dégradée par les micro-organismes aérobies dans la partie externe de la couche visqueuse.
Au fur et à mesure que la couche s'épaissit par croissance microbienne, l'oxygène ne peut pas pénétrer dans la face du milieu et des organismes anaérobies se développent. Au fur et à mesure que le film biologique continue de se développer, les micro-organismes près de la surface perdent leur capacité à s'accrocher au milieu et une partie de la couche visqueuse tombe du filtre. Ce processus est connu sous le nom de desquamation. Les solides en suspension sont récupérés par le système de drainage souterrain et transportés vers un clarificateur pour être éliminés des eaux usées.
Un débit d'air adéquat est important pour assurer une performance de traitement suffisante et éviter les odeurs. Pour répartir uniformément l'eau sur le filtre, un « arroseur/distributeur rotatif » est le plus souvent utilisé.
Les principaux facteurs qui doivent être pris en compte dans la conception des filtres bactériens comprennent
Le type de média filtrant à utiliser
Le système de pulvérisation
La configuration du système de sous-vidange
