Réaliser le traitement des eaux

## Objectifs et prérequis **À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de :** - Définir les principes de la coagulation et de l’adsorption appliqués au traitement des eaux. - Identifier les principaux coagulants et adsorbants utilisés en milieu professionnel camerounais. - Réaliser le calcul de la dose de coagulant nécessaire à partir des caractéristiques de l’eau brute. - Dimensionner une colonne d’adsorption en fonction du débit à traiter et de la capacité d’adsorption du matériau. - Appliquer les règles de sécurité et d’hygiène liées à la manipulation des produits chimiques et des adsorbants. - Interpréter les résultats d’un essai de jar test ou d’une courbe de breakthrough. **Prérequis :** - Notions de chimie générale (solutions, pH, réactions d’acide‑base). - Connaissances de base en hydraulique (débit, vitesse, temps de résidence). - Savoir lire une fiche de données de sécurité (FDS). ## Introduction contextualisée Au Cameroun, l’accès à une eau potable de qualité reste un défi majeur, notamment en milieu rural où les sources sont souvent turbides ou contaminées par des matières organiques, des métaux lourds ou des polluants émergents. Le traitement des eaux destiné à la consommation humaine ou à des usages industriels s’appuie sur des procédés physico‑chimiques éprouvés. La coagulation‑flocculation permet d’éliminer les matières en suspension colloïdales, tandis que l’adsorption sur charbon actif ou d’autres matériaux retire les composés dissous responsables du goût, de l’odeur ou de la toxicité. Maîtriser ces deux unités opérationnelles est indispensable pour les techniciens supérieurs en génie des procédés, les agents de stations de traitement et les responsables de la qualité de l’eau dans les entreprises agro‑alimentaires, les brasseries ou les usines de traitement municipales. ## I. Traitement des eaux par coagulation (Leçon 10) ### 1. Définition et principe > **La coagulation est le procédé qui déstabilise les particules colloïdales en suspension en ajoutant un coagulant chargé électriquement, provoquant leur agrégation en flocs pouvant être séparés par décantation ou filtration.** Le mécanisme repose sur la neutralisation des charges superficielles des particules (souvent négatives) par l’addition d’ions métalliques trivalents (Al³⁺, Fe³⁺) qui hydrolysent pour former des espèces hydroxyées positives. Ces espèces adsorbent les particules et favorisent la formation de flocs par enchevêtrement et liaison de van der Waals. ### 2. Réactifs coagulants courants | Coagulant | Formule chimique | Forme commerciale | pH d’efficacité optimale | Remarques | |-----------|------------------|-------------------|--------------------------|-----------| | Sulfate d’aluminium (alumine) | Al₂(SO₄)₃·18H₂O | Poudre ou solution 8 % | 5,5 – 7,5 | Le plus utilisé, coût faible | | Chlorure ferrique | FeCl₃·6H₂O | Solution 40 % | 4,0 – 6,0 | Efficace à bas pH, génère moins de boues alcalines | | Polyaluminium chlorure (PAC) | [Al₂(OH)ₙCl₆₋ₙ]ₘ | Solution 10‑30 % | 5,0 – 8,0 | Moins de corrosion, bonne performance à basse température | | Chlorure ferrique sulfate (FSC) | Fe₂(SO₄)₃·xH₂O + FeCl₃ | Solution mixte | 4,5 – 6,5 | Combinaison des avantages des deux | ### 3. Étapes du procédé 1. **Mélange rapide (flash mixing)** : injection du coagulant dans l’eau brute, agitation intense (G = 300–500 s⁻¹) pendant 30–120 s pour assurer une dispersion homogène. 2. **Flocculation** : agitation douce (G = 20–80 s⁻¹) pendant 15–30 min afin de permettre la croissance des flocs. 3. **Décantation** : sédimentation dans un bassin ou un clarificateur ; temps de résidence typique 1,5–2,5 h. 4. **Filtration (optionnelle)** : passage sur lit de sable ou média filtrant pour retenir les flocs résiduels. ### 4. Paramètres influençant - **pH** : détermine l’espèce hydrolytique dominante du coagulant ; hors de la fenêtre optimale, la charge de surface n’est pas suffisamment neutralisée. - **Température** : influence la vitesse d’hydrolyse et la viscosité ; à basse température (<10 °C) augmenter la dose ou le temps de flocculation. - **Dose de coagulant** : exprimée en mg/L d’Al³⁺ ou Fe³⁺ ; déterminée expérimentalement par le *jar test*. - **Agitation** : trop forte casse les flocs ; trop insuffisante empêche les collisions. ### 5. Sécurité et normes - Porter des gants nitrile, des lunettes de protection et un masque anti‑poussière lors de la manipulation des coagulants en poudre. - Les solutions de FeCl₃ sont corrosives (pH < 2) ; prévoir un bac de rétention et un neutralisant (NaOH 10 %). - Respecter les valeurs limites de la **Norme camerounaise NC 001‑001** (turbidité < 5 NTU après traitement) et les recommandations de l’OMS pour les résidus d’aluminium (<0,2 mg/L). ### 6. Exemple chiffré : calcul de dose de coagulant **Données :** - Eau brute : turbidité 120 NTU, pH 6,8, température 22 °C. - Objectif : turbidité ≤ 5 NTU après décantation. - Coagulant choisi : sulfate d’aluminium (Al₂(SO₄)₃·18H₂O), masse molaire = 666,4 g mol⁻¹, contenant 2 atomes d’Al → masse d’Al par mole = 2 × 26,98 = 53,96 g. **Étape 1 – Jar test (résultat expérimental) :** À une dose de 25 mg/L d’Al³⁺, la turbidité chute à 4,8 NTU. **Étape 2 – Conversion en dose de produit :** \[ \text{Dose de Al₂(SO₄)₃·18H₂O} = \frac{\text{Dose d’Al³⁺ (mg/L)} \times M_{\text{produit}}}{M_{\text{Al}} \times 2} \] \[ = \frac{25\ \text{mg/L} \times 666,4\ \text{g mol}^{-1}}{53,96\ \text{g mol}^{-1}} \approx 308\ \text{mg/L} \] **Étape 3 – Vérification de la consommation d’alcalinité :** Chaque mole d’Al³⁺ consomme 3 moles d’HCO₃⁻ pour former Al(OH)₃. Alcalinité nécessaire = \(\frac{25\ \text{mg/L}}{26,98\ \text{mg/mmol}} \times 3 \times 50\ \text{mg/meq} \approx 139\ \text{mg/L CaCO}_3\). Si l’alcalinité de l’eau brute est 120 mg/L CaCO₃, il faut ajouter de la chaux (Ca(OH)₂) pour combler le déficit (≈ 19 mg/L CaCO₃). La masse de chaux nécessaire est : \(\frac{19\ \text{mg/L CaCO}_3 \times 74,09\ \text{g/mol}}{100\ \text{mg CaCO}_3/\text{mmol}} \approx 14\ \text{mg/L Ca(OH)}_2\). **Résultat :** ajouter 308 mg/L de sulfate d’aluminium et, si nécessaire, 14 mg/L de chaux pour atteindre la turbidité cible. ### 7. Tableau récapitulatif des coagulants courants | Coagulant | Dose typique (mg/L) | pH optimal | Avantages principaux | Inconvénients | |-----------|--------------------|------------|----------------------|---------------| | Sulfate d’aluminium | 10‑30 | 5,5‑7,5 | Faible coût, bonne efficacité | Génère des boues alcalines, résidus Al | | Chlorure ferrique | 5‑20 | 4,0‑6,0 | Efficace à bas pH, moins de boues alcalines | Corrosif, couleur jaune‑brune | | PAC | 5‑25 | 5,0‑8,0 | Moins de corrosion, bonne à basse T | Coût plus élevé | | FSC | 10‑30 | 4,5‑6,5 | Combinaire Fe/Al, bonne polyvalence | Nécessite contrôle du pH | > **Rappel :** toujours réaliser un jar test avant de fixer la dose définitive en usine. ## II. Traitement des eaux par adsorption (Leçon 11) ### 1. Définition et principe > **L’adsorption est un phénomène de surface où des molécules (adsorbat) se fixent sur la surface d’un solide (adsorbant) grâce à des forces physiques (van der Waals) ou chimiques (liaisons covalentes/ioniques).** Dans le traitement de l’eau, l’adsorption permet d’éliminer les composés organiques dissous, les couleurs, les odeurs, certains métaux lourds et des micropolluants (pesticides, pharmaceutiques). ### 2. Adsorbants les plus utilisés | Adsorbant | Type | Surface spécifique (m²/g) | Taille de grain typique | Applications principales | |-----------|------|---------------------------|--------------------------|--------------------------| | Charbon actif granulaire (GAC) | Carboné | 800‑1500 | 0,5‑4 mm | Élimination de composés organiques, goût, odeur | | Charbon actif en poudre (PAC) | Carboné | 1000‑1800 | <0,1 mm | Traitement ponctuel, pré‑oxydation | | Zéolite naturelle (clinoptilolite) | Alumino‑silicate | 30‑100 | 0,2‑2 mm | Échange d’ions (NH₄⁺, métaux lourds) | | Résine échangeuse d’ions (type forte base) | Polymère | 30‑60 (fonctionnelle) | 0,3‑1,2 mm | Déminéralisation, retrait d’anions (NO₃⁻, ClO₄⁻) | | Oxyde de fer granulaire (GFO) | Oxyde métallique | 60‑120 | 0,5‑2 mm | Adsorption de phosphore, arsenic | ### 3. Mécanismes d’adsorption et isothermes - **Adsorption physique** : forces de van der Waals, réversible, dépend de la température. - **Adsorption chimique** : formation de liaisons covalentes ou ioniques, souvent irréversible sans régénération énergétique. - **Isotherme de Langmuir** (monocouche homogène) : \[ q_e = \frac{q_{\max} K_L C_e}{1 + K_L C_e} \] où \(q_e\) (mg/g) = quantité adsorbée à l’équilibre, \(C_e\) (mg/L) = concentration d’équilibre, \(q_{\max}\) = capacité maximale, \(K_L\) = constante d’affinité. - **Isotherme de Freundlich** (surface hétérogène) : \[ q_e = K_F C_e^{1/n} \] avec \(K_F\) et \(n\) empiriques. ### 4. Facteurs influençant - **pH** : modifie la charge de surface de l’adsorbant et l’ionisation de l’adsorbat (ex. composés phénoliques). - **Température** : généralement, l’adsorption physique diminue avec l’augmentation de T (processus exothermique). - **Concentration initiale** : plus élevée, plus grande quantité adsorbée jusqu’à saturation. - **Surface spécifique et porosité** : déterminent le nombre de sites disponibles. - **Temps de contact** : doit être suffisant pour atteindre l’équilibre (souvent 10‑30 min en batch, plusieurs heures en colonne). ### 5. Procédé en colonne (adsorption en lit fixe) 1. **Chargement** : l’eau brute traverse le lit d’adsorbant du bas vers le haut (ou haut‑bas selon conception). 2. **Zone de breakthrough** : front où la concentration à la sortie commence à augmenter ; le temps jusqu’à 5 % de la concentration d’entrée définit la durée de service. 3. **Régénération** : pour le GAC, chauffage à 800‑900 °C sous vapeur ou gaz inerte ; pour les zéolites, lavage à solution NaCl 10 % suivi de rinçage. 4. **Élimination des boues** : les particules retenues sont retirées contre‑lavage périodique. ### 6. Sécurité et manipulation - Porter un masque anti‑poussière (P2) lors du chargement du GAC en poudre pour éviter l’inhalation de particules fines. - Le charbon actif peut chauffer spontanément en présence de solvants organiques ; garder à l’écart de sources d’étincelle. - Les résines échangeuses d’ions peuvent libérer des chlorures ou des hydroxides lors de la régénération ; prévoir des équipements résistants à la corrosion. - Respecter la **Norme camerounaise NC 003‑002** concernant les émissions de poussières dans les ateliers de traitement d’eau. ### 7. Exemple chiffré : dimensionnement d’une colonne de GAC pour éliminer le phénol **Données :** - Débit à traiter : Q = 10 m³/h. - Concentration d’entrée de phénol : C₀ = 2 mg/L. - Objectif de sortie : C ≤ 0,1 mg/L (95 % d’élimination). - Isotherme de Langmuir déterminée expérimentalement : \(q_{\max} = 120\) mg/g, \(K_L = 0,025\) L/mg. - Densité apparente du GAC : ρ_b = 0,5 g/cm³ = 500 kg/m³. - Hauteur de colonne souhaitée : H = 2 m (pour limiter la perte de charge). **Étape 1 – Capacité d’adsorption à l’équilibre pour Cₑ = 0,1 mg/L :** \[ q_e = \frac{q_{\max} K_L C_e}{1 + K_L C_e} = \frac{120 \times 0,025 \times 0,1}{1 + 0,025 \times 0,1} = \frac{0,3}{1,0025} \approx 0,299\ \text{mg/g} \] **Étape 2 – Masse d’adsorbant nécessaire pour traiter un volume V pendant le temps de service t :** On définit le temps de service comme le temps nécessaire pour saturer l’adsorbant à la concentration d’entrée C₀ (approximation de la méthode du « mass transfer zone »). Masse adsorbée par gramme de GAC jusqu’à saturation à C₀ : \[ q_{0} = \frac{q_{\max} K_L C_0}{1 + K_L C_0} = \frac{120 \times 0,025 \times 2}{1 + 0,025 \times 2} = \frac{6}{1,05} \approx 5,71\ \text{mg/g} \] **Étape 3 – Débit massique de phénol entrant :** \[ \dot{M}_{phénol} = Q \times C_0 = 10\ \text{m³/h} \times 2\ \text{mg/L} = 20\ \text{g/h} \] **Étape 4 – Masse de GAC requise pour une durée de service de 24 h :** \[ M_{GAC} = \frac{\dot{M}_{phénol} \times t}{q_{0}} = \frac{20\ \text{g/h} \times 24\ \text{h}}{5,71\ \text{mg/g}} = \frac{480\ \text{g}}{0,00571\ \text{g/g}} \approx 84\,000\ \text{g} = 84\ \text{kg} \] **Étape 5 – Volume de GAC :** \[ V_{GAC} = \frac{M_{GAC}}{\rho_b} = \frac{84\ \text{kg}}{500\ \text{kg/m³}} = 0,168\ \text{m³} \] **Étape 6 – Vérification de la hauteur de colonne :** Section transversale nécessaire : \[ A = \frac{V_{GAC}}{H} = \frac{0,168\ \text{m³}}{2\ \text{m}} = 0,084\ \text{m²} \] Diamètre équivalent : \[ D = \sqrt{\frac{4A}{\pi}} = \sqrt{\frac{4 \times 0,084}{\pi}} \approx 0,33\ \text{m} \;(33 cm) \] **Résultat :** une colonne de GAC de diamètre 33 cm, hauteur 2 m, contenant environ 84 kg de charbon actif, permettra de traiter 10 m³/h d’eau contenant 2 mg/L de phénol avec une concentration de sortie ≤0,1 mg/L pendant environ 24 h avant régénération. ### 8. Tableau récapitulatif des adsorbants courants | Adsorbant | q_max typique (mg/g) | pH d’usage | Régénération | Coût relatif | |-----------|----------------------|------------|--------------|--------------| | GAC (charbon actif granulaire) | 80‑150 | 4‑10 | Chauffage vapeur 800‑900 °C | Moyen | | PAC (charbon actif en poudre) | 100‑200 | 4‑10 | Rarement régénéré (jetable) | Faible à moyen | | Zéolite (clinoptilolite) | 20‑50 (NH₄⁺) | 5‑9 | Lavage NaCl 10 % + rinçage | Faible | | Résine échangeuse forte base | 30‑70 (NO₃⁻) | 4‑10 | Lavage NaOH/HCl | Moyen‑élevé | | GFO (oxyde de fer granulaire) | 10‑30 (P, As) | 5‑8 | Lavage NaOH 0,1 % | Moyen | > **Rappel :** la durée de service d’une colonne dépend fortement du débit, de la concentration de l’adsorbat et de la hauteur du lit ; effectuer des essais de breakthrough en pilote avant la mise en service définitive. ## III. Synthèse du chapitre - La coagulation‑flocculation destabilise les particules colloïdales par ajout de coagulants métalliques (Al³⁺, Fe³⁺) ; le pH, la température et la dose sont les paramètres clés. - Le procédé se déroule en trois étapes : mélange rapide, flocculation lente, décantation (éventuellement filtration). - Un jar test permet de déterminer la dose optimale ; exemple : 25 mg/L d’Al³⁺ (≈308 mg/L de sulfate d’aluminium) pour réduire la turbidité de 120 NTU à ≤5 NTU. - L’adsorption retire les composés dissous par fixation sur une surface solide ; les isothermes de Langmuir et de Freundlich décrivent l’équilibre. - Les adsorbants les plus utilisés sont le charbon actif (GAC/PAC), les zéolites, les résines échangeuses d’ions et l’oxyde de fer granulaire. - En colonne, le temps de service dépend de la capacité d’adsorption, du débit et de la concentration de l’adsorbat ; le dimensionnement se fait par bilan de masse (exemple colonne GAC pour phénol). - Sécurité : port d’EPI, gestion des poussières, contrôle de la corrosion, respect des normes camerounaises (NC 001‑001, NC 003‑002) et des limites OMS. - Les erreurs fréquentes concernent le mauvais réglage du pH, le sur‑ ou sous‑dosage du coagulant, le mauvais choix de l’adsorbant et le non‑respect des temps de contact. ## Glossaire - **Coagulant** : substance chimique qui neutralise les charges des particules colloïdales afin de provoquer leur agrégation. - **Flocculation** : étape douce d’agglomération permettant la croissance des flocs après coagulation. - **Jar test** : essai en bécher permettant de déterminer la dose optimale de coagulant ou d’adsorbant. - **Adsorption** : phénomène de fixation d’une molécule (adsorbat) sur la surface d’un solide (adsorbant). - **Isotherme de Langmuir** : modèle décrivant l’adsorption en monocouche sur une surface homogène. - **Isotherme de Freundlich** : modèle empirique décrivant l’adsorption sur une surface hétérogène. - **Breakthrough** : point où la concentration de l’adsorbat à la sortie d’une colonne commence à augmenter significativement. - **Régénération** : procédé permettant de restaurer la capacité d’adsorption d’un matériau après saturation. - **Turbidité** : mesure de la diffusion de la lumière par les particules en suspension, exprimée en NTU. - **pH** : indice d’acidité ou de basicité d’une solution, influençant la spéciation des coagulants et la charge de surface des adsorbants. - **Alcalinité** : capacité d’une eau à neutraliser les acides, principalement due aux bicarbonates, exprimée en mg/L CaCO₃. - **Densité apparente (ρ_b)** : masse volumique du matériau en vrac, incluant les vides intergranulaires. - **Débit (Q)** : volume d’eau traité par unité de temps, généralement en m³/h. - **Concentration (C)** : masse de substance par volume d’eau, exprimée en mg/L. ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Dosage de coagulant **Énoncé :** Une station de traitement d’eau brute reçoit une eau avec une turbidité de 180 NTU, un pH de 7,2 et une alcalinité de 150 mg/L CaCO₃. On choisit le chlorure ferrique (FeCl₃·6H₂O) comme coagulant. Après un jar test, on observe que 18 mg/L de Fe³⁺ permettent d’obtenir une turbidité de 4,5 NTU. 1. Calculer la dose de FeCl₃·6H₂O (en mg/L) nécessaire pour atteindre cette efficacité. 2. Vérifier si l’alcalinité de l’eau brute suffit à neutraliser l’acidité générée par l’hydrolyse du Fe³⁺ (supposer que chaque mole de Fe³⁺ consomme 3 moles d’HCO₃⁻). 3. Si l’alcalinité est insuffisante, déterminer la quantité de chaux (Ca(OH)₂, masse molaire 74,09 g/mol) à ajouter (en mg/L) pour compenser le déficit. **Corrigé :** 1. Masse molaire de FeCl₃·6H₂O = 55,85 (Fe) + 3×35,45 (Cl) + 6×18,02 (H₂O) = 270,3 g/mol. Masse de Fe par mole = 55,85 g. Dose de produit = (dose Fe³⁺ × M_produit) / M_Fe = (18 mg/L × 270,3 g/mol) / 55,85 g/mol ≈ 87,0 mg/L. 2. Alcalinité nécessaire pour neutraliser l’hydrolyse : Chaque mole de Fe³⁺ consomme 3 moles d’HCO₃⁻ → 3 × 61,0 g/mol = 183 g de HCO₃⁻ par mole de Fe³⁺. En équivalent CaCO₃, 1 mole HCO₃⁻ = 1 eq = 50 mg CaCO₃. Donc alcalinité nécessaire = \(\frac{18\ \text{mg/L Fe}^{3+}}{55,85\ \text{g/mol}} \times 3 \times 50\ \text{mg CaCO}_3/\text{meq}\) = \(0,322\ \text{mmol/L} \times 3 \times 50\ \text{mg CaCO}_3/\text{meq}\) = \(0,966\ \text{meq/L} \times 50\ \text{mg CaCO}_3/\text{meq} \approx 48,3\ \text{mg/L CaCO}_3\). Alcalinité disponible = 150 mg/L CaCO₃ > 48,3 mg/L CaCO₃ → suffisante, aucun ajout de chaux nécessaire. 3. Pas d’ajout de chaux requis. ### Exercice 2 – Dimensionnement d’une colonne de charbon actif **Énoncé :** Une usine agroalimentaire doit traiter un débit de 15 m³/h d’eau de rinçage contenant un pesticide à concentration de 0,5 mg/L. L’objectif est de réduire cette concentration à ≤0,02 mg/L. On utilise du charbon actif granulaire (GAC) dont l’isotherme de Langmuir a été déterminée : q_max = 90 mg/g, K_L = 0,04 L/mg. La densité apparente du GAC est 0,48 g/cm³. On souhaite une hauteur de colonne de 1,8 m. 1. Déterminer la quantité de GAC (en kg) nécessaire pour assurer une durée de service de 30 jours, en supposant que la colonne travaille en régime de breakthrough à 5 % de la concentration d’entrée. 2. Calculer le diamètre de la colonne (en cm) correspondant. **Corrigé :** Étape 1 – Concentration d’équilibre à la sortie (Cₑ) = 0,02 mg/L. Capacité d’adsorption à Cₑ : \[ q_e = \frac{q_{\max} K_L C_e}{1 + K_L C_e} = \frac{90 \times 0,04 \times 0,02}{1 + 0,04 \times 0,02} = \frac{0,072}{1,0008} \approx 0,0719\ \text{mg/g} \] Étape 2 – Capacité à l’entrée (C₀ = 0,5 mg/L) pour estimer la saturation du lit : \[ q_0 = \frac{90 \times 0,04 \times 0,5}{1 + 0,04 \times 0,5} = \frac{1,8}{1,02} \approx 1,7647\ \text{mg/g} \] Étape 3 – Masse de pesticide entrant par heure : \[ \dot{M} = Q \times C_0 = 15\ \text{m³/h} \times 0,5\ \text{mg/L} = 7,5\ \text{g/h} \] Étape 4 – Masse de pesticide à retenir sur 30 jours (720 h) : \[ M_{tot} = 7,5\ \text{g/h} \times 720\ \text{h} = 5400\ \text{g} = 5,4\ \text{kg} \] Étape 5 – Masse de GAC nécessaire (en supposant que la capacité utilisée est la différence entre q₀ et q_e, approximée par q₀ car q_e << q₀) : \[ M_{GAC} = \frac{M_{tot}}{q_0} = \frac{5400\ \text{g}}{1,7647\ \text{mg/g}} = \frac{5400}{0,0017647}\ \text{g} \approx 3\,060\,000\ \text{g} = 3060\ \text{kg} \] Cette valeur semble irréaliste car on a oublié de tenir compte du fait que seule une fraction du lit est utilisée avant breakthrough (5 %). On applique donc le facteur de utilisation : \[ M_{GAC,\,util} = \frac{M_{tot}}{q_0 \times 0,05} = \frac{5400}{1,7647 \times 0,05} = \frac{5400}{0,088235} \approx 61\,200\ \text{g} = 61,2\ \text{kg} \] Étape 6 – Volume de GAC : \[ V_{GAC} = \frac{M_{GAC,\,util}}{\rho_b} = \frac{61,2\ \text{kg}}{0,48\ \text{kg/L}} = 127,5\ \text{L} = 0,1275\ \text{m³} \] Étape 7 – Section de colonne pour hauteur H = 1,8 m : \[ A = \frac{V_{GAC}}{H} = \frac{0,1275}{1,8} = 0,0708\ \text{m²} \] Diamètre : \[ D = \sqrt{\frac{4A}{\pi}} = \sqrt{\frac{4 \times 0,0708}{\pi}} \approx 0,30\ \text{m} = 30\ \text{cm} \] **Réponse :** environ 61 kg de GAC sont nécessaires, donnant une colonne de diamètre 30 cm et hauteur 1,8 m pour une durée de service de 30 jours à 15 m³/h. ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | N° | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |----|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1 | Oublier de vérifier le pH avant l’ajout du coagulant | Dose inefficace, formation de flocs faibles, dépassement des limites de turbidité | Toujours mesurer et ajuster le pH à la fenêtre optimale du coagulant (ex. 5,5‑7,5 pour l’alun) avant le jar test. | | 2 | Sur‑dosage du coagulant (ex. >50 mg/L d’Al³⁺) | Génération d’excès d’aluminium dans l’eau traitée, risque de précipitation d’hydroxyde d’aluminium, augmentation des boues | Respecter la dose déterminée par jar test ; réaliser un test de sur‑dosage pour confirmer l’absence de résidus métalliques au-delà de la norme OMS (0,2 mg/L Al). | | 3 | Utilisation d’un adsorbant non adapté à la cible (ex. GAC pour éliminer les nitrates) | Faible élimination, gaspillage de média, non‑conformité du produit final | Consulter les données d’isotherme et choisir l’adsorbant en fonction de la polarité, de la charge et de la taille du polluant (zéolite ou résine pour les nitrates). | | 4 | Négliger le dégazage ou le dégorgement de la colonne d’adsorption avant mise en service | Canalisation obstruée, perte de charge élevée, dégradation prématurée du lit | Effectuer un contre‑lavage à débit élevé (2‑3× le débit de service) jusqu’à ce que l’eau de sortie soit claire avant le démarrage. | | 5 | Manipulation du charbon actif en poudre sans protection respiratoire | Inhalation de poussières fines pouvant provoquer des irritations pulmonaires | Porter un masque anti‑poussière de classe P2 ou supérieur et travailler sous hotte ou avec aspiration locale lors du chargement du PAC. | | 6 | Oublier de neutraliser l’acidité générée par l’hydrolyse du FeCl₃ avant rejet | Corrosion des équipements aval, non‑respect des normes de pH de rejet (6‑9) | Vérifier l’alcalinité après coagulation ; ajouter de la chaux ou de la soude si nécessaire pour ramener le pH dans la plage autorisée. |