Le génie des procédés en traitement des eaux consiste en l'étude des procédés unitaires de :

  • Production d'eau potable et d'eau industrielle
  • Épuration des eaux usées urbaines et des eaux industrielles 

Le futur technicien issu de la formation STS Métiers de l'eau des eaux aura donc les compétences nécessaires pour assurer la conduite des procédés de traitement de l'eau. En effet la formation est assurément orientée vers la pratique industrielle.

Conjointement au génie des procédés, le technicien en traitement de l'eau devra aussi intégrer des connaissances en :

  • chimie de laboratoire : pour analyser avant et après traitement les éléments éliminés,
  • hydraulique : pour tout ce qui est lié à la problématique du transport de l'eau,
  • automatisme-contrôle-régulation et électrotechnique : beaucoup de procédés de traitement sont automatisés,
  • biochimie, biologie et microbiologie des eaux : de nombreux procédés industriels utilisent des processus biologiques, notamment dans le domaine de l'épuration des eaux usées.

Nous allons vous présenter dans cette page les différents types de procédés de traitement de l'eau qui sont abordés en travaux pratiques de génie des procédés.

Introduction

Que l'on soit en production d'eau (potable ou industrielle) ou en épuration des eaux (urbaines ou industrielles) la nature des éléments à éliminer de l'eau est souvent la même. Ainsi, les procédés de traitement ne sont pas forcément classés en fonction de la finalité de l'utilisation de l'eau mais plutôt en fonction de ce que l'on souhaite éliminer.

En effet, deux grandes familles de pollutions vont être traitées :

Pollution physique : pollution générée par des particules qui troublent l'eau (matières en suspension et colloïdes). L'élimination de cette pollution est appelée « Clarification ».

Pollution chimique : pollution générée par des matières minérales ou organiques. L'élimination de ces pollutions variera en fonction de la nature du polluant (organique ou minéral) et de sa biodégradabilité (utilisation de procédés biologiques ou chimiques).

Les travaux pratiques de génie des procédés permettent au futur technicien « Métiers de l’eau » de mettre en œuvre, sur des pilotes (petite unité de traitement à la taille du laboratoire) les différents types de traitement de l’eau.

Pilote de filtration sur sable et sur charbon actif

Principalement utilisé en traitement des eaux potables, il permet d’éliminer la pollution physique et de nombreuses pollutions chimiques.

La partie filtre à sable est utilisée pour la clarification des eaux potables (rétention physique des particules solides) et pour l’élimination de certains polluants dissous, après ajout d’un réactif chimique. Le sable joue alors le rôle d’un filtre ou d’un réacteur.

L’introduction possible d’eau de Javel et la présence d’un lampe UV permettent de réaliser des manipulations de désinfection.

La partie charbon actif est utilisée pour éliminer les matières organiques dissoutes (par adsorption) ou pour déchlorer une eau qui aurait été trop chlorée (fonction catalytique du charbon actif).

Pilote de filtration sur sable et sur charbon actif

Applications pédagogiques :

  • Mises à l’équilibre calco-carbonique des eaux potables
  • Désinfection des eaux potables
  • Déphosphatation physico-chimique

Pilote de coagulation – floculation – décantation

Pilote très polyvalent, utilisé en eau potable, en traitement physico-chimique des eaux usées et en traitement des eaux usées industrielles.

Il fonctionne selon un principe commun à ces trois utilisations : la pollution est insolubilisée par ajout de réactifs chimiques (coagulant et floculant) puis est séparée de l’eau par décantation (sédimentation de la pollution dans une décanteur).

Pilote de coagulation - floculation - décantation

Applications pédagogiques :

  • Clarification des eaux potables
  • Traitement physico-chimique des eaux usées
  • Déphosphatation physico-chimique des eaux usées industrielles

Pilote de boues activées

Uniquement utilisé en traitement biologique des eaux usées, il est organisé selon une filière complète de traitement des eaux usées par boues activées.

Il est composé :

  • d’un réacteur aéré (aération soumise à régulation par sonde à oxygène reliée à un automate) de 26 L dans lequel une biomasse épuratrice (bactéries et protozoaires) métabolise la pollution biodégradable.(au centre sur la photo) ;
  • d’un décanteur qui permet de séparer la biomasse épuratrice de l’eau épurée. Les boues accumulées au fond du décanteur sont recirculées dans le réacteur aéré afin de maintenir un taux de biomasse constant. (à gauche sur la photo).

Pilote de boues activées

Applications pédagogiques :

  • bilan de traitement de la pollution carbonée
  • bilan de traitement de la pollution azotée
  • détermination des paramètres de conduite du pilote

Pilote filtre presse

Utilisation spécifique au traitement des déshydratation des boues (issues principalement des stations d’épuration des eaux usées urbaines ou industrielles).

Les boues sont pressées dans des plateaux recouverts de toiles filtrantes. L’eau contenue dans les boues est évacuée par la pressée.

Pilote d’échange d’ions

Utilisé principalement en production d’eau à usage industriel, il permet d’éliminer tout ou partie des ions présent dans l’eau à traiter. Il est composé de colonnes contenant une résine anionique ou cationique et permette de mettre en œuvre un cycle complet d’échange d’ions (régénération – lavages – traitement de l’eau).

Applications pédagogiques :

  • Adoucissement d’une eau, autrement appelé « permutation sodique » car retire de l’eau le calcium et le magnésium et on relargue du sodium.
  • Déminéralisation
  • Dénitratation sur résine (en fabrication d’eau potable)

Pilote d’osmose inverse

Utilisé principalement en production d’eau à usage industriel, il permet d’éliminer tout ou partie des ions présent dans l’eau à traiter. Il est basé sur le principe de l’osmose inverse, c’est à dire le passage sélectif de l’eau à travers une membrane sous forte pression (deux à trois fois la pression d’osmose de l’eau à traiter).

Pilote d'osmose inverse

Applications pédagogiques :

  • désalinisation d’une eau saumâtre,
  • étude de la rétention membranaire des ions en fonction de leur charge et de leur masse molaire.

En savoir plus

Pour plus d’informations, consultez sur ce site, l’article « Qu'est-ce que le génie des procédés en biotechnologies ? ».