Chapitre 4

Question 1

Qu’est-ce que la précipitation ?

Answer 1

Passage de composés dissous dans une solution à l’état solide. (à lieu avec les composés dissous)

Question 2

Qu’est-ce que la coagulation ?

Answer 2

Formation de petites particules par effet chimique (ajout acide) ou physique (chauffage). (à lieu avec des particules colloïdales)

Question 3

Qu’est-ce que la floculation ?

Answer 3

Agglutination ou agglomération des particules de matières minérales et organiques indésirables présentes dans l’effluent par ajout d’agents floculants.

Question 4

Qu’est-ce que la décantation ?

Answer 4

Méthode de séparation des matières en suspension sous l’action de la pesanteur

Question 5

Quelles sont les étapes de la précipitation ?

Answer 5

1. ajout d’un réactif soluble
2. Permutation ou combinaison avec les ions indésirables de l’effluent
3. Formation d’un composé insoluble ou très peu soluble qui précipite jusqu’à sa limite de solubilité

Question 6

Quelle est la classification des particules ?

Answer 6

• d < 0,001, état dissous, ex. sels Na, Mg…
  -0,001 < d < 1, état colloïdale (solides non décantables), ex. Oxydes et hydroxydes, argile, huiles et graisses, bactéries
• d > 1, solides décantables, ex. Limon, sables, pollen

Question 7

Quelles sont les caractéristiques des particules colloïdales ?

Answer 7

• Rapport surface/volume élevé
• Importance des phénomènes de surface
• La stabilité d’une suspension colloïdale résulte de charges électriques de surface (forces répulsive) qui empêchent les particules de s’agglomérer

Question 8

Quel est le rôle de la coagulation ?

Answer 8

Vaincre et annuler les forces répulsives (forces électrique négative) entre particules en utilisant des réactifs permettant l’agglomération des particules et la formation de petits flocs.

Question 9

Quels sont les principaux réactifs utilisés lors de la coagulation et de la précipitation ?

Answer 9

la chaux, les sels d’aluminium et de fer

Question 10

Qu’est-ce que la floculation ?

Answer 10

Elle emploie des agents floculants permettant l’agglomération des particules en suspension en flocs volumineux qui décantent facilement. (formation de flocs d’environ 1 cm)

Question 11

Quelle quantité d’agent précipitants et coagulants doit-on utiliser?

Answer 11

En fonction de la concentration en MES de l’effluent:
30-500 mg/L pour les effluents industriels (IAA) + 2g/L pour le lisier brut

Question 12

Quels sont les principaux agents floculants ?

Answer 12

• Polyélectrolytes: polymères de hauts poids moléculaire à structures linéaires et solubles dans l’eau
• Polymères:
  - Anioniques (-)
  - Cationique (+)

Le floc va se rassembler le long du polymère
Utilisation de 0.2 à 2 mg/L

Question 13

Sous quelle forme le phosphore est-il majoritairement présent ?

Answer 13

minérale particulaire et colloïdale
> 80% dans le cas du lisier de porc

Question 14

Cas du phosphore dans les effluents agricoles et agroalimentaires.

Answer 14

Lire slide 13 à 18, chap. 4

Question 15

Qu’est-ce que la décantation ?

Answer 15

Séparation solide/liquide : on met à profit les différences de densité entre les phases liquide et solide (phase solide plus dense).

Technique de séparation suit habituellement l’étape de précipitation, coagulation et floculation.

Question 16

Nommez les 4 types de décantations

Answer 16

Type I: Décantation de particules isolées
Type II: Décantation de particules floculantes
Type III: Décantation en zone
Type IV: Décantation par compression

Question 17

Décrivez la décantation de particules isolées.

Answer 17

• en milieu dilué (50<MES<500 mg/L) pour des particules non floculantes
• les particules décantent indépendamment les unes des autres
• la vitesse de chute des particules est constante: vitesse terminal de chute. (formule de vitesse en régime laminaire pour une particule sphérique)

Question 18

Décrivez la décantation de particules floculantes.

Answer 18

• en milieu dilué (50<MES<500 mg/L)
• les particules s’agrègent pour former des flocs de plus en plus gros
• la vitesse augmente avec la taille des flocs
  (*analyse théorique complexe)

Question 19

Décrivez la décantation en zone.

Answer 19

• Pour des particules floculantes dans un milieu assez concentré (MES>500 mg/L)
• Les flocs ne décantent pas de façon indépendante mais en bloc
• Décantation d’ensemble freinée

Question 20

Décrivez la décantation par compression.

Answer 20

• le milieu est très concentré
• les particules forment une structure
  -la sédimentation résulte de la compression de cette struture

Question 21

Film bonus

Answer 21

Voir chap. 4 slide 22 pour décantation en milieu concentré.
(clignez des yeux pour que l’image flash)

Question 22

Quels sont les 3 types de décanteurs?

Answer 22

• décanteurs classiques (voir photo slide 24)
• décanteurs lamellaires (voir photo slide 25)
• décanteurs centrifuges

Question 23

Décrivez le décanteur classique.

Answer 23

Les particules sont considérées indépendantes et tombent à leur propre vitesse. L’écoulement doit être laminaire, sans turbulences, ni courants. Le principe est que les particules atteignent le fond du décanteur avant de sortir.

Question 24

Décrivez le décanteur lamellaire.

Answer 24

le principe est basé sur l’utilisation de lamelles proches les unes des autres pour accroître la surface de décantation disponible par volume de décanteur. L’évacuation de la phase solide se fait grâce à l’inclinaison des plaques d’un angle alpha par rapport à l’axe horizontale.

Question 25

Décrivez le décanteur centrifuge.

Answer 25

Est constitué d'un cylindre horizontal, conique à une extrémité, et d'une vis sans fin qui tourne à des vitesses élevées (1600 à 6000 TPM). Sous l'effet de la force centrifuge, l'effluent introduit est immédiatement entraîné vers la paroi. Les matières solides forment alors une couche sur la paroi du tambour et sont continuellement transportés par la vis vers l'extrémité conique et se déversent à l'extrémité la plus étroite du cylindre.

Question 26

Qu'est-ce que la flottation à l'air ?

Answer 26

Technique de séparation solide-liquide accélérée, semblable à une décantation inversée. Utilisation avec des particules ou flocs dont la densité est plus grande que celle de l'eau mais très proche.

Question 27

Décrivez les 2 principaux types de cellules de flottation à l'air dissous.

Answer 27

- cellules circulaires: le débit est vertical. Dans ce cas, la phase liquide clarifiée et la phase solide se déplacent à contre-courant. La phase liquide est soutirée par le bas. - cellules rectangulaires: le mouvement de la suspension est horizontal et la phase solide se sépare de bas en haut.

Question 28

Quels sont les principes derrière la flottation à l'air ?

Answer 28

- Génération de bulles de gaz dans l'effluent - Les MES s'attachent aux bulles en ascension et sont ainsi entraînées vers le haut du flottateur (clarificateur) - L'effluent clarifié est récupéré en pied de l'unité de flottation - Les MES flottées sont récupérées en haut du clarificateur par écumage ou succion

Question 29

Quels sont les avantages et inconvénient de la décantation: Flottation ?

Answer 29

Vitesse ascensionnelle = environ 5 m/s  Installation plus compact - Concentration des boues 3 à 4 % en masse de solide (matière sèche)  Épaississement des boues non nécessaire avant séchage

Question 30

Quels sont les avantages et inconvénient de la décantation ?

Answer 30

- Vitesse de chute = environ 1 m/s installation volumineuse - Concentration des boues environ 1% en masse de solide (matière sèche) épaississement des boues nécessaire avant séchage

Question 31

Qu'est-ce que l'oxydation chimique ?

Answer 31

Utilisation lors d'effluents chargés de molécules aromatiques ou de molécules complexes réfractaires au traitement biologique. Objectif: casser les molécules réfractaires en vue de rendre le traitement biologique ultérieur plus efficace.

Question 32

Quels sont les agents oxydants utilisés lors de l'oxydation chimique ?

Answer 32

Ozone, peroxyde d'hydrogène

Question 33

Quels effluents nécessitent de l'oxydation chimique ?

Answer 33

Effluents issus de l'utilisation des mélasses de cannes à sucre, effluents de l'industrie vinicole et oléicole (huile d'olive)

Question 34

Qu'est-ce que les procédés d'oxydation avancée (AOPs) ?

Answer 34

Objectif: abattre la charge polluante organique et la charge en azote (demande chimique en oxygène de 10 000 à 100 000 mg/L) Agents oxydants: air, O2, O3 ou H2O2

Question 35

Qu'est-ce que les procédés de séparation par membranes ?

Answer 35

Des procédés de séparation en phase liquide utilisant la perméation au travers des membranes semi-perméables (sélectives) sous l'action d'une différence de potentiel (force motrice). (voir différence avoir filtration conventionnelle, chap. 4, slides 39 et 40)

Question 36

Que sont les différences de potentiels lors des procédés de séparation par membranes ?

Answer 36

Différence de pression: osmose inverse, ultra, micro- et nano-flitration Différence de potentiel électrique : électrodyalise Différence de concentration : dialyse *voir tableau synthèse. tableau 8 notes de cours (p.35-36)

Question 37

Qu'est-ce que la microfiltration ?

Answer 37

- La MF consiste à éliminer d'un fluide les espèces dont les dimensions sont comprises entre 0.1 et 10 um. - Les espèces sont sous la forme de solutés ou de particules qui sont retenus à la surface de la membrane par effet d'exclusion. - La pression transmembranaire varie entre 0.2 et 3 bars.

Question 38

Qu'est-ce que l'ultrafiltration ?

Answer 38

- L’UF consiste à séparer des composés dissous (macromolécules) et les colloïdes dans la gamme de 5 à 100 nm. - L'UF fonctionne à des pressions modérées de 2 à 10 bars environ - L’UF est utilisée par exemple pour éliminer les contaminants et recycler les eaux de procédé dans la fabrication de jus de fruits.

Question 39

Qu'est-ce que la nanofiltration ?

Answer 39

- La NF consiste à séparer des composés dissous (ions monovalents) dans la gamme de 1 à 10 nm. - Rétention aussi de molécules dont le poids est supérieur à 300 g/mol - L'UF fonctionne à des pressions élevées de 10 à 40 bars

Question 40

Osmose vs osmose inverse

Answer 40

osmose: passage de l'eau du milieu le moins concentré vers le milieu le plus concentré osmose inverse: passage de l'eau du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré par l'application d'une pression P supérieure à la pression osmotique Po.

Question 41

Nomme quelques applications de l'osmose inverse.

Answer 41

 Concentration de lisiers de porc après pré-filtration  Concentration d'effluents d'amidon de blé  Recyclage d'eaux de procédés  Traitement des eaux de conserverie de poissons  Couplage d'un bioréacteur avec procédé à membrane (BRM)  Récupération d’amidon (pomme de terre, maïs, blé, pâtes)  Récupération de sirop et d’agent sucrant  Valorisation d’effluents de l’industrie laitière (lactosérum)  Valorisation des effluents de l’industrie de transformation des oeufs

Question 42

Qu'est-ce que l'adsorption ?

Answer 42

Phénomène physique de fixation de molécules (gaz, vapeur, liquide ou soluté) sur la surface d'un solide appelé adsorbant. Utilisée comme traitement de finition d’effluents en vue d’éliminer les composés organiques peu ou pas biodégradables constituant la DCO dure (origine de la coloration).

Question 43

Qu'est-ce que le stripping ou dégazage ?

Answer 43

un soluté gazeux est chassé de l’eau par l’action d’un autre gaz appelé gaz laveur dont le rôle est de provoquer dans la phase gazeuse une chute de la pression partielle du constituant à éliminer et d’entraîner ainsi son dégazage. (voir exemple de l'ammoniac, slide 50)