Eau
Le traitement de l’eau occupe une place centrale de ce domaine. L’objectif du traitement de l’eau consiste toujours à lui soustraire certains composants. Ce retrait peut servir par exemple à épurer des eaux usées en station avant de les rejeter dans un cours d’eau. L’objectif du traitement de l’eau peut aussi consister à rendre cette eau utilisable à une certaine fin, comme c’est le cas pour la préparation d’eau potable.
Les matières solides peuvent facilement provoquer des engorgements à l’intérieur des composants de la station comme les conduites et les robinetteries. C’est pourquoi dans les stations de traitement de l’eau en plusieurs étapes, on commence en règle générale par éliminer les matières solides au moyen de procédés mécaniques. Ces proceeds ne modifient ni physiquement ni chimiquement la composition des matières solides. Il s’agit uniquement de séparer les matières solides de la phase liquide (eau).
Séparation solide/liquide dans un réservoir de sédimentation, visualisation des conditions d’écoulement
Contenu didactique/essais
- principe de base de la séparation de matières solides de suspensions dans un réservoir de sédimentation
- détermination de la charge superficielle hydraulique
- influence des paramètres suivants sur le processus de séparation:
- concentration de matières solides
- débit
….
Élimination des matières solides de l'eau brute par flottation à l’air dissous
Contenu didactique/essais
- mode de fonctionnement de la flottation à l’air dissous
- établissement d’un état de fonctionnement stable
- influence des différents paramètres
- concentration du coagulant
- concentration du floculant
….
Mode opératoire général et visualisation du processus
Contenu didactique/essais
- mode opératoire de la flottation à l’air dissous
- dissolution des gaz dans les liquides:
- loi de Henry
- loi de Dalton
Démonstration de la filtration en profondeur et rinçage à contre-courant des filtres
Contenu didactique/essais
- conditions de pression dans un filtre
- facteurs influençant la perte de pression (loi de Darcy)
- débit
- hauteur du lit filtrant
- perméabilité du lit filtrant
….
L’épuration biologique des eaux usées a pour but d’éliminer les matières organiques biodégradables. Cette elimination est confiée à des micro-organismes utilisant les matières organiques comme nutriments. Cette dégradation biologique entraîne donc une transformation de matière
Réacteur biologique séquentiel
Contenu didactique/essais
- mode opératoire du procédé SBR
- élimination de l’azote par nitrification et dénitrification
- influence de la forme du cycle sur le résultat de l’épuration
- enregistrement et interprétation des courbes de concentration dans le temps
- détermination des taux de conversion
….
Station d’épuration à l’échelle du laboratoire: dégradation biologique aérobie des matières organiques, commande de l’installation via l’API
Contenu didactique/essais
- apprentissage du procédé à boues activées
- mode de fonctionnement de la nitrification et de la dénitrification en amont
- établissement d’un état de fonctionnement stable
- identification des grandeurs influentes suivantes
- taux de reflux de boues de retour
….
- taux de reflux de boues de retour
Traitement biologique, aérobie de l'eau avec application du procédé à biofilm: lit bactérien
Contenu didactique/essais
- mode de fonctionnement d’un lit bactérien
- enregistrement des profils de concentration
- établissement d’un état de fonctionnement stable
- identification des grandeurs influentes suivantes
- débit de la recirculation
….
- débit de la recirculation
Réacteur submergé aérobie
Contenu didactique/essais
- influence de la vitesse du gaz dans le tube vide:
- teneur en gaz
- coefficient de transfert de masse
- temps de mélange
- vitesse du liquide dans le tube vide
Dégradation anaérobie des matières organiques dans un réservoir de mélange et un réacteur UASB pour la production de biogaz
Contenu didactique/essais
- apprentissage du traitement anaérobie de l’eau
- influence de la température et du pH sur la dégradation anaérobie
- mode de fonctionnement d’un réacteur UASB
- comparaison entre les modes de fonctionnement en une et en deux étapes
- observation et optimisation des conditions de fonctionnement
….
Les eaux usées industrielles contiennent souvent des matières inorganiques (par ex. des métaux lourds) ou organiques, qui ne sont pas biologiquement dégradables. Cela concerne de nombreux lixiviats de décharge et eaux souterraines contaminées. La mise en oeuvre de procédés physiques/chimiques se prête à ces cas de figure.
Adsorption de matières dissoutes sur du charbon actif
Contenu didactique/essais
- enregistrement des profils de concentration
- enregistrement des courbes de perçage
- relation entre des profils de concentration et des courbes de perçage
- détermination de la zone de transfert de masse
- bilan de masse d’un adsorbeur
….
Procédé de séparation par membrane pour l’obtention d’un solvant à partir d’une solution saline, commande de l’installation via l’API
Contenu didactique/essais
- assemblage, nettoyage et conservation des modules à membrane
- principe de base de l’osmose inverse
- loi de Van’t Hoff
- débit de perméat et capacité de rétention en fonction de
- pression
….
- pression
Adoucissement et dessalement de l’eau par échange d’ions
Contenu didactique/essais
- apprentissage de l’adoucissement et du dessalement par échange d’ions
- identification des différents modes de fonctionnement des échangeurs de cations et d’anions
- utilisation combinée des échangeurs de cations et d’anions pour le dessalement
- capacités d’échange et régénération
- vérification de la durée de régénération théorique
Élimination de matières dissoutes par précipitation / floculation, sédimentation des flocs dans le décanteur lamellaire
Contenu didactique/essais
- apprentissage de la précipitation et de la floculation
- influence du pH sur la précipitation
- établissement d’un état de fonctionnement stable
- détermination des quantités requises pour le dosage (précipitant, coagulant, floculant)
- mode de fonctionnement d’un décanteur lamellaire
Oxydation des matières organiques avec de l'eau oxygénée et de la lumière UV
Contenu didactique/essais
- apprentissage de l’oxydation avec l’eau oxygénée et la lumière UV
- enregistrement des courbes de dégradation pour l’étude surveillance de la cinétique des réactions
- influence de la quantité d’eau oxygénée sur le procédé
L’eau à traiter contient en général plusieurs matières ayant des propriétés différentes. C’est pourquoi un seul procédé unitaire ne suffit pas pour éliminer ces matières. Les stations de traitement de l’eau sont en général structurées en plusieurs étapes.
Trois procédés de base pour le traitement de l'eau: filtration en profondeur, adsorption et échange d'ions, commande de l’installation via l’API
Contenu didactique/essais
- apprentissage des opérations unitaires de filtration en profondeur, d’adsorption et d’échange d’ions
- observation et détermination de la perte de pression lors de la filtration en profondeur
- établissement des courbes de perçage (adsorption)
- comparaison des différents adsorbants
- apprentissage du principe de base de l’échange d’ions
….
Deux procédés de base pour le traitement de l'eau: filtration en profondeur et échange d'ions
Contenu didactique/essais
- apprentissage des procédés unitaires de filtration en profondeur et d’échange d’ions
- observation et détermination des pertes de pression dans un filtre à sable
- établissement des diagrammes de Micheau
- principe du rinçage à contre-courant
- identification des différents modes de fonctionnement des échangeurs de cations et d’anions
….