Choisir une filière adaptée à une eau brute synthétique, agir sur ses réglages et comparer les bilans d'eau, de polluants, de réactifs et de sous-produits.
← Retour à la manipulationLe choix d'une filière dépend de la provenance, des contaminants et de l'usage prévu. Une rivière turbide, une nappe dure, une eau salée, un effluent urbain et un drainage minier ne demandent pas les mêmes traitements. Les six compositions d'entrée sont des scénarios synthétiques partiels ; elles n'épuisent pas la diversité des eaux réelles. Une filière sélectionnée et des indicateurs favorables dans le simulateur ne certifient jamais une eau potable ou un rejet conforme.
Pour l'eau de surface, une chaîne classique associe dégrillage, coagulation, floculation, clarification, filtration et désinfection. Le coagulant déstabilise les particules ; l'agitation douce favorise les flocs ; la clarification puis la filtration retirent des solides. La dose optimale dépend de l'eau et se recherche expérimentalement, par exemple par essais de floculation. Une dose excessive n'est pas nécessairement meilleure. Les boues et les eaux de lavage doivent apparaître au bilan.
Une eau de forage peut demander une aération ou oxydation du fer et du manganèse suivie d'une filtration, puis un adoucissement choisi selon l'usage. L'échange d'ions remplace notamment calcium et magnésium ; il ne signifie pas que tous les sels ont disparu. Un filtre à sable ordinaire ne retire pas efficacement les sels dissous. La dureté TH, l'alcalinité TAC et le pH sont différents : le pH seul ne permet pas de calculer une dose de neutralisation.
Le dessalement par osmose inverse sépare une alimentation en perméat et concentrat. Le taux de récupération représente la part d'eau alimentée qui devient perméat ; la réjection représente la réduction de concentration du soluté dans le perméat. Augmenter la récupération augmente généralement la concentration du rejet et les contraintes de fonctionnement. Il faut suivre les débits et conserver la masse des sels. Le modèle impose une réjection pédagogique, sans reproduire la pression osmotique, le colmatage ou les calculs d'une membrane réelle.
Une station d'eaux usées associe prétraitement, séparation primaire, traitement biologique aéré, clarification et, selon l'usage, un traitement complémentaire. L'aération apporte l'oxygène nécessaire à certains processus biologiques ; le clarificateur et le retour/purge des boues gèrent la biomasse. DCO et DBO₅ sont des indicateurs distincts, et l'indice permanganate est encore une autre mesure d'oxydabilité. L'élimination de matière organique ne démontre pas à elle seule l'absence de microorganismes pathogènes.
Les eaux minières acides peuvent nécessiter égalisation, neutralisation, précipitation des métaux, floculation, clarification et filtration. La dose de base dépend de l'acidité titrable et des réactions des métaux, pas du seul pH. Le fer, manganèse et cuivre n'ont pas des comportements identiques ; une seule formule d'abattement n'est pas une prédiction chimique complète. Dans toutes les filières, les rendements et coefficients du jeu restent des hypothèses pédagogiques. La désinfection, les sous-produits, la microbiologie, la variabilité et la réglementation nécessitent des vérifications séparées.
τ = V / Qτ : temps de séjour hydraulique en h ; V : volume utile du bassin en m³ ; Q : débit traversant le bassin en m³/h.
Approximation à volume constant et débit établi. Le temps de contact réel dépend du mélange, des courts-circuits hydrauliques et des volumes morts.
m = d × Q / 1000 ; L = C × Q / 1000m : débit massique de réactif en kg/h ; d : dose active en mg/L ; L : charge de polluant en kg/h ; C : concentration en mg/L ; Q : m³/h.
La dose désigne la matière active, pas automatiquement la masse de solution commerciale. Tenir compte de la pureté, de la concentration et des autres flux ajoutés pour un bilan réel.
η = 1 − C_out / C_inη : rendement fractionnaire, à multiplier par 100 pour un pourcentage ; C_in et C_out : concentrations dans la même unité.
Valable pour une comparaison à débit identique et C_in > 0. Si les débits diffèrent, comparer les charges Q × C ; une diminution de concentration par dilution n'est pas un abattement massique.
Q_p = r × Q_f ; Q_c = (1 − r) × Q_f ; C_p = (1 − R) × C_f ; C_c = (Q_f × C_f − Q_p × C_p) / Q_cQ_f, Q_p, Q_c : débits d'alimentation, perméat et concentrat en m³/h ; C_f, C_p, C_c : concentrations d'un même soluté en mg/L ; r : récupération d'eau ; R : réjection apparente, fractions sans unité.
Modèle stationnaire d'osmose inverse : 0 ≤ r < 1, 0 ≤ R ≤ 1, Q_c > 0, conservation du soluté et absence d'accumulation. Densité supposée voisine et réjection imposée ; ce modèle ne calcule ni la pression osmotique, ni l'entartrage, ni les performances d'une membrane réelle.
CT = C_res × tCT : exposition simplifiée en mg·min/L ; C_res : désinfectant résiduel en mg/L ; t : temps de contact en min.
Indicateur pédagogique uniquement : le résiduel n'est pas la dose injectée. L'efficacité réelle dépend du microorganisme, du désinfectant, du pH, de la température et de l'hydraulique ; aucune valeur CT du jeu ne certifie une désinfection.
Régler le débit, le coagulant et les temps de séjour ; suivre turbidité, réactifs, boues et lavage des filtres.
Comparer oxygénation, séparation Fe/Mn et réduction du TH ; distinguer dureté et teneur totale en sels.
Régler récupération et réjection, comparer perméat et concentrat et vérifier la conservation du débit et des sels.
Suivre charge organique, aération, séjour hydraulique, clarification et production de boues.
Relier acidité d'entrée, dose de base, métaux séparés et boues produites ; expliciter les limites du modèle.
Conserver une même eau et comparer plusieurs filières, puis conserver une même filière et changer de provenance. À volume de bassin constant, doubler le débit divise le temps de séjour par deux. À dose de 20 mg/L et débit de 100 m³/h, il faut 2 kg/h de matière active. En osmose inverse, une alimentation à 35000 mg/L, une récupération de 45 % et une réjection de 99 % donnent un perméat à 350 mg/L et un concentrat voisin de 63350 mg/L dans le modèle idéal. Vérifier les bilans avant de rédiger le rapport.