traitement des eaux potables

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introduction

Ce chapitre a pour but de montrer comment l'agencement de "chaînes de traitement", combinant plusieurs technologies, permet de traiter les eaux douces les plus difficiles en vue de les rendre potables, sachant que le dessalement des eaux saumâtres ou des eaux de mer est traité à la section applications des membranes de dessalement.

Le lecteur se reportera aux chapitres processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l'eau et processus élémentaires du génie biologique en traitement de l'eau pour l'exposé des bases théoriques des procédés physico-chimiques et biologiques mis en œuvre, ainsi qu'aux chapitres décrivant les technologies unitaires degremont®, en particulier : les chapitres floculateurs - décanteurs - flottateurs, les filtres, séparation par membranes et oxydation-désinfection.

On distingue habituellement trois grands types de ressources disponibles (cf. le chapitre quelles eaux à traiter? pourquoi?) :

1. Les eaux de surface : celles-ci sont plus ou moins polluées par des matières en suspension (organiques ou non, colloïdales ou non, et parmi celles-ci des algues en quantité très rapidement variable), des matières organiques dissoutes (naturelles ou artificielles, certaines d'entre elles étant génératrices de couleur), des organismes pathogènes (virus, bactéries, protozoaires parasites…) et quelquefois des minéraux particuliers comme les métaux lourds…
2. Les eaux souterraines profondes sont au contraire normalement libres de MES, d'organismes pathogènes et de MO autres que des MON, mais elles contiennent très fréquemment des composés réduits tels que Fe(II), Mn(II), NH₄… voire des minéraux toxiques tels que As, Se, F …, des éléments radioactifs, ou plus simplement une dureté excessive ou insuffisante, une salinité excessive (Cℓ^-, SO₄^2-), des nitrates… On remarquera que tous ces éléments requièrent des traitements particuliers, à la différence des eaux de surface demandant des traitements plus globaux (clarification, affinage, désinfection), d’où l’organisation générale de ce chapitre.
3. Intermédiaires entre ces deux premières catégories sont les eaux de nappes "sous influence des eaux de surface", eaux de nappes peu profondes, eaux des réseaux karstiques…, souvent claires mais pouvant se troubler rapidement et contenir tous les autres polluants des eaux de surface et des eaux profondes.

N.B. : Nous pourrions également distinguer une quatrième catégorie : les eaux résiduaires réutilisées pour la consommation humaine en général par des voies indirectes (injection en aquifère, en réservoir d'eau à potabiliser…) en considérant que de telles eaux combinent certains des polluants des catégories 1 et 2 avec un rôle très important des MO artificielles, mais sachant que les traitements principaux les concernant seront plutôt ceux décrits aux chapitres procédés biologiques et traitement et conditionnement des eaux industrielles ou séparation par membranes.

Pour potabiliser une eau, il existe donc toute une gamme de technologies dont pratiquement aucune n'est vraiment spécifique d'une des classes de polluants mentionnées ci-avant, c'est ce que montre le tableau 1 où les X sont attribués à un ou des procédé(s) ayant un rôle majeur pour l'élimination de tel ou tel type de polluant et les x un procédé qui y contribue aussi, mais accessoirement.

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Comme déjà souligné, ces procédés/technologies n'ont ni les mêmes coûts (investissement et exploitation), ni les mêmes limitations, ni les mêmes rendements, aussi établir une chaîne de traitement optimale reste "l'art de l'ingénieur concepteur", dont ce chapitre donne de nombreux exemples.

N.B. : même s'il en est fait peu mention dans ce chapitre, l'évacuation plus ou moins facile des résidus (boues, adsorbants saturés, produits de lavage des membranes, …), avec ou sans traitement préalable, est partie intégrante des coûts et doit donc être prise en compte lors des choix de la meilleure ligne de traitement.

Ce tableau met en évidence l'efficacité remarquable des membranes de clarification et/ou de dessalement, ce qui explique que le traiteur d'eau les propose de plus en plus souvent, soit pour remplacer des traitements conventionnels (filtration des eaux karstiques, désinfection), soit pour compléter ces traitements dans des chaînes complexes sur des eaux plus fortement polluées.

En fonction des caractéristiques de l'eau à traiter et de l'efficacité de tel ou tel procédé, le traiteur d'eau aura ainsi la possibilité de regrouper chaque "étape" élémentaire dans ce qu'il est convenu d'appeler une "filière de traitement".