| Titre : | Etude comparative des procédés d’oxydation/désinfection. Avantages et limites d’applicabilité dans le cas d’eaux algériennes |
| Auteurs : | Fouad CHABBI, Auteur ; Samia Achour, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Khider, 2018 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Désinfection ; oxydation ; comparaison ; chlore ; station de traitement ; eaux algériennes. |
| Résumé : |
RESUME :
Dans le domaine de la désinfection des eaux de boisson, les technologies testées et adoptées doivent dans tous les cas aboutir à une élimination optimale des germes pathogènes et de certains micropolluants qui interférent sur l’efficacité de la désinfection. Les désinfectants choisis sont le plus souvent des réactifs chimiques qui ont un pouvoir oxydant appréciable. Cependant, d’autres procédés basés sur des phénomènes physiques peuvent trouver également leur application dans une filière de potabilisation des eaux. L’objectif de ce travail est de présenter une étude comparative et synthétique des divers procédés de désinfection pouvant être utilisés pour la potabilisation des eaux naturelles.Il s’agit alors d’en faire un inventaire suffisamment exhaustif et d’en décrire les caractéristiques techniques, leur mise en oeuvre et leurs limites d’application à travers des exemples concrets à travers le monde. En détaillant les principaux avantages et inconvénients des divers procédés et en analysant les contraintes spécifiques à la qualité des eaux algériennes et à l’optimisation de la désinfection dans notre pays, il s’agira également d’apprécier les possibilités de leur application en Algérie. Enfin, il sera possible d’étayer cette étude comparative par des essais expérimentaux testant l’utilisation du chlore sur des échantillons d’eaux de stations de traitement algériennes et dont la qualité aura été préalablement déterminée. ABSTRACT : In the field of drinking water disinfection, the technologies tested and adopted must in all cases lead to an optimal elimination of pathogenic germs and certain micro pollutants that interfere with the effectiveness of disinfection. The chosen disinfectants are usually chemical reagents which have an appreciable oxidizing power. However, other processes based on physical phenomena can also be applied in a drinking water supply plant. The objective of this work is to present a comparative and synthetic study of the various disinfection processes that can be used to achieve drinking water. It is then necessary to make a sufficiently exhaustive inventory and to describe the technical characteristics, their implementation and their limits of application through concrete examples throughout the world. By studying the main advantages and disadvantages of the various processes and analyzing the specific constraints on the quality of Algerian waters and optimizing disinfection in our country, we will also assess the possibilities of their application in Algeria. Finally, it will be possible to support this comparative study by experimental tests based on the use of chlorine on water samples from Algerian treatment stations and whose quality has been determined beforehand. |
| Sommaire : |
SOMMAIRE
I.1. Introduction générale 1 1ère partie : Description et comparaison des procédés d’oxydation/désinfection des eaux naturelles Chapitre I : Synthèse bibliographique sur la qualité des eaux et les procédés de traitement I.1. Introduction 4 I.2. Concepts et définitions relatifs aux paramètres de qualité des eaux 4 I.2.1. Les différents types d’eaux destinées à la consommation 4 I.2.1.1. Les eaux souterraines 4 I.2.1.2. Les eaux de surface 5 I.2.1.3. Les eaux de mer 5 I.2.2. Les éléments minéraux et organiques d’origine naturelle 6 I.2.2.1 Les éléments minéraux (inorganiques) 6 I.2.2.2. La matière organique 7 I.2.3. Pollution chimique d’origine anthropique 7 I.2.3.1. Définition de la pollution 7 I.2.3.2. Les différentes origines anthropique de pollutions 8 I.2.4. La qualité microbiologique des eaux 9 I.2.5.Les paramètres analytiques de la qualité des eaux 10 I.2.5.1. Les paramètres organoleptiques 10 I.2.5.2. Les paramètres physico-chimiques de l'eau 10 I.2.5.3. Les paramètres indésirables 14 I.2.5.4. Les paramètres toxiques 16 I.2.5.5. Les paramètres microbiologiques 17 I.3. Les traitements physico-chimiques correctifs de la qualité des eaux naturelles 17 I.3.1. Schéma classique d’une filière de traitement d’une eau naturelle 18 I.3.2. Les prétraitements et la clarification 18 I.3.2.1. Prétraitement 18 I.3.2.2. Clarification 19 I.3.3. Les traitements de préoxydation et de désinfection 19 I.3.3.1. Pré-oxydation 19 I.3.3.2. Désinfection 20 I.3.4. Les traitements d’affinage 21 I. 4. Exemples de stations de potabilisation dans le monde 21 I.4.1. L'usine de production d'eau potable Edmond-Pépin de Choisy le Roi en France 21 I.4.2. L'usine de production d'eau potable de Pointe-Claire au Canada 23 I.4.3. L'usine de production d'eau potable de Tailfer en Belgique 24 I.5. Conclusion 26 Chapitre II : Caractéristiques globales des procédés physiques et chimiques de désinfection II.1. Introduction 27 II.2. Procédés physiques 27 II.2.1. Les rayons UV 27 II.2.1.1. Généralités 27 II.2.1.2. Nature du rayonnement ultraviolet 28 II.2.1.3. Production du rayonnement UV 29 II.2.1.4. Action du rayonnement UV sur les micro-organismes 30 II.2.1.5. Avantages et inconvénients de la désinfection par U.V 32 II.2.2. Filtration membranaire 34 II.2.2.1. Généralités sur les membranes 34 II.2.2.2. Applications des membranes à la production de l’eau potable 35 II.2.2.3. Action de la filtration membranaire sur les micro-organismes 37 II.2.2.4. Avantages et inconvénients du système membranaire 38 II.3. Procédés chimiques 38 II.3.1. Principe de l’oxydation chimique 38 II.3.2. Ozonation 39 II.3.2.1. Généralités sur l’ozone 39 II.3.2.2. Caractéristiques physico-chimiques et production d’ozone 40 II.3.2.3. Fabrication de l’ozone 41 II.3.2.4. Application de l’ozone dans la production d’eau potable 42 II.3.2.5. Action de l’ozone sur les micro-organismes 43 II.3.2.6. Réactions de l’ozone avec les composés minéraux et organiques 45 II.3.2.7. Les sous-produits d’ozonation 47 II.3.2.8. Avantages et limitations de l’ozonation 49 II.3.3. Le permanganate de potassium 50 II.3.3.1. Généralités sur le permanganate de potassium 50 II.3.3.2. Action du permanganate avec les composés organiques et minéraux 51 II.3.3.3. Application du permanganate de potassium dans le traitement des eaux 52 II.3.3.4. Mécanismes d’inactivation 53 II.3.4. Oxydation /désinfection par divers oxydants chimiques 53 II.3.4.1. Le brome 53 II.3.4.2. Le peroxyde d’hydrogène ou eau oxygénée. 55 II.3.4.3. Acide peracétique 58 II.4. Oxydation avancée 60 II.4.1. Définition et principe des POA 60 II.4.2. Radicaux hydroxyles OH 61 II.4.3. Les différents procédés d’oxydation 63 II.4.4. Les domaines d'application de POA 65 II.4.5. Les radicaux hydroxyles et les microorganismes 66 II.4.6. Les principaux avantages et inconvénients des POA 67 II.5. Conclusion 68 Chapitre III : Les procédés de désinfection par chloration III.1. Introduction 69 III.2. Propriétés physico-chimiques du chlore 69 III.2.1. Propriétés physiques 69 III.2.2. Nature et réactivité chimique des produits chlorés en eau 70 III.3. Mécanismes d’inactivation des microorganismes 74 III.4. Action du chlore sur les composés minéraux 76 III.4.1. Azote ammoniacal 76 III.4.2. Autres composés minéraux 78 III.4.2.1. Fer et le manganèse 78 III.4.2.2. Les ions bromures 78 III.4.2.3. Chlorures et sulfates 78 III.4.2.4. Oxydation des Nitrites, sulfures et cyanures 78 III.5. Réactivité du chlore vis-à-vis de la matière organique 79 III.5.1. Action du chlore sur les substances humiques 79 III.5.2. Action du chlore sur les substances non-humiques 80 III.6.Toxicité des sous produits de la chloration 81 III.6.1. Le chlore et les sous-produits de désinfection 81 III.6.2. Classification des SPC dans les eaux 82 III.6.3. Les trihalométhanes (THM) et les acides haloacétiques (AHA) 84 III.6.4. Risques pour la santé humaine 85 III.7. Conclusion 86 Chapitre IV : Synthèse comparative entre les divers procédés de désinfection/oxydation IV.1. Introduction 88 IV.2.Efficacité biocide comparée des principaux procédés 88 IV.2.1. Concept de CT 89 IV.3. Effets secondaires et toxicité des sous produits 91 IV.3.1. Les différents sous-produits de désinfection 91 IV.3.2. Toxicité des sous-produits de la desinfection 92 IV.3.3. Normes recommandations des sous-produits de désinfection 95 IV.4. Mise en œuvre et aspect économique 97 IV.5. Critères de choix d’un procédé de désinfection/oxydation 100 IV.5.1. Caractéristiques d’un désinfectant idéal 100 IV.5.2. Le choix de la technique de désinfection 101 IV.6. Conclusion 102 2ème partie : La désinfection/oxydation des eaux de consommation algériennes. Chapitre I : Données sur la qualité des eaux algériennes et leur traitement I.1. Introduction 104 I.2. Types d’eaux utilisées en Algérie 104 I.2.1. Potentialités globales en eau 104 I.2.2. Ressources hydriques mobilisables 105 I.3. Qualité physico-chimique et microbiologique des eaux algériennes. Normes de potabilité algériennes 106 I.3.1. Qualité physico-chimique des eaux algériennes 106 I.3.2. Qualité microbiologique des eaux 109 I.3.3.Normes et recommandations pour la qualité des eaux de consommation en Algérie 110 I.3.3.1. Normes de l'OMS sur l'eau potable 110 I.3.3.2. Normes algériennes 112 I.4. Les procédés de traitement utilisés en Algérie 114 I.4.1. Exemples de stations de traitement en Algérie 114 I.4.1.1. Stations de traitement d’Ain Tinn (wilaya de Mila) 114 I.4.1.2 Stations de traitement de Kissir (wilaya de Jijel) 116 I.4.1.3 Stations de traitement de Boudouaou (wilaya de Boumerdès) 118 I.5. Conclusion 120 Chapitre II : Synthèse sur la pratique de la désinfection/oxydation en Algérie II.1. Introduction 121 II.2. Généralités sur la pratique de la désinfection en Algérie 121 II.2.1. La pratique de la chloration 121 II.2.1.1. Description générale de la désinfection par le chlore 122 II.2.1.2. Mise en œuvre de la chloration 122 II.2.1.3. Le dosage de chlore 127 II.2.2. La pratique de l’ozonation 129 II.2. 2.1. L’ozonation en Algérie 129 II.2.2.2. Production d’Ozone 130 II.2.2.3. Description des équipements 131 II.2.2.4. L’injection d’Ozone 136 II.2.2.5. Mesure de la dose résiduelle d’ozone 136 II.2. 2.6. Mise en œuvre de l’ozonation 137 II.3. Incidence sur la qualité des eaux distribuées et les effets sanitaires de la chloration en Algérie 140 II.3.1.Les maladies à transmission hydrique en Algérie 141 II.3.2. Le problème des sous-produits de chloration en Algérie 145 II.3.2.1. La qualité des d’eaux algériennes et l’effet de la chloration 145 II.3.2.2. Réactivité d’eaux de surface algériennes en présence du chlore 147 II.3.2.3.Toxicité des organohalogénés dans les eaux algériennes 153 II.4. Contraintes et perspectives d’amélioration du procédé de chloration 154 II.4.1. Le choix de la nature des réactifs chlorés en Algérie 154 II.4.2. Coût de traitement 156 II.4.3. Problèmes liée au dosage de chlore 158 II.4.4. Les ouvrages de stockage 161 II.5. Réflexions sur les possibilités d’application d’autres procédés que la chloration 162 II.6. Conclusion 166 Chapitre III : Etude expérimentale de la qualité d’eaux brutes et traitées de stations de traitement algériennes III .1. Introduction 167 III.2. Procédure expérimentale 167 III .2.1. Choix et Description des stations de traitement considérées 167 III .2.2. Echantillonnage des eaux brutes et traitées 171 III .2.3. Méthodes d’analyses physico-chimiques 172 III .2.3.1. Le pH 172 III .2.3.2. Conductivité 172 III .2.3.3. Titre alcalimétrique complet (TAC 172 III .2.3.4.Titre hydrométrique (TH) : 172 III .2.3.5. Dosage du calcium et détermination de la teneur des ions magnésium 173 III .2.3.6.Dosage des sulfates 173 III .2.3.7.Dosage des chlorures 173 III .2.3.8.Le dosage du sodium et du potassium 174 III .2.3.9.Dosage des autres éléments minéraux 174 III .2.3.10.L’absorbance en UV (λ=254 nm) 174 III .2.3.11.Mesure des substances humiques 175 III .3. Résultats et discussion des analyses sur eaux brutes et traitées 177 III .3.1. Données des analyses physico-chimiques et bactériologiques réalisées en stations 177 III .3.1.1 Les analyses physico-chimiques 177 III .3.1.2 Les analyses bactériologiques 180 III .3.2. Résultats et discussion des analyses physico-chimiques au laboratoire LARHYSS 183 III .3.2.1. Le pH 183 III .3.2.2.Conductivité 184 III .3.2.3. Dureté 185 III .3.2.4.Calcium et Magnésium 186 III .3.2.5.Alcalinité 187 III .3.2.6.Sodium et Potassium 188 III .3.2.7. Chlorures et sulfates 189 III .3.2.8. Fer et manganèse 191 III .3.2.9.Bromures 193 III .3.2.10.Ammonium 193 III .3.2.11. Matières organiques 194 III .4. Conclusion 196 Chapitre IV Etude expérimentale de la chloration des eaux des stations de traitement IV.1. Introduction 198 IV.2. Procédure expérimentale des essais de chloration 198 IV.2.1. Solution de chlore 198 IV.2.2. Méthodes analytiques 199 IV.2.2.1. Dosage du chlore résiduel 199 IV.2.2.2. Suivi de l’aromaticité 199 IV.2.3. Description des essais de chloration 200 IV.2.3.1. Détermination des potentiels de consommation en chlore 200 IV.2.3.2. Cinétiques de consommation en chlore 200 IV.2.3.3. Influence du taux de chloration 201 IV.3. Résultats et discussion des essais de chloration 201 IV.3.1 Potentiels des consommations en chlore 201 IV.3.2. Cinétiques de consommation en chlore 203 IV.3.3. Influence du taux de chloration 208 IV.4. Conclusion 213 Conclusion générale 215 Références bibliographiques .219 |
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