Traitement des eaux

Cette partie constitue une approche tout à fait élémentaire du traitement de l'eau ; il s'agit d'une mise en forme d'un cours de chimie appliquée au traitement de l'eau.  

Nous considérerons le traitement des eaux comme basé autour de deux principes qui nous illustrerons.

1. la séparation des polluants de l'eau,
2. le dosage des principaux polluants.

Nous verrons rapidement les différentes techniques de dosage qui s'apparente à la chimie analytique et nous ne traiterons comme technique de séparation que la filtration après précipitation sélective et le procédé d'échange ionique.

Une progression plus complète devrait comprendre, par exemple :

1. Caractéristiques des effluents industriels et filières de traitement.
2. Égalisation, neutralisation.
3. Sédimentation, coagulation, précipitation.
4. Aération et transfert de matière gaz-liquide.
5. Principes des traitements biologiques.
6. Procédés par boues activées.
7. Procédés à biomasse fixée.
8. Lagunes aérées et bassins de stabilisation.
9. Traitement anaérobie.
10. Adsorption.
11. Échangeurs d'ions et séparation par membranes.
12. Traitement des boues.
13. Traitements tertiaires: ozonation, déchloration, désinfection par ClO₂, BrCl, UV, H₂O₂, procédés d'oxydations avancés, oxydation supercritique, oxydation et réduction catalytiques.

Les normes relatives à la composition chimique de l'eau de consommation est disponible ici.

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Techniques de séparation

Nous ne traiterons que la séparation par filtration après précipitation sélective et par échange ionique.

Technique de précipitation-filtration - Généralités sur la précipitation : solubilité et produit de solubilité - Précipitation sélective - Influence du pH sur la précipitation : cas des sulfures Les procédés d'échanges ioniques - Principe de la méthode et techniques utilisées - Résines cationiques - Résines anioniques

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Techniques de dosage

L'objectif est de doser à l'aide des techniques classiques de chimie analytique les différents polluants et de constater si les prélèvements sont dans les normes. Selon les composés à doser, différentes techniques sont utilisables. Nous proposons ici quelques exemples.

pH-métrie - Exemple du dosage des carbonates par une solution d'acide chlorhydrique. Potentiométrie - Potentiométrie classique : dosage des ions fer (II) par les ions cérium (IV) ou   des ions fer (II) par le permanganate - Potentioargentimétrie : dosage des ions chlorures et iodure par une solution de nitrate d'argent. Conductimétrie - Généralités sur la conductimétrie - Exemple du dosage des ions sulfate par les ions baryum Complexométrie - Généralités sur la complexométrie - Exemple du dosage du calcium et du magnésium de consommation par l'EDTA. Spectrophotométrie - Généralités sur la spectrophotométrie - Exemple du dosage des ions phosphates par formation du complexe phosphovanadomolybdique - Exemple du dosage des ions fer (II).

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Bibliographie

• Mémento technique de l'eau - Degrémont, 9ème éd., 1989.
• Charlot G. - Chimie analytique quantitative, I, Méthodes chimiques et physico-chimiques - Masson, 1984, 352 p.
• Charlot G. - Chimie analytique quantitative, II, Méthodes sélectionnées d'analyse chimique des éléments - Masson, 1974, 280 p.
• Charlot G. - Les réactions chimiques en solution aqueuse, et caractérisation des ions - Masson, 1983, 416 p.
• Charlot G. - Dosages absorptiométriques des éléments minéraux - Masson, 1978, 448 p.
• Eckenfelder W.W. - Industrial Water Pollution Control - Mc Graw Hill,  2nd éd., 1989.
• Fries J. et Getrost H. - Organische Reagenzien fûr die Spurenanalyse - E. Merk, Darmstadt, 1977, 454 p.
• Metcalf et Eddy - Wastewater Engineering - Mc Graw Hill, 1991.
• Reynolds  T.D. et Richards P.A. - Unit Operations and Processes in Environmental Engineering - PWS Publishing Comp., 1996.
• Ramalho R.S. - Introduction to Wastewater Treaument - Academic Press, 1983.
• Rouessac F. et A. - Analyse chimique - Masson, 1992, 296 p.