Questionnaire et réponses CS5 2022-2024 PDF

COURS SPECIALISÉS BREVET FÉDÉRAL D’EXPLOITANT DE STEP Questionnaire et réponse CS5 Alexandre Camélique Session 2022-2024 du FES 1 2. 1.Quel est l'objectif principal du traitement physico-chimique dans une station d'épuration des eaux usées ? L'objectif...

COURS SPECIALISÉS BREVET FÉDÉRAL D’EXPLOITANT DE STEP Questionnaire et réponse CS5 Alexandre Camélique Session 2022-2024 du FES 1 2. 1.Quel est l'objectif principal du traitement physico-chimique dans une station d'épuration des eaux usées ? L'objectif principal est de retirer les éléments polluants de l'eau usée avant de la rejeter dans le milieu naturel. 2.Quelles sont les deux étapes du traitement physico-chimique ? Les deux étapes sont la rétention mécanique des éléments solides et la transformation des éléments dissous par des réactions chimiques. 3.Pourquoi utilise-t-on le traitement physico-chimique dans une station d'épuration ? Le traitement physico-chimique est utilisé pour traiter les fractions en suspension de petite taille qui ne peuvent pas être capturées mécaniquement, ainsi que les fractions dissoutes qui peuvent être transformées chimiquement. 4.Quels sont quelques procédés utilisés dans le traitement physico-chimique ? Certains procédés utilisés sont l'abattement du phosphore, la flottation, la filtration, l'oxydation (ozonation) et la désinfection. 5.Quels sont quelques facteurs qui déterminent si une station d'épuration a besoin d'un traitement physico-chimique plus important ? Certains facteurs sont les charges polluantes fluctuantes élevées, une part importante de charges peu ou pas biodégradables, la nécessité d'ouvrages compacts, le traitement des micropolluants ou des exigences de rejet renforcées. 6.Pourquoi le traitement physico-chimique est-il considéré comme une étape essentielle dans le processus d'épuration des eaux usées ? Le traitement physico-chimique permet de traiter efficacement les éléments en suspension et dissous, assurant ainsi une purification adéquate avant le rejet dans le milieu naturel. 3. 1. Quels sont les principaux types de particules en suspension dans l'eau ? - Les principaux types de particules en suspension dans l'eau sont le gravier, le sable, les matières colloïdales, le limon, l'argile, les kystes de protozoaires, les bactéries, les virus et les planctons. 2.Quels sont les coagulants principalement utilisés dans le traitement physico-chimique des eaux usées ? - Les coagulants principalement utilisés dans le traitement physico-chimique des eaux usées sont les sels de fer et d'aluminium. 3.Comment fonctionne le processus de coagulation dans le traitement des eaux usées ? - Le processus de coagulation consiste à neutraliser les charges électrostatiques des particules en suspension dans l'eau en ajoutant des charges positives avec des coagulants. Les coagulants se dissocient dans l'eau pour libérer des cations positifs qui réagissent avec les molécules chargées négativement présentes dans les eaux usées. 2  4.Quels facteurs peuvent influencer la coagulation dans le traitement des eaux usées ? - Plusieurs facteurs peuvent influencer la coagulation dans le traitement des eaux usées, tels que la température, le pH, l'alcalinité et la sélection du coagulant. Une température plus élevée favorise généralement une réaction plus rapide, tandis qu'une température plus basse ralentit la réaction. Le pH et l'alcalinité de l'eau jouent un rôle dans la formation des flocs solides. 5.Quels équipements sont nécessaires pour le stockage et la préparation des réactifs de coagulation ? - Pour le stockage et la préparation des réactifs de coagulation, des cuves en plastique sont utilisées pour les réactifs liquides corrosifs, tandis que la chaux nécessite une installation d'aération. Les silos de chaux sont généralement fabriqués en polyester armé pour assurer une bonne résistance chimique. La préparation des réactifs comprend également l'utilisation d'un dévoûteur, d'un ventilateur-extracteur de buées et d'un système de dosage et d'injection. 4. 1. Qu'est-ce que la floculation ? La floculation est une étape clé du traitement de l'eau qui consiste à agglomérer les particules neutralisées lors de la coagulation pour former des flocs plus gros et plus lourds. 2. Quel est le rôle d'un réacteur dans le processus de floculation ? Un réacteur avec un agitateur à hélice est utilisé pour assurer un brassage lent et homogène des particules afin de favoriser leur agglomération et former des flocs. 3. Quel est le principal polymère utilisé dans le traitement des eaux usées ? Le polyacrylamide est le principal polymère utilisé dans le traitement des eaux usées. 4. Quels sont les polymères anioniques et cationiques utilisés dans la floculation ? Les polymères anioniques sont utilisés pour la clarification et la filtration, tandis que les polymères cationiques sont utilisés pour la déshydratation des boues. 5. Quels équipements sont nécessaires pour la floculation ? Les équipements nécessaires pour la floculation comprennent des cuves de dissolution et de stockage avec agitation, une pompe de transfert, un système d'introduction et de dispersion du floculant, un système de correction du pH et une pompe doseuse suivie d'un système de dilution. 5. 1. Quel est l'objectif du réacteur de floculation dans le traitement des eaux usées ? Réponse : Le réacteur de floculation est utilisé pour doser le réactif préparé dans le processus de floculation. 2. Pourquoi est-il important de maintenir des vitesses de brassage douces dans le réacteur de floculation ? Réponse : Il est important de maintenir des vitesses de brassage douces pour éviter la rupture ou la désagrégation des flocs. 3  3. Comment peut-on éviter les chemins préférentiels dans le réacteur de floculation ? Réponse : Différents types de brasseurs, tels que les brasseurs hyperboliques ou à équipements supplémentaires, comme des chicanes ou déflecteurs, peuvent être ajoutés pour éviter les chemins préférentiels entre l'entrée et la sortie du bassin. 4. Quelles sont les différentes formes de phosphore présentes dans les eaux usées ? Réponse : Le phosphore se trouve sous différentes formes telles que l'orthophosphate, le polyphosphate et le phosphore organique. 5. Comment le phosphore est-il éliminé dans les stations d'épuration ? Réponse : Le phosphore est éliminé par des processus biologiques et physico-chimiques. Les bactéries appelées phosphore-accumulating organisms (PAO) peuvent assimiler du phosphore supplémentaire, qui est piégé dans les flocs formés lors du traitement de l'eau ou précipité à l'aide de coagulants. 6. Comment peut-on réduire les concentrations de phosphore dans les effluents des stations d'épuration ? Réponse : Une méthode efficace pour réduire les concentrations de phosphore dans les effluents est la filtration finale post-précipitation combinée, qui permet d'obtenir des concentrations très basses en phosphore dans l'effluent final. 6. 1. Qu'est-ce que le traitement physico-chimique vise à réduire dans les stations d'épuration ? Réponse : Le traitement physico-chimique vise à réduire les matières en suspension (MES). 2. Quelle est l'estimation générale de l'augmentation de la production de boues due au traitement physico-chimique et à la précipitation du phosphore ? Réponse : L'augmentation de la production de boues est généralement estimée entre 15% et 30% par rapport à la production biologique de boues. 3. Comment le traitement physico-chimique peut-il affecter la densité et la teneur en matières sèches des boues ? Réponse : Le traitement physico-chimique peut faire augmenter la densité et la teneur en matières sèches des boues. 4. Quel est le rôle du pH dans le traitement des eaux ? Réponse : Le pH joue un rôle crucial dans le traitement des eaux car il affecte la dissociation des composés chimiques utilisés, tels que les coagulants et les floculants. 5. Pourquoi est-il important de déterminer le pH optimal pour chaque réactif utilisé dans le traitement des eaux ? Réponse : Il est important de déterminer le pH optimal pour chaque réactif utilisé dans le traitement des eaux afin d'assurer une efficacité maximale du traitement et d'éviter une consommation excessive de produits chimiques. 6. Qu'est-ce que la capacité acide dans le traitement des eaux et pourquoi est-elle essentielle ? Réponse : La capacité acide, ou pouvoir tampon alcalinité, est essentielle dans le traitement des eaux car elle permet de limiter les fluctuations du pH lors du traitement. Elle dépend 4  principalement des carbonates, bicarbonates et autres composés inorganiques présents dans l'eau traitée. 7. 1. Qu'est-ce que l'alcalinité d'une station d'épuration (STEP) mesure-t-elle ? Réponse : Le Titre Alcalimétrique Complet (TAC). L'alcalinité mesure la concentration d'équivalent de carbonate de calcium par litre dans une STEP. 2. Comment est mesurée l'alcalinité de l'eau d'une STEP en Suisse ? Réponse : L'alcalinité de l'eau, également appelée dureté de l'eau, est mesurée en fonction des régions en Suisse. Elle est généralement plus élevée sur le plateau, tandis que des duretés plus faibles sont observées dans d'autres régions comme le Tessin ou certaines régions du Valais. 3. Quels sont les processus responsables de la production d'ions H+ dans une STEP ? Réponse : Certains processus responsables de la production d'ions H+ dans une STEP incluent la nitrification, l'ajout de coagulants acides et la consommation de H+ pour l'alcalinisation. 4. Quels sont les processus responsables de la consommation d'ions H+ dans une STEP ? Réponse : Parmi les processus responsables de la consommation d'ions H+ dans une STEP, on trouve la dénitrification et l'ajout de réactifs alcalins. 5. Comment se déroule le processus de nitrification dans une STEP ? Réponse : Le processus de nitrification se déroule en deux étapes. Les bactéries Nitrosomonas convertissent l'ammonium (NH4+) en nitrite (NO2-), puis d'autres bactéries oxydent le nitrite en nitrate (NO3-). 6. Comment mesure-t-on l'alcalinité de l'eau dans une STEP ? Réponse : L'alcalinité de l'eau dans une STEP peut être mesurée en utilisant différentes unités telles que le milliéquivalent par litre (meq/L), le millimole par litre (mmol/L) et le milligramme par litre (mg/L) et le degré français °f. 8. 1. Quels sont les problèmes liés à un déficit de capacité acide dans une station d'épuration ? Réponse : Un déficit de capacité acide dans une station d'épuration peut entraîner une diminution, voire une inhibition de la nitrification, une acidification des eaux réceptrices, une perte de boues lors de fortes précipitations et une corrosion du béton dans les bassins d'aération. 2. Quels sont les produits alcalins couramment utilisés pour corriger le pH dans une station d'épuration ? Réponse : Les produits alcalins couramment utilisés sont la chaux, la soude, le carbonate de sodium et le carbonate de calcium. 3. Quels sont les facteurs à prendre en compte lors du choix d'un réactif alcalin pour le traitement des eaux usées ? Réponse : Les facteurs à prendre en compte sont l'efficacité, le coût, les effets secondaires et les caractéristiques de l'eau à traiter. 5  4. Quels sont les effets de la chaux sur les phosphates dans le traitement des eaux usées ? Réponse : La chaux peut réagir avec les phosphates, ce qui en fait également un précipitant de phosphate et peut influencer la consommation du précipitant. 5. Quelles sont les étapes clés pour détecter et résoudre les problèmes liés au dosage des réactifs dans une station d'épuration ? Réponse : Les étapes clés sont de vérifier le bon fonctionnement de la pompe doseuse, de surveiller la qualité de l'effluent, de vérifier les conditions de préparation du réactif, de vérifier la mise en œuvre du réactif et de vérifier si le réactif utilisé est adapté à l'effluent. 6. Quelle méthode peut être utilisée pour trouver les causes les plus fréquentes et les plus faciles à vérifier pour optimiser le dosage des réactifs dans une station d'épuration ? Réponse : Une méthode courante est de réaliser des tests de conditionnement, tels que des jar-tests, en comparant différents produits. 9. 1. Qu'est-ce qu'un Jar-test ? Réponse : Le Jar-test est un test en laboratoire utilisé pour comparer différents réactifs et dosages dans le traitement des eaux usées. 2. Quels paramètres sont recommandés pour évaluer la qualité de l'effluent dans une station d'épuration ? Réponse : Les paramètres recommandés sont le pH (moyennes journalières et variations horaires), la température, la concentration d'azote total et d'ammonium, ainsi que les mesures de TAC (capacité d'acidité totale) et d'oxygène dans les bassins. 3. Quel est l'objectif du Jar-test ? Réponse : L'objectif du Jar-test est de sélectionner les meilleurs réactifs et de déterminer la quantité optimale à utiliser dans le traitement des eaux usées. 4. Comment peut-on corriger les fluctuations de pH dans une station d'épuration ? Réponse : On peut corriger les fluctuations de pH en ajoutant des réactifs basiques si nécessaire. 5. Quels outils sont utilisés pour corréler les paramètres de qualité de l'eau et la demande en réactif ? Réponse : Des outils de suivi, tels que les courbes établies à partir des mesures de turbidité, sont utilisés pour corréler les paramètres de qualité de l'eau et la demande en réactif. 6. Qu'est-ce que le TAC dans le contexte d'une station d'épuration ? Réponse : Le TAC (capacité d'acidité totale) est un paramètre mesurant la capacité d'une solution à résister aux variations de pH. 7. À quelle fréquence doit-on ajuster le dosage des réactifs dans une station d'épuration ? Réponse : Le dosage des réactifs doit être ajusté en fonction du débit de la station 6  d'épuration. Il est recommandé d'adapter le dosage des pompes doseuses au moins une fois par an, et plus fréquemment dans certains cas spécifiques. 10. 1. Quelle quantité d'eau est prélevée pour l'évaluation de la qualité des flocs ? Réponse : 10 litres. 2. À quelle vitesse les béchers doivent-ils être agités pendant l'évaluation ? Réponse : 150 tr/min. 3. Quelle est la durée recommandée d'agitation des béchers ? Réponse : 3 à 5 minutes contrôler et maintenez une agitation lente pendant 15 à 17 minutes. 4. Quand ajoute-t-on des réactifs basiques lors de l'évaluation des flocs ? Réponse : Si nécessaire, pour corriger le pH. 5. Quelle vitesse d'agitation doit être utilisée en fin de période d'agitation ? Réponse : 30 tr/min. 6. Pour permettre une comparaison fiable, que faut-il faire avec les paramètres lors de l'évaluation ? Réponse : Varier un paramètre à la fois. CS5 Chapitre 2 11. 1. Quels sont les objectifs des traitements avancés de l'eau ? Les traitements avancés visent à réduire la dispersion des produits chimiques dans l'environnement et à minimiser les effets néfastes sur les écosystèmes aquatiques. 2. Qu'est-ce que l'oxydation dans le contexte du traitement de l'eau ? L'oxydation est une réaction chimique dans laquelle une substance perd des électrons lorsqu'elle est en contact avec un oxydant, comme l'oxygène. Cela permet de modifier les propriétés de la substance. 3. Quels sont les oxydants les plus utilisés dans les traitements avancés de l'eau ? Les oxydants les plus couramment utilisés sont l'ozone et le chlore et l’oxygène. Ils sont utilisés pour éliminer les substances difficiles à dégrader et pour désinfecter l'eau en éliminant les microorganismes pathogènes. 4. Quels sont les avantages et les limites de l'ozonation dans le traitement de l'eau ? L'ozonation est efficace pour décomposer les polluants, mais son spectre d'action est limité. Il est principalement utilisé pour éliminer certains types de polluants organiques. 7  5. Qu'est-ce que le procédé Fenton et dans quel contexte est-il utilisé ? Le procédé Fenton utilise le peroxyde d'hydrogène et le fer ferreux pour générer des radicaux hydroxyles qui décomposent les polluants organiques. Il est souvent utilisé pour traiter les polluants organiques dans les eaux usées. 6. Qu'est-ce que l'adsorption et quels sont les matériaux utilisés ? L'adsorption est un procédé qui utilise des matériaux tels que le charbon actif et les résines échangeuses d'ions pour piéger les substances indésirables. Le charbon actif est efficace pour éliminer une large gamme de contaminants, tandis que les résines échangeuses d'ions sont utilisées pour éliminer des ions spécifiques. 7. Quels sont les principaux procédés de filtration utilisés dans les traitements avancés de l'eau ? Les principaux procédés de filtration sont les filtres à sable et les filtres membranaires. Les filtres à sable utilisent des couches de sable et de gravier pour piéger les particules, tandis que les filtres membranaires utilisent des membranes spéciales pour retenir des particules plus grandes, telles que les bactéries et les levures. 12. 1. Qu'est-ce que l'osmose inverse ? Réponse : L'osmose inverse est un procédé de filtration avancé qui utilise des membranes avec des pores très fins pour ne laisser passer que les molécules d'eau. 2. Quels sont les avantages de l'osmose inverse ? Réponse : L'osmose inverse permet d'éliminer efficacement les métaux lourds, les polluants chimiques, les bactéries et les virus de l'eau, produisant ainsi une eau pure avec très peu de sel. 3. Comment fonctionne le traitement par rayonnement ultraviolet (UV) ? Réponse : Les rayons ultra-violets (UV) sont émis par des lampes spéciales et agissent en exposant l'eau à une lumière de longueur d'onde spécifique, généralement autour de 254 nanomètres. Les rayons UV altèrent le matériel génétique des micro-organismes présents dans l'eau, tels que les bactéries, les virus et les parasites, les empêchant de se reproduire et les rendant inactifs. 4. Quels sont les avantages du traitement par UV dans les stations d'épuration ? Réponse : Le traitement par UV réduit la présence de micro-organismes pathogènes dans l'eau traitée, la rendant plus sûre pour être rejetée dans l'environnement ou réutilisée. 5. Quelles sont les limites du traitement par UV ? Réponse : Le traitement par UV ne permet pas d'éliminer les particules solides ou les produits chimiques dissous. Certains micropolluants peuvent être affectés, mais d'autres, tels que les métaux lourds et les composés inorganiques, ne le sont généralement pas. 6. Comment est réglementé le traitement des micropolluants dans les stations d'épuration suisses ? Réponse : Le traitement des micropolluants dans les stations d'épuration suisses est réglementé par la Loi sur la protection des eaux et l'Ordonnance sur la protection des eaux. Les 8  stations d'épuration doivent respecter les normes de qualité des eaux rejetées et utiliser les meilleures techniques pour préserver l'environnement et optimiser l'utilisation des ressources. 7. Comment est financé le traitement des micropolluants dans les stations d'épuration suisses ? Réponse : Le financement du traitement des micropolluants est basé sur le principe du pollueur-payeur. Les contribuables doivent payer une taxe de 9 frs par habitant raccordé, qui est utilisée pour financer des subventions fédérales pouvant couvrir une partie des coûts d'investissement des installations de traitement des micropolluants à hauteur de 75%. Des subventions cantonales peuvent également être accordées. 13 1. Qu'est-ce que le suivi du rendement des composés traces organiques dans les rejets d'eaux usées permet de garantir ? Réponse : Le suivi permet de garantir la qualité de l'environnement. 2. Comment sont classés les composés traces organiques en termes de facilité d'élimination ? Réponse : Ils sont classés en deux catégories : la catégorie 1 pour les substances pouvant être éliminées très facilement et la catégorie 2 pour celles pouvant être éliminées facilement. 3. Quelle est la norme actuelle en termes de traitement des composés traces organiques dans les eaux usées ? Réponse : La norme exige un taux d'épuration de 80% des composés traces organiques. 4. Comment est calculé le taux d'épuration des installations de traitement des eaux usées ? Réponse : Le taux d'épuration est calculé en comparant les concentrations des substances sélectionnées à l'entrée et à la sortie de la station d'épuration. 5. Comment est déterminé le rendement d'élimination des composés traces organiques ? Réponse : Le rendement d'élimination est calculé en utilisant la formule (1 - concentration à la sortie / concentration à l'entrée) * 100%. 14 1. Qu'est-ce que l'ozonation ? Réponse : L'ozonation est un processus de traitement des eaux usées qui utilise de l'ozone pour oxyder et éliminer les polluants présents dans l'eau. 2. Quels sont les avantages de l'ozonation dans le traitement des eaux usées ? Réponse : L'ozonation permet de transformer les polluants en molécules plus facilement dégradables, réduit la toxicité des effluents d'épuration et élimine une grande diversité de micropolluants. 3. Quels sont les sous-produits indésirables qui peuvent se former lors de l'ozonation ? Réponse : Certains sous-produits indésirables qui peuvent se former lors de l'ozonation sont les bromates, les nitrosamines et les chromates. 9  4. Quels facteurs influencent l'efficacité de l'élimination des polluants par ozonation ? Réponse : L'efficacité de l'élimination des polluants par ozonation dépend de facteurs tels que la concentration de COD (carbone organique total) et les caractéristiques de l'eau. 5. Quelles précautions doivent être prises lors de l'ozonation des eaux usées ? Réponse : Il est essentiel de contrôler la concentration d'ozone pour éviter la formation de sous-produits dangereux et de combiner l'ozonation avec une étape de traitement supplémentaire pour éliminer les produits réactifs de l'oxydation et éviter toute contamination des eaux superficielles. 15 1. Quelle est la profondeur typique d'un réacteur d'ozone dans le traitement de l'eau ? Réponse : La profondeur typique d'un réacteur d'ozone est de 6 à 8 mètres. 2. Combien de chambres comporte généralement un réacteur d'ozone ? Réponse : Un réacteur d'ozone comporte généralement de 6 à 8 chambres. 3. Dans quelles chambres l'ozone est-il dosé en deux étapes ? Réponse : L'ozone est dosé en deux étapes dans les chambres 1 et 3. 4. Quel est le temps de séjour recommandé pour un filtre à sable monocouche utilisé en complément du traitement d'ozone ? Réponse : Le temps de séjour recommandé est de 15 minutes au débit moyen et de 5 minutes au débit maximal. 5. Quelle est la dose d'ozone généralement utilisée par gramme de carbone organique dissous ? Réponse : La dose d'ozone généralement utilisée est d'environ 0,4 à 0,7 gramme d'ozone par gramme de carbone organique dissous. 6. Quel est le temps de séjour minimum recommandé dans le réacteur d'ozonation ? Réponse : Le temps de séjour minimum recommandé est d'au moins 13 minutes. 7. Comment peut-on calculer la dose d'ozone injectée dans le système ? Réponse : La dose d'ozone peut être calculée en fonction du débit de gaz, du débit d'eau à traiter, de la concentration d'ozone dans le gaz entrant et de la concentration d'ozone dans le gaz sortant du réacteur. 16 1. Quels sont les risques associés à la manipulation d'oxygène ? Réponse : L'oxygène est un comburant qui favorise l'inflammation des matières combustibles. Il faut éviter tout contact avec des matières combustibles et vérifier régulièrement l'étanchéité des équipements. 2. Quels sont les effets de l'ozone sur la santé ? Réponse : L'ozone est un gaz irritant qui attaque les muqueuses des yeux, du nez, du pharynx et des voies respiratoires. Il est important de contrôler les concentrations d'ozone et de maintenir une ventilation adéquate. 10  3. Quelles sont les précautions à prendre lors de la manipulation d'oxygène pur ? Réponse : Les équipements en contact avec de l'oxygène pur ne doivent contenir aucune trace d'huile ou de graisse. Les matières combustibles ne doivent en aucun cas entrer en contact avec de l'oxygène pur. 4. Comment éviter les risques liés à une mauvaise concentration d'oxygène ? Réponse : Une ventilation adéquate et des détecteurs d'oxygène sont nécessaires pour éviter les risques d'un manque d'oxygène ou d'une intoxication. 5. Quels sont les matériaux recommandés pour les conduites contenant de l'ozone ? Réponse : Les conduites contenant de l'ozone doivent être courtes et en acier inoxydable avec des joints résistants. 6. Comment éviter les fuites d'ozone lors de l'utilisation de réacteurs à ozone ? Réponse : Les réacteurs à ozone doivent être étanches et surveillés régulièrement pour éviter les fuites. 7. Quels sont les coûts associés au traitement des micropolluants par ozonation ? Réponse : Les coûts d'investissement dépendent de variables telles que la quantité et la qualité de l'eau à traiter, ainsi que des contraintes locales. Les frais d'exploitation sont principalement liés aux frais d'entretien de l'installation et peuvent varier en fonction de la taille de la station d'épuration. 17 1. Qu'est-ce que l'ozonation et pourquoi est-il largement utilisé dans le traitement des eaux usées ? Réponse : L'ozonation est un procédé de traitement des eaux usées qui permet d'éliminer efficacement les micropolluants. Il est largement utilisé en raison de sa capacité à éliminer ces contaminants de manière efficace. 2. Quels sont les principaux inconvénients de l'ozonation en termes de consommation énergétique ? Réponse : L'ozonation est un procédé énergivore, car il nécessite plusieurs étapes qui consomment de l'énergie, comme la production d'oxygène et d'ozone, l'injection de l'ozone dans le réacteur, et la destruction de l'ozone. Cela peut entraîner une augmentation de 10 à 30% de la consommation énergétique des stations d'épuration. 3. Comment le charbon actif est-il utilisé dans le traitement des eaux usées ? Réponse : Le charbon actif est largement utilisé dans le traitement des eaux usées pour éliminer les micropolluants. Il fonctionne par adsorption, c'est-à-dire que les molécules et les particules sont capturées et retenues temporairement à la surface du charbon actif. Sa grande porosité lui permet d'avoir de nombreuses surfaces d'adsorption, ce qui le rend très efficace pour éliminer les contaminants. 4. Quels sont les types de charbon actif utilisés dans le traitement des eaux usées ? Réponse : Il existe deux types de charbon actif utilisés dans le traitement des eaux usées. Le premier est le charbon actif en poudre (CAP), qui a une taille de particules plus petite (0,05-0,5 11  mm). Le deuxième est le charbon actif en grain (CAG), qui a une granulométrie plus grande (0,1-2,4 mm) et qui peut être régénéré. 5. Quelles sont les principales différences entre le CAP et le CAG en termes d'utilisation et de propriétés ? Réponse : Le CAP est plus difficile à ajouter dans l'eau et permet la recirculation du charbon, contrairement au CAG. Le CAP peut également être plus difficile à éliminer de l'eau et ne peut pas être régénéré. Le CAG, quant à lui, permet une plus grande facilité d'ajout dans l'eau, ne permet pas la recirculation du charbon mais peut être régénéré. 6. Quels facteurs influencent le rendement d'élimination des micropolluants par le charbon actif ? Réponse : Le rendement d'élimination des micropolluants par le charbon actif dépend de plusieurs facteurs, tels que la concentration de COD, la quantité de charbon actif utilisée, le temps de contact, le pH, la température et la présence d'autres substances. Il peut également varier en fonction du type de micropolluants à éliminer 18 1. Qu'est-ce que le charbon actif en poudre (CAP) et comment est-il utilisé dans le traitement des eaux usées ? Réponse : Le charbon actif en poudre (CAP) est un matériau poreux utilisé pour adsorber les polluants présents dans les eaux usées. Il est couramment utilisé dans les stations d'épuration pour traiter les micropolluants. 2. Quels sont les avantages de l'utilisation du CAP dans le traitement des micropolluants ? Réponse : Le CAP est efficace pour éliminer les micropolluants en suspension dans l'eau. Il peut être ajouté après le traitement biologique et peut être recirculé dans le réacteur ou dans le traitement biologique pour une meilleure saturation. Une filtration est utilisée pour éviter que le CAP ne se retrouve dans l'effluent. 3. Quelles sont les configurations d'adsorption par CAP dans le traitement des micropolluants ? Réponse : Les configurations d'adsorption par CAP comprennent le procédé d'Ulm, où le CAP est ajouté dans un réacteur de contact après le traitement biologique, et le CAP en amont d'une filtration sur sable, où le CAP est ajouté après le traitement biologique sans sédimentation. 4. Quelles sont les étapes de régénération du charbon actif en grain (CAG) utilisé dans le traitement des micropolluants ? Réponse : Le CAG utilisé dans le traitement des micropolluants est régénéré en exposant le CAG à de hautes températures. Les filtres à CAG sont vidés et les rétro-lavages sont effectués pour limiter les pertes de charge causées par les particules en suspension. 5. Comment se fait l'adsorption sur CAG dans le traitement des micropolluants ? Réponse : L'adsorption sur CAG se fait à travers un filtre a CAG dans lequel les micropolluants sont adsorbés. L'eau passe à travers le lit de CAG et les micropolluants sont retenus dans le lit. 6. Quelle est l'utilité des filtres à disques dans le traitement des micropolluants par le µCAG ? Réponse : Les filtres à disques sont utilisés en amont des filtres à µCAG pour empêcher l'entrée 12  d'éléments grossiers. Ils servent également à éliminer les particules en suspension et à assurer une vitesse ascensionnelle uniforme dans le réacteur. 7. À quelle fréquence les filtres à µCAG et les diffuseurs sont-ils lavés dans le traitement des micropolluants ? Réponse : Le µCAG sont régulièrement régénérés chaque jour une fraction du lit fluidisé est retirée et une quantité équivalente de charbon et insérée par le haut et le charbon extrait est régénéré en usine en les exposant à de hautes températures, tandis que les filtres a gravier sont lavés environ une fois par mois pour assurer une vitesse ascensionnelle uniforme dans tout le réacteur. 19 1. Qu'est-ce que le procédé CAG utilise comme filtre pour le traitement des eaux usées ? Réponse : Le procédé CAG utilise du charbon actif en grain comme filtre. 2. Quel est le temps de séjour recommandé dans le réacteur de contact pour un traitement efficace des micropolluants par CAP ? Réponse : Le temps de séjour recommandé dans le réacteur de contact est de 30 à 45 minutes. 3. Quelle est la hauteur de lit recommandée pour la filtration sur sable bicouche dans le procédé CAP ? Réponse : La hauteur de lit recommandée pour la filtration sur sable bicouche dans le procédé CAP est de 1,2 à 1,8 m. 4. Combien de cellules filtrantes sont recommandées dans le procédé CAG pour être flexible aux variations de débit ? Réponse : Il est recommandé d'avoir au moins 4 cellules filtrantes dans le procédé CAG pour être flexible aux variations de débit. 20 1. Quelle est la vitesse d'écoulement minimale recommandée pour éviter les dépôts de charbon actif en poudre (CAP) dans les conduites de dosage ? Réponse : La vitesse d'écoulement minimale recommandée est de 1,5 à 2 m/s. 2. Quelle est la durée de vie approximative du charbon actif en grain (CAG) dans un filtre ? Réponse : Le CAG a une durée de vie d'environ 20 000 à 30 000 volumes de lit par cellule filtrante. 3. Quel est le dosage recommandé de charbon actif en poudre (µCAP) par rapport au COD ? Réponse : Le dosage recommandé est d'environ 2 mg de µCAP par mg de COD. 4. Quels tests doivent être réalisés lors de la livraison de charbon actif pour vérifier sa qualité ? Réponse : Des tests d'agitation doivent être effectués pour évaluer la performance du charbon. Il est également important de vérifier la répartition granulométrique, la masse volumique apparente, la teneur en eau, les cendres et la pureté du charbon. 5. Comment déterminer la teneur en cendres du charbon actif ? Réponse : Pour déterminer la teneur en cendres, il faut peser précisément 1g de charbon sec, 13  le calciner à 600°C, puis le peser à nouveau après refroidissement. La teneur en cendres est calculée en utilisant la formule : teneur en cendres (%) = (P1 - P2) / P1 * 100, où P1 est le poids initial du charbon et P2 est le poids après calcination. 21 1. Qu'est-ce que le charbon actif en grain et en micrograin est utilisé pour ? - Le charbon actif en grain et en micrograin est utilisé pour l'adsorption des polluants dans le traitement de l'eau. 2. Quels sont les tests nécessaires pour évaluer l'efficacité du charbon actif ? - Les analyses et les essais d'agitation sont nécessaires pour évaluer l'efficacité du charbon actif. 3. Comment ajuste-t-on le dosage du charbon actif en fonction du débit ou de la charge ? - Le dosage du charbon actif doit être ajusté en fonction du débit ou de la charge lors de son utilisation. 4. Quelles sont les précautions de sécurité lors de la manipulation du charbon actif ? - Il est important de prendre des précautions pour éviter les problèmes respiratoires et les irritations cutanées lors de la manipulation du charbon actif. 5. Quels sont les facteurs qui influencent le coût de la mise en place et de l'exploitation du traitement des micropolluants au charbon actif ? - Le type et la quantité de charbon actif utilisé, ainsi que le volume d'eau à traiter, sont des facteurs qui influencent le coût de la mise en place et de l'exploitation du traitement des micropolluants au charbon actif. 6. Quelle est l'augmentation de la consommation énergétique totale d'une station d'épuration lors de l'utilisation du charbon actif ? - L'utilisation du charbon actif entraîne une légère augmentation d'environ 5% de la consommation énergétique totale d'une station d'épuration. 22 1. Quels sont les principaux facteurs à prendre en compte lors du choix entre l'ozonation et le traitement par charbon actif pour le traitement des eaux usées ? Les principaux facteurs à prendre en compte sont l'infrastructure existante, la composition de l'eau à traiter, les coûts et la durabilité. 2. Quelle est la principale source d'émissions de CO2 dans les procédés d'ozonation et de charbon actif ? La production des consommables est la principale source d'émissions de CO2, représentant environ 70% de l'empreinte CO2 totale. 3. Comment peut-on réduire l'empreinte CO2 des procédés d'ozonation et de charbon actif ? Il est recommandé de choisir des consommables issus de sources renouvelables, de minimiser les doses de charbon actif et d'ozone, et d'utiliser des traitements biologiques efficaces. La réutilisation des installations existantes et la récupération de la chaleur du procédé sont également des mesures qui peuvent être prises. 14  4. Quels sont les autres facteurs à prendre en compte pour évaluer pleinement l'impact environnemental de l'ozonation et du charbon actif dans le traitement des eaux usées ? En plus de l'empreinte CO2, il est important de prendre en compte d'autres facteurs tels que l'énergie de production et d'élimination des consommables, le transport et l'occupation du sol. 5. Quelles sont les précautions importantes à prendre lors de l'utilisation et de la maintenance des procédés d'ozonation et de charbon actif ? Il est important de respecter les précautions d'utilisation et de maintenance pour minimiser l'impact environnemental. Cela peut inclure des mesures telles que la formation du personnel, le suivi régulier des performances du système et la maintenance appropriée des équipements. CS5 Chapitre 3 23 1. Qu'est-ce que la filtration en profondeur ? Réponse : La filtration en profondeur retient les particules solides dans toute la profondeur du lit filtrant. 2. Qu'est-ce que la filtration en surface ? Réponse : La filtration en surface retient les particules solides à la surface du filtre. 3. Quels sont les principaux paramètres de rejet régulés par la filtration ? Réponse : Les principaux paramètres de rejet régulés par la filtration sont les matières en suspension (MES), la demande chimique en oxygène (DCO) et le phosphore (P). 4. Quels sont les facteurs qui influencent les ratios entre les MES et d'autres paramètres ? Réponse : Les ratios entre les MES et d'autres paramètres dépendent de la composition des eaux usées et des conditions de fonctionnement du traitement biologique. 5. Quelles substances peuvent être éliminées grâce à la filtration en plus des matières en suspension ? Réponse : À l'avenir, la filtration pourrait également permettre l'élimination des micropolluants et des métaux lourds adsorbés sur les particules solides. 6. Quelle est la concentration typique des matières en suspension en entrée de filtration ? Réponse : La concentration typique des matières en suspension en entrée de filtration est de 10-20 mg/L. 7. Quelle est la dernière étape de traitement dans une station d'épuration des eaux usées ? Réponse : La dernière étape de traitement dans une station d'épuration des eaux usées est la filtration tertiaire, qui permet de retenir les matières en suspension non éliminées lors des étapes précédentes. 15 24 1. Qu'est-ce que la filtration en profondeur ? Réponse : La filtration en profondeur, ou filtration à lit profond, consiste à faire passer l'eau à travers un lit filtrant composé de matériaux granulaires, piégeant ainsi les particules en suspension sur toute la profondeur de la couche filtrante. 2. Qu'est-ce que la filtration en surface ? Réponse : La filtration en surface utilise un support mince tel qu'un tissu métallique ou plastique, ou des éléments filtrants avec des orifices réguliers, où les particules en suspension sont retenues à la surface du support. 3. Quels sont les facteurs qui influencent le flux d'eau à travers un filtre à lit profond ? Réponse : Les facteurs qui influencent le flux d'eau à travers un filtre à lit profond sont la perte de charge, la perméabilité du matériau filtrant et la hauteur de la couche filtrante. 4. Comment calcule-t-on la perte de charge dans un milieu filtrant ? Réponse : La perte de charge dans un milieu filtrant peut être calculée en utilisant la formule de Darcy, précisée par la formule de Kozeny-Carman, qui prend en compte des paramètres tels que la vitesse de filtration, la viscosité de l'eau, la hauteur de la couche filtrante et la conductivité hydraulique du milieu filtrant. 5. Comment le colmatage affecte-t-il la filtration en profondeur et la filtration en surface ? Réponse : Dans la filtration en profondeur, le colmatage en profondeur diminue la porosité du lit filtrant, augmentant ainsi la perte de charge. Dans la filtration en surface, le colmatage en surface forme un gâteau de filtration qui diminue la porosité de la couche filtrante et entraîne une augmentation de la perte de charge. 6. Comment la viscosité de l'eau affecte-t-elle la perte de charge ? Réponse : La viscosité de l'eau est inversement proportionnelle à la température. Une eau plus froide aura une viscosité plus élevée, ce qui entraînera une perte de charge plus importante par rapport à une eau plus chaude. 7. Quels sont les principaux objectifs de la filtration de l'eau ? Réponse : Les principaux objectifs de la filtration de l'eau sont d'éliminer les particules en suspension, les impuretés, les contaminants chimiques et biologiques, et de produire une eau propre et sûre à consommer. 25 1. Quels sont les trois mécanismes importants dans l'utilisation d'un filtre pour la séparation de particules ? R : Les trois mécanismes importants sont la capture, la fixation et le détachement. 2. Comment se produit le mécanisme de capture dans un filtre ? R : Le mécanisme de capture se produit de deux façons : le tamisage mécanique et la rétention dans les espaces intergranulaires. 3. Qu'est-ce que le colmatage dans un système filtrant ? R : Le colmatage désigne l'obstruction d'un système filtrant, influencé par la nature des matériaux à filtrer, la vitesse de filtration et les caractéristiques du milieu filtrant. 16  4. Qu'est-ce que la fluidisation du lit filtrant ? R : La fluidisation du lit filtrant est une technique utilisée principalement dans les filtres à lit profond, où les particules se comportent comme un fluide, améliorant ainsi l'efficacité de la filtration. 5. Quels sont les différents types de filtres utilisés dans la filtration en profondeur ? R : Les différents types de filtres utilisés sont les filtres à flux descendant, les filtres à flux ascendant et les filtres à fonctionnement continu. 6. Comment le colmatage peut-il être évité dans un système filtrant ? R : Le colmatage peut être évité en effectuant des lavages réguliers pour restaurer la capacité du filtre et en choisissant un colmatage en profondeur plutôt qu'en surface. 7. Pourquoi est-il important de comprendre les mécanismes de filtration dans la conception et l'utilisation des filtres ? R : Il est important de comprendre ces mécanismes pour assurer une filtration optimale, maintenir la qualité de l'eau filtrée et maximiser l'efficacité des systèmes de filtration. 26 1. Qu'est-ce qui influence le choix du lit filtrant pour le traitement des eaux ? Le choix du lit filtrant dépend de la nature de l'eau à filtrer, de la qualité de l'eau souhaitée, du type de filtre utilisé et de la perte de charge disponible. 2. Quels sont les critères importants à prendre en compte lors du choix du matériau filtrant ? Les critères importants sont la granulométrie, la forme des grains, la friabilité et la résistance à l'acide. 3. Qu'est-ce que la granulométrie ? La granulométrie se réfère à la taille des grains du matériau filtrant. Elle est généralement mesurée en termes de taille effective, qui indique la taille des plus fines particules. 4. Quel est l'objectif de minimiser la présence de grains fins dans le matériau filtrant ? L'objectif est de réduire l'effet de filtration de surface et la perte de fines particules. 5. Quels sont les avantages des grains anguleux par rapport aux grains ronds dans le matériau filtrant ? Les grains anguleux favorisent une meilleure qualité d'eau filtrée avec une taille effective réduite et une porosité plus élevée, ce qui entraîne une moindre augmentation de la perte de charge. 6. Qu'est-ce que la friabilité d'un matériau filtrant ? La friabilité se réfère à la capacité d'un matériau à se désintégrer facilement. Il est important de choisir un matériau filtrant qui n'est pas trop friable pour éviter l'obstruction du filtre. 7. Pourquoi est-il nécessaire de renouveler régulièrement les médias filtrants dans le traitement des eaux usées ? Le renouvellement régulier des médias filtrants est nécessaire pour maintenir l'efficacité du 17  système de filtration. Une diminution de l'efficacité peut être observée par une augmentation de la fréquence de lavage, une dégradation de la qualité de l'eau traitée ou une diminution de la hauteur du média filtrant. 27 1. Qu'est-ce qui peut indiquer que les médias filtrants doivent être remplacés dans le traitement des eaux usées ? Réponse : Une augmentation de la fréquence de lavage, une dégradation de la qualité de l'eau traitée ou une diminution de la hauteur du média filtrant peuvent indiquer que les médias filtrants doivent être remplacés. 2. À quelle fréquence le sable est-il généralement remplacé dans les stations de traitement des eaux usées ? Réponse : Le sable est généralement remplacé tous les 10 ans dans les stations de traitement des eaux usées. 3. Pourquoi est-il important de réaliser une analyse granulométrique lors du remplacement des médias filtrants ? Réponse : Une analyse granulométrique est importante lors du remplacement des médias filtrants car elle permet d'assurer une séparation efficace entre les différents types de médias filtrants. 4. Quelles précautions doivent être prises lors du remplissage des filtres à charbon actif ? Réponse : Lors du remplissage des filtres à charbon actif, il est important de prendre des précautions pour éviter l'abrasion du matériau neuf. 5. Comment les filtres bi- ou multicouches améliorent-ils la filtration des impuretés ? Réponse : Les filtres bi- ou multicouches utilisent une combinaison de matériaux à différentes granulométries et densités, organisés en couches, pour améliorer la filtration des impuretés. 6. Qu'est-ce qui soutient le matériel filtrant dans les filtres bi- ou multicouches ? Réponse : Le matériel filtrant dans les filtres bi- ou multicouches est soutenu soit par une couche de gravier, soit par un plancher garni de buselures ou drainant, en fonction de sa taille. 28 1. Qu'est-ce qu'un filtre en profondeur ? Réponse : Un filtre en profondeur est un système utilisé dans le traitement des eaux qui permet d'éliminer les matières en suspension, le phosphore, le COD et de traiter biologiquement l'eau. 2. Quels sont les avantages des filtres en profondeur ? Réponse : Les filtres en profondeur sont efficaces pour éliminer les contaminants de l'eau tels que les matières en suspension, le phosphore et le COD. Ils peuvent également dégrader les sous-produits d'oxydation et adsorber les micropolluants grâce à l'utilisation de charbon actif. 3. Quelles sont les performances des filtres en profondeur ? Réponse : Les performances des filtres en profondeur peuvent varier en fonction du type 18  d'eau traitée, mais elles restent similaires entre les filtres à fonctionnement continu et discontinu. En général, des concentrations en phosphore en sortie de 0,2 mg/L peuvent être atteintes avec des valeurs d'entrée de 1 mg/L. 4. Comment sont dimensionnés les filtres en profondeur ? Réponse : Le dimensionnement des filtres en profondeur prend en compte la hauteur du lit filtrant et la vitesse de filtration. Pour les filtres à fonctionnement continu, la perte de charge due au sable est d'environ 100 cm, tandis que la perte de charge due au colmatage du filtre est de quelques dizaines de cmCE. 5. Quelle est la hauteur d'eau nécessaire pour les filtres à flux descendant ? Réponse : Une hauteur d'eau suffisante au-dessus du lit filtrant est nécessaire pour maintenir une pression positive lorsque le matériau est encrassé. Une hauteur d'eau élevée de 1 à 2 m permet d'obtenir une perte de charge suffisante pour des couches de sable d'une épaisseur de 1 à 1,2 m. 6. Combien de cellules filtrantes sont recommandées pour un fonctionnement discontinu ? Réponse : Il est recommandé d'avoir au moins 4 cellules filtrantes pour assurer un fonctionnement continu, où le débit total doit passer sur n-1 cellules (n étant le nombre de cellules). 7. Comment garantir une répartition hydraulique équilibrée dans une filtration ? Réponse : Pour garantir une répartition hydraulique équilibrée, les filtres à fonctionnement continu utilisent des lames déversantes pour assurer une répartition régulière du débit. Ces filtres se colmatent progressivement, ce qui entraîne une augmentation du niveau d'eau pour compenser la perte de charge supplémentaire. 8. Quelle est la vitesse de filtration maximale recommandée pour les filtres en profondeur ? Réponse : La vitesse de filtration maximale recommandée pour les filtres en profondeur est de 15 m/h (6 à 8 m/h par temps sec). 29 1. Qu'est-ce qu'un filtre à compensation de charge ? Réponse : Un filtre à compensation de charge est utilisé pour maintenir un niveau d'eau constant sur les filtres, indépendamment du débit de l'eau filtrée. 2. Comment fonctionne un filtre à compensation de charge ? Réponse : Chaque filtre est équipé d'une sonde de niveau et d'une vanne de régulation en sortie. La vanne est partiellement fermée lorsque le filtre est propre, créant une perte de charge pour maintenir le niveau d'eau constant. En cas de colmatage, la vanne s'ouvre pour réduire la perte de charge. 3. Quels sont les avantages d'un filtre à compensation de charge ? Réponse : Les filtres à compensation de charge offrent une stabilité de la qualité de l'eau traitée et une fiabilité d'exploitation même en cas de débit variable. 4. Comment sont programmés les cycles de filtration et de lavage des filtres à compensation de charge ? 19  Réponse : Les cycles de filtration sont limités par la perte de charge, tandis que les lavages sont programmés à intervalles réguliers. Les seuils de déclenchement des lavages dépendent de paramètres tels que la perte de charge, la turbidité et la pression. 5. Quels sont les différents types de lavage utilisés pour les filtres à compensation de charge ? Réponse : Il existe trois types de lavage pour les filtres à compensation de charge : les lavages par mise en expansion à l'eau seule, les lavages sans mise en expansion à l'air et à l'eau simultanément, et les lavages à l'air et à l'eau utilisés successivement. 6. Comment se fait l'évacuation des eaux boueuses dans les filtres à compensation de charge ? Réponse : L'évacuation des eaux boueuses peut se faire soit par surverse, où les eaux boueuses sont évacuées dans un canal, soit avec un clapet, où un clapet situé au-dessus du lit de média filtrant est ouvert pour évacuer les eaux boueuses. Chaque système a ses avantages et inconvénients en termes de volume d'eau de lavage et de risque de pertes de matériau filtrant. 30 1. Quelle est la première étape du processus de lavage d'un filtre à lit profond ? La première étape est l'abaissement du niveau d'eau en vidant le filtre jusqu'au bord supérieur du média. 2. Qu'est-ce qui est injecté dans le filtre pour décompacter le matériau du lit filtrant ? De l'air est injecté dans le filtre pour décompacter le matériau du lit filtrant. 3. Quel est le but du contre-courant d'eau avec injection d'air ? Le contre-courant d'eau avec injection d'air permet de détacher les particules solides du lit filtrant. 4. Qu'est-ce qui est utilisé pour éliminer les particules et les eaux boueuses du lit filtrant ? Une pompe de rétrolavage fonctionnant à une vitesse élevée est utilisée pour éliminer les particules et les eaux boueuses du lit filtrant. 5. Que se passe-t-il une fois la durée de rétrolavage écoulée ? Une fois la durée de rétrolavage écoulée, la pompe de rétrolavage s'arrête et le filtre est prêt à être utilisé à nouveau. 6. Quelle est la phase supplémentaire nécessaire pour les filtres multicouches lors du processus de lavage ? Pour les filtres multicouches, une phase supplémentaire de classement et de séparation des couches est nécessaire lors du processus de lavage. 31 1. Quels sont les paramètres à surveiller régulièrement dans un système de filtration DynaSand par lavages intermittents ? - Les chutes de pression, le débit d'air, la pression d'air, la vitesse de chute du sable dans le filtre, le débit de l'eau de lavage et la qualité du filtrat. 2. Qu'est-ce que le seuil de coupure d'un filtre en surface ? 20  - Le seuil de coupure d'un filtre en surface correspond à la taille maximale des particules qu'il peut retenir. 3. Comment est déterminé le pouvoir de coupure d'un filtre ? - Le pouvoir de coupure d'un filtre est déterminé par la taille des mailles du support utilisé. 4. Quels sont les risques associés à une pression trop élevée lors du fonctionnement ou du lavage des filtres à toile ? - Une pression trop élevée peut entraîner le déchirement des filtres à toile. 5. Quelle est la différence entre les filtres à toile en "peluche" et les filtres à toile classiques ? - Les filtres à toile en "peluche" retiennent les particules grâce aux fibres en polyester qui forment des "peluches", tandis que les filtres à toile classiques retiennent les particules grâce à leur maillage. 6. Comment fonctionnent les filtres à toile en "peluche" et les filtres à toile classiques ? - L'eau passe à travers les toiles filtrantes lorsque le filtre est à l'arrêt. Lorsque les toiles se colmatent, le niveau d'eau augmente et le filtre se met en rotation pour démarrer le processus de lavage. 32 1. Qu'est-ce qu'un filtre à disque ? - Un filtre à disque est un système de filtration constitué de disques recouverts d'une toile filtrante en polyester et placés dans une cuve en béton. L'eau traverse la toile filtrante pour retenir les substances solides. 2. Comment fonctionne un filtre à tambour rotatif ? - Un filtre à tambour rotatif utilise un tambour placé sur un axe central creux comme collecteur d'eau filtrée. Les eaux à filtrer s'écoulent radialement de l'extérieur vers l'intérieur du tambour et sont évacuées par un collecteur central. 3. Quel est l'avantage d'utiliser des filtres à cartouche ? - Les filtres à cartouche permettent d'obtenir une eau de bonne qualité en retenant les particules solides indésirables. Ils sont couramment utilisés dans l'industrie pour l'alimentation de circuits d'eau et la protection de membranes. 4. Comment entretenir un filtre à toile classique ? - Les filtres à toile classique doivent être nettoyés régulièrement avec de l'acide et de l'eau de Javel pour maintenir leur efficacité. Il est important de suivre les recommandations du fabricant pour assurer un fonctionnement optimal. 5. Quelle est la différence entre un filtre à peluche et un filtre à toile classique ? - Les filtres à peluche utilisent des toiles en polyester avec une structure de fibres filtrantes tissées et peuvent atteindre des normes plus strictes pour les matières en suspension. Les filtres à toile classique sont fabriqués à partir de tissus en polyester. 6. Quels sont les différents types de cartouches utilisées dans les filtres à cartouche ? - Les cartouches utilisées dans les filtres à cartouche peuvent être en plastique, bobinées, 21  plissées, à charbon actif ou en polyphosphates, en fonction de l'objectif recherché en termes de filtration. 7. Comment sont dimensionnés les filtres à tambour rotatif en "peluche" ? - Les filtres à tambour en "peluche" ont une surface filtrante par tambour de 2, 4 ou 6 m² et peuvent traiter un débit maximal de 50 m/h. Ils sont dimensionnés en fonction de la vitesse de filtration, de la charge surfacique en matières en suspension et de la charge maximale sur les peluches. 33 1. Comment fonctionne le système de nettoyage des filtres à toile ? Réponse : Le système de nettoyage des filtres à toile est déclenché lorsque la différence de niveau atteint un certain seuil en raison de l'accumulation de matières solides sur la toile. 2. Quel est le débit minimum nécessaire pour les lavages par temporisation des filtres à toile ? Réponse : Un débit minimum de 1 m³/h est nécessaire pour les lavages par temporisation des filtres à toile. 3. Quelle est la consommation d'eau de lavage pour les filtres à disque ? Réponse : La consommation d'eau de lavage pour les filtres à disque est d'environ 2 à 3% du débit filtré. 4. Quelles sont les différences entre les filtres à tambour et les filtres à toile classique ? Réponse : Les filtres à tambour et les filtres à toile classique fonctionnent de manière similaire, mais les filtres à tambour offrent un lavage plus efficace car l'aspiration est uniforme sur toute la surface. 5. À quelle fréquence les lavages chimiques sont-ils nécessaires pour les filtres à toile ? Réponse : En général, les lavages chimiques tous les deux mois. 6. Quels sont les éléments vérifiés lors du suivi en exploitation et maintenance des filtres à toile ? Réponse : Le suivi en exploitation et maintenance des filtres à toile comprend des lavages automatiques pour évaluer l'état du média filtrant. Une augmentation de la fréquence de lavage peut indiquer un colmatage profond, tandis qu'une diminution peut signaler un perçage de la toile. Des vérifications mensuelles sont effectuées sur les toiles et les buses de lavage pour s'assurer de leur bon état. Un lavage plus poussé, soit chimique tous les deux mois, soit sous pression à 80 bars tous les deux mois, est également réalisé. Le lavage chimique utilise une solution d'acide ou d'eau de javel, tandis que le lavage sous pression élimine les dépôts avec une forte pression d'eau. 7. Quelle est la durée de vie des toiles des filtres à toile ? Réponse : Les toiles des filtres à toile doivent être remplacées tous les 2 à 3 ans. 34 1. Quel est l'avantage de mettre en série plusieurs filtres à cartouche ? Réponse : Mettre en série plusieurs filtres à cartouche permet d'éviter un colmatage rapide si le maillage n'est pas choisi correctement. 22  2. Quelle est la durée de vie des filtres lavables ? Réponse : Les filtres lavables doivent être remplacés après un certain nombre de nettoyages, car ils ont une durée de vie limitée. 3. Quels problèmes ont été rencontrés avec les filtres à cartouche à la station d'épuration de Neugut ? Réponse : Les filtres à cartouche utilisés comme préfiltres avant les sondes UV ont posé des problèmes de maintenance et ont été retirés. 4. Comment sont traitées les eaux de lavage dans le cas d'une filtration sur sable ? Réponse : Les eaux de lavage sont renvoyées en tête de dessableur pour éviter l'accumulation de sable dans d'autres parties du système. 5. Quel est l'impact de la filtration tertiaire sur le traitement des boues ? Réponse Jusqu'à 10 mg/L de MES peuvent être retenus en filtration tertiaire, ce qui représente environ 5% de MES supplémentaires par rapport aux concentrations traitées. 6. Quels sont les avantages des filtres en profondeur par rapport aux filtres en surface ? Réponse : Les filtres en profondeur sont robustes, nécessitent moins d'ajustements fréquents et peuvent avoir un effet biologique. Cependant, ils sont plus coûteux et encombrants. 7. Quels sont les avantages des filtres sur support lors de la rénovation d'une station d'épuration existante ? Réponse : Les filtres sur support offrent des pertes de charge maximales limitées, ce qui peut être avantageux lors de la rénovation d'une station d'épuration existante CS5 Chapitre 4 35 1. Qu'est-ce que la flottation ? La flottation est un procédé utilisé pour séparer les matières en suspension de la phase liquide en les faisant remonter à la surface. 2. Quels sont les types de flottation ? Il existe trois types de flottation : la flottation naturelle, la flottation assistée et la flottation provoquée. 3. Dans quelles applications la flottation est-elle utilisée ? La flottation est utilisée dans de nombreuses applications, notamment comme prétraitement des eaux usées industrielles, dans les stations d'épuration municipales et pour le traitement de l'eau potable. 23  4. Comment fonctionne la flottation assistée ? La flottation assistée consiste à injecter des bulles d'air de différentes tailles dans la masse liquide pour favoriser la flottation naturelle des particules. 5. Qu'est-ce que la flottation provoquée ? La flottation provoquée consiste à ajouter une grande quantité de micro-bulles (20-70 μm de diamètre) d’air au sein de la phase liquide pour provoquer la flottaison des matières en suspension. 6. Quels sont les avantages de la flottation ? La flottation permet d'éliminer les matières en suspension, d'épaissir les boues et d'améliorer l'élimination des graisses lors du traitement des eaux. 7. Quel est le rôle de l'apport d'air dans la flottation provoquée ? L'apport d'air est essentiel dans la flottation provoquée car il permet de créer des micros- bulles qui se lient aux particules en suspension, les faisant remonter à la surface pour être éliminées. 36 1. Qu'est-ce que la flottation à air dissous ? La flottation à air dissous est un système de traitement des effluents légèrement chargés qui utilise des bulles d'air pour séparer les particules solides de l'eau. 2. Quels sont les avantages de la flottation à air dissous ? La flottation à air dissous présente plusieurs avantages, tels qu'une répartition efficace des bulles d'air, une concentration des bulles pour augmenter les chances de rencontre avec les particules solides, et une adhésion des bulles aux flocs. 3. Quelles sont les étapes préalables à la flottation à air dissous ? Avant la flottation à air dissous, une étape de coagulation-floculation est généralement réalisée pour optimiser la taille des flocs. 4. Quels sont les éléments essentiels composant un système de flottation à air dissous ? Un système de flottation à air dissous est composé de plusieurs éléments, tels que l'alimentation en eau à traiter, la sortie de l'eau clarifiée, le système de pressurisation, l'équipement de production d'air comprimé, le mélange de l'eau blanche avec l'alimentation du flottateur, le raclage des boues en surface et l'évacuation des boues sédimentées. 5. Quels sont les facteurs de dimensionnement importants pour un flottateur à air dissous ? Les principaux facteurs de dimensionnement d'un flottateur à air dissous sont la charge surfacique des matières en suspension, la charge surfacique hydraulique, le rapport entre l'air dissous et les matières solides, la proportion d'eaux usées recirculée, la pression à laquelle l'air est dissous et le temps de séjour dans le flottateur. 6. Quels sont les consommateurs énergétiques principaux d'un flottateur à air dissous ? Les principaux consommateurs énergétiques d'un flottateur à air dissous sont le moteur du système de raclage, la pompe d'évacuation des boues épaissies, les pompes de recirculation pour la production d'eau blanche et le compresseur. 24  7. Quelles sont les mesures à prendre pour contrôler les odeurs et réduire le bruit dans un flottateur à air dissous ? Selon le type de flottateur utilisé, des mesures doivent être prises pour contrôler les odeurs, tandis que l'isolation acoustique est recommandée pour réduire les nuisances sonores causées par les pompes de recirculation. 37 1. Qu'est-ce que la flottation ? La flottation est un procédé de traitement de l'eau qui permet de séparer les particules et les impuretés en les faisant flotter à la surface. 2. Quels sont les avantages de la flottation ? La flottation offre un traitement rapide de l'eau, une grande capacité de traitement et facilite l'épaississement des boues. 3. Quels sont les inconvénients de la flottation ? Les inconvénients de la flottation sont une possible non-conformité aux normes suisses de qualité de l'eau, des coûts énergétiques élevés, du bruit et une maintenance fréquente. 4. Qu'est-ce que la filtration membranaire ? La filtration membranaire est un procédé de séparation utilisant des membranes pour filtrer les particules et les impuretés de l'eau. 5. Quels sont les différents procédés de filtration membranaire ? Les différents procédés de filtration membranaire sont la microfiltration, l'ultrafiltration, la nanofiltration, l'osmose inverse et la dialyse. 6. Qu'est-ce que l'ultrafiltration ? L'ultrafiltration est un procédé de filtration membranaire qui permet de séparer les particules de taille élevée, comme les colloïdes, les virus et les protéines. 7. Qu'est-ce que l'osmose inverse ? L'osmose inverse est un procédé de filtration membranaire qui utilise des membranes denses et des pressions élevées pour séparer les solutés en fonction de leur affinité avec la membrane. 38 1. Qu'est-ce que la pression osmotique ? La pression osmotique est le phénomène qui se produit lorsque deux réservoirs sont connectés par une membrane semi-perméable, créant ainsi un gradient de concentration qui provoque le flux de molécules d'eau d'un côté à l'autre de la membrane. 2. Qu'est-ce que l'osmose inverse ? L'osmose inverse est un processus où une pression externe supérieure à la pression osmotique est appliquée, inversant ainsi le flux d'eau à travers la membrane. Cela permet de produire de l'eau pure en séparant les solutés et les impuretés de l'eau. 25  3. Qu'est-ce que l'électrodialyse ? L'électrodialyse est un processus de séparation par membrane qui utilise une différence de potentiel électrique pour déplacer les ions de sel dans les solutions. Cela permet de séparer les ions et de produire de l'eau douce et de la saumure concentrée. 4. Quels sont les avantages des membranes inorganiques par rapport aux membranes organiques ? Les membranes inorganiques, constituées de matériaux tels que la céramique, le carbone et la silice, présentent plusieurs avantages par rapport aux membranes organiques. Elles ont une grande résistance thermique, chimique et mécanique, peuvent supporter des températures élevées, sont résistantes à la dégradation microbiologique et faciles à nettoyer. 5. Quelles sont les propriétés physiques importantes des membranes de séparation ? Les propriétés physiques importantes des membranes de séparation comprennent le diamètre des pores, la porosité et la tortuosité. Le diamètre des pores détermine la taille des particules qui peuvent passer à travers la membrane. La porosité mesure la fraction du volume de la membrane qui est poreuse et la tortuosité mesure le chemin sinueux des pores. 6. Comment les membranes de séparation sont-elles utilisées dans l'industrie agroalimentaire ? Les membranes de séparation sont utilisées dans l'industrie agroalimentaire pour la concentration et la purification des solutions, la clarification des jus de fruits, la séparation des protéines et la déminéralisation des produits laitiers, entre autres applications. 7. Quelles sont les applications de l'électrodialyse ? L'électrodialyse est utilisée pour concentrer ou déminéraliser des solutions salines, éliminer les nitrates des eaux souterraines et séparer les composés NH4 et P04 de l'urine. Elle est également utilisée dans l'industrie de la chimie fine pour la séparation des ions et la purification des produits chimiques. 39 1. Qu'est-ce que la perméance ? La perméance est une mesure de la facilité de diffusion d'un composant à travers une membrane. 2. Quels facteurs déterminent la perméance d'une membrane ? La perméance d'une membrane est déterminée par le rapport entre la perméabilité du composant et l'épaisseur de la membrane. 3. Qu'est-ce qui peut affecter l'efficacité de la séparation des ions et des molécules ? La charge électrique de surface des membranes peut affecter l'efficacité de la séparation des ions et des molécules. 4. Quelles sont les différentes formes de membranes utilisées dans les applications de séparation par membrane ? Les différentes formes de membranes utilisées sont les fibres creuses, les feuilles enroulées et les modules tubulaires. 26  5. Quels sont les avantages des modules tubulaires dans l'ultrafiltration ? Les modules tubulaires offrent une résistance à l'encrassement de la membrane malgré leur coût élevé. 6. Comment sont formés les modules spiralés ? Les modules spiralés sont formés en enroulant des feuilles de membrane séparées par une feuille d'espacement. 7. Quels sont les avantages des modules à fibres creuses ? Les modules à fibres creuses permettent de concentrer une grande surface de membrane et offrent une alternative aux modules plats. 40 1. Qu'est-ce que la filtration frontale ? La filtration frontale est un mode de filtration dans lequel la solution est dirigée perpendiculairement à la surface de la membrane. 2. Qu'est-ce qui peut causer l'encrassement d'une membrane de filtration ? L'encrassement d'une membrane de filtration peut être causé par des particules, des gouttelettes d'huile, des bactéries, des gels, etc. 3. Comment peut-on prévenir ou réduire l'encrassement d'une membrane de filtration ? On peut prévenir ou réduire l'encrassement d'une membrane de filtration en effectuant des lavages réguliers et en utilisant des prétraitements appropriés. 4. Comment mesure-t-on l'accumulation de l'encrassement sur une membrane de filtration ? Le taux de déclin du flux à travers la membrane est une mesure de l'accumulation de l'encrassement. 5. Quels sont les différents degrés d'encrassement observés dans la filtration membranaire ? On observe différents degrés d'encrassement, allant d'un encrassement normal à un encrassement irréversible. 6. Quelles méthodes sont utilisées pour nettoyer les membranes de filtration ? Les membranes de filtration sont nettoyées en effectuant des lavages à contre-courant fréquents et en utilisant des nettoyants chimiques appropriés. 7. Quels sont les avantages du procédé MBR (Membrane Bioreactor) ? Le procédé MBR permet de remplacer la décantation secondaire par des membranes, ce qui est particulièrement avantageux lorsque la surface disponible est limitée ou lorsque la qualité de l'eau traitée doit être préservée pour préserver l'environnement naturel ou permettre la réutilisation de l'eau. 41 1. Qu'est-ce que le nettoyage physique dans les procédés membranaires ? Réponse : Le nettoyage physique consiste en des cycles de nettoyage courts et une aération continue des membranes pour éviter l'encrassement. 27  2. Quels produits chimiques sont utilisés lors du nettoyage chimique dans une installation MBR ? Réponse : De la soude ou de la javel sont utilisés pour éliminer le développement organique sur la membrane. 3. À quelle fréquence est réalisé le nettoyage intensif dans une installation MBR ? Réponse : Le nettoyage intensif est effectué 2 à 4 fois par an, pendant 4-6 heures, en utilisant de l'acide chlorhydrique ou citrique pour éliminer les dépôts minéraux sur la membrane. 4. Pourquoi est-il important de planifier la neutralisation lors du nettoyage des membranes ? Réponse : La neutralisation est importante car les eaux de lavage peuvent avoir un pH préjudiciable à l'environnement. 5. Quels sont les avantages du procédé MBR par rapport aux méthodes traditionnelles de traitement des eaux usées ? Réponse : Le procédé MBR permet d'avoir des bassins biologiques jusqu'à 7 fois plus petits, une meilleure qualité de l'eau traitée et des concentrations en polluants plus faibles. 6. Quels sont les inconvénients du procédé MBR ? Réponse : Le procédé MBR entraîne des coûts supplémentaires tels que la consommation de produits chimiques et l'énergie nécessaire pour l'aération des membranes. 7. Quelles sont les concentrations pour la demande chimique en oxygène (DCO), la demande biochimique en oxygène (DBO5) et les matières en suspension (MES) dans le traitement des eaux usées par le procédé MBR et le phosphate ? Réponse : Les concentrations sont inférieures à 25 mg/L pour la DCO, inférieures à 10 mg/L pour la DBO5 et inférieures à 2 mg/L pour les MES et 0.2 mg/l phosphate. 42 1. Quels sont les différents types de membranes utilisées dans un procédé de MBR ? Réponse : Les différents types de membranes utilisées sont les membranes planes, les membranes à fibres creuses et les membranes tubulaires. 2. Quels sont les paramètres à surveiller lors du suivi d'exploitation d'une installation MBR ? Réponse : Les paramètres à surveiller sont la qualité de l'eau traitée, la pression transmembranaire, la perméabilité membranaire, la fréquence de nettoyage chimique des membranes et la consommation énergétique. 3. Quels ajustements peuvent être effectués pour optimiser une installation MBR ? Réponse : Des ajustements tels que la réduction du débit, de la quantité d'air d'oxygénation et de la concentration des boues peuvent être effectués pour optimiser une installation MBR. 4. À quelle fréquence doit-on effectuer un nettoyage physique ou chimique des membranes d'une installation MBR ? Réponse : Un nettoyage physique ou chimique des membranes doit être effectué environ tous les 5 ans. 28  5. Quels sont les avantages du procédé MBR ? Réponse : Les avantages du procédé MBR sont une empreinte au sol réduite et une qualité bactériologique supérieure à celle d'une boue activée. 6. Quels sont les inconvénients du procédé MBR ? Réponse : Les inconvénients du procédé MBR sont des coûts d'investissement et d'exploitation élevés, une consommation énergétique élevée et la nécessité d'un prétraitement efficace. 7. Quels sont les procédés de traitement des retours de la déshydratation des boues ? Réponse : Les procédés de traitement des retours de la déshydratation des boues sont les procédés biologiques et les procédés chimiques (stripping membranaire). 43 1. Quelle est la principale base de dimensionnement d'une installation de stripping membranaire ? Réponse : Le dimensionnement de l'installation est basé sur le débit de fonctionnement et la charge en ammonium à traiter. 2. Quels sont les débits de fonctionnement typiques des installations de stripping membranaire en Suisse ? Réponse : Les installations de stripping membranaire en Suisse ont un débit de 5 à 15 m³/h. 3. Quelle est la concentration en ammonium généralement présente dans les installations de stripping membranaire en Suisse ? Réponse : La concentration en ammonium dans les installations de stripping membranaire en Suisse est de 800 à 4000 mg/L. 4. Quelle est la surface nécessaire pour une installation de stripping membranaire ? Réponse : Une surface de 150 à 200 m² répartie sur plusieurs étages est nécessaire pour une installation de stripping membranaire. 5. Quel est le taux de récupération théorique de l'ammonium dans les centrats par un système de stripping membranaire ? Réponse : Le système de stripping membranaire est théoriquement capable de récupérer 100% de l'ammonium présent dans les centrats. 6. Quel est généralement le taux de récupération d'azote dans les centrats par un système de stripping membranaire ? Réponse : Le taux de récupération d'azote se situe généralement entre 75% et 80% dans les systèmes de stripping membranaire. 7. Quels sont les principaux coûts d'exploitation d'une installation de stripping membranaire ? Réponse : Les coûts d'exploitation sont principalement liés à la consommation de soude, d'acide sulfurique et d'électricité. 8. Quels sont les différents flux à gérer dans une installation de stripping membranaire ? 29  Réponse : Les flux à gérer incluent les centrats bruts, les centrats traités, les produits chimiques, les engrais, les eaux de lavage, les boues, l'air du stripper CO2 et la ventilation. 9. Quels sont les avantages de l'application de l'engrais liquide produit par le procédé de stripping membranaire selon le procédé CULTAN ? Réponse : Les avantages comprennent un dosage précis, une réduction du lessivage des nitrates dans les eaux souterraines et une amélioration de la qualité et du rendement des cultures, même par temps sec. 10. Qu'est-ce que l'osmose inverse ? - L'osmose inverse est un processus de filtration utilisé pour dessaler l'eau de mer ou pour traiter les eaux usées. 11. Quels sont les avantages de l'utilisation de membranes dans le traitement de l'eau ? - Les avantages de l'utilisation de membranes dans le traitement de l'eau comprennent des schémas simples, l'absence de pièces mobiles, la possibilité de désinfecter l'eau sans produits chimiques, une occupation réduite de l'espace et la capacité de réaliser des installations de différentes tailles. 12. Quelle est la consommation d'énergie approximative pour produire de l'eau potable par osmose inverse ? - La production d'eau potable par osmose inverse consomme généralement entre 3 et 4 kWh par mètre cube d'eau produite. 13. Quelles sont les difficultés rencontrées dans le traitement des eaux usées par des procédés membranaires ? - Les difficultés rencontrées dans le traitement des eaux usées par des procédés membranaires sont principalement liées à l'encrassement des membranes, à la durée de vie limitée des membranes (environ 5 à 10 ans), aux coûts d'exploitation élevés et à la nécessité de connaissances spécialisées pour leur utilisation. 30 31