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L'eau traitée est recueilli en surverse. Les dosages adaptés en coagulant et floculant et des conditions d'agitation résulte d'une démarche empirique et expérimentale. Un appareil de test normalisé appelé Jar test est couramment utilisé pour cela. Il s'agit d'un montage constitué d'un récipient de 1/2 litre à un litre équipé d'un agitateur à vitesse variable. Plusieurs de ces montages sont couramment utilisés en parallèle afin de mener des essais simultanés et pouvant être facilement comparés. Sont ainsi déterminés: - le dosage en additif - les vitesses d'agitation pour respectivement la coagulation et la floculation - les temps pour chacune des deux étapes qualité d'eau d'alimentation pouvant varier rapidement d'un jour à l'autre, les tests doivent être répétés aussi souvent que nécessaire. paramètres opératoires de l'installation industrielle doivent également être corrigés en fonction des résultats des tests en laboratoire. L'opération industrielle étant continue, les temps d'agitation sont converti en temps de séjour dans les différents compartiments.
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Une grande partie de l'eau que nous consommons provient des fleuves et des rivières. Comment enlève-t-on le sable et la vase qui souillent ces eaux? Réponse: avant d'arriver à notre robinet, les eaux des fleuves et des rivières sont filtrées puis décantées. Comment se passent ces deux opérations? I. La décantation • La décantation consiste à laisser reposer un mélange hétérogène suffisamment longtemps pour que les particules solides en suspension tombent au fond du récipient. On peut ensuite verser délicatement dans un autre récipient le mélange qui surnage: on obtient un mélange quasiment homogène. • La décantation fonctionne particulièrement bien pour séparer des constituants qui tombent facilement au fond du liquide, comme le sable ou la boue. Elle est d'ailleurs utilisée lors du traitement des eaux usées. • La décantation est souvent très lente. Pour accélérer celle-ci, on peut utiliser une centrifugeuse; en faisant tourner très rapidement le mélange hétérogène dans des tubes, les particules sont plaquées au fond de ceux-ci et séparées du liquide.
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Lorsque les forces de frottement visqueux équilibrent la résultante du poids et de la poussée d'archimède, la particule se déplace alors à une vitesse constante appelée vitesse de sédimentation, que l'on peut déterminer dans les deux cas suivants: En régime laminaire, loi de Stokes, v=(d 2. ( r S - r L). g)/(18. m) turbulent, loi de Newton, v=(3. g. d. / r L) 1/2 En conséquence, la vitesse de sédimentation augmente avec la différence de masse volumique particule-fluide r S - r L, l'accélération de la pesanteur g (ou centrifuge rω 2), le diamètre de la particule (son carré en régime laminaire). La vitesse de sédimentation diminue lorsque la viscosité du milieu augmente, ou le diamètre des particules diminue. Les particules de plus gros diamètre sédimentent plus rapidement que les particules de petit diamètre, ce qui donne lieu à une méthode de classement, mais conduit également à un seuil de coupure d'un décanteur. Les facteurs clefs de la sédimentation sont la différence de masse volumique entre le solide et le liquide, la taille des particules et la viscosité du fluide.
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La décantation est une étape fréquente dans l'épuration de l'eau, que ce soit dans le cadre d'un procédé physico-chimique ou d'un traitement biologique. Le principe en lui-même est assez simple: la boue formée lors d'une phase précédente du procédé est mise à décanter. Elle est alors isolée dans le bas du décanteur, tandis que l'eau purifiée remonte. En l'examinant plus en détail, il s'avère toutefois que de nombreux paramètres interviennent: Vitesse de sédimentation de la boue Concentration de la boue Composition chimique de l'eau Corrosivité de la boue Adhérence de la boue
Application Les paramètres importants sont: - la turbidité de l'eau à traiter - la teneur en matière organique - l'alcalinité en bicarbonates Une turbidité élevée conduira à une quantité importante de boues à évacuer, tandis qu'une faible turbidité conduira à des flocs trop peu nombreux et trop peu volumineux. Une teneur en matière organique élevée, stabilisera les colloids et nécessitera un surdosage en coagulant. Le traitement de coagulation et de floculation est mené en deux étapes: 1- le coagulant est d'abord ajouté à l'eau à traiter dans un système muni d'une agitation vigoureuse 2- le floculant est ensuite ajouté à l'eau dans un système muni d'une agitation lente pour favoriser la formation de flocs volumineux et rassembler toutes les particules présentes. Si l'additif est utilisé à la fois comme coagulant et floculant, l'eau doit néanmoins subir d'abord une agitation violente et ensuite une agitation lente. L'eau ainsi traitée passe enfin au travers d'un décanteur duquel les boues sont retirées par le fond.
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