Comment les stations d’épuration filtrent-elles l’eau douce ?
Alors que les ressources en eau se raréfient dans le monde, les stations d’épuration deviennent de plus en plus importantes. Ces installations purifient non seulement les sources d’eau polluées en eau douce potable, mais jouent également un rôle clé dans la protection de la santé publique et de l’environnement.
Alors comment faireusines de traitement de l'eaufiltrer l'eau provenant de diverses sources pour obtenir de l'eau fraîche propre et potable ? Cet article approfondira le processus d'exploitation, les applications techniques et les principes scientifiques derrière les usines de traitement de l'eau.
Quel est le flux de travail d’une station de traitement d’eau ?
Le flux de travail d'une usine de traitement d'eau est généralement divisé en les étapes principales suivantes : prétraitement, traitement primaire, traitement secondaire et traitement tertiaire. Chaque étape a ses objectifs et ses moyens techniques spécifiques.
1. Prétraitement :
Le prétraitement est la première étapetraitement de l'eaut. Son objectif principal est d'éliminer les grosses particules et les matières en suspension de l'eau afin d'éviter tout dommage et blocage des équipements de traitement ultérieurs. Le prétraitement comprend généralement les étapes suivantes :
● Filtration sur grille et tamis :Utilisez des grilles et des tamis pour éliminer les grosses particules telles que les gros déchets, les feuilles, les sacs en plastique, etc.
● Chambre à sable :Utilisez des dessableurs pour éliminer les particules inorganiques plus grosses telles que le sable et le gravier.
● Pré-oxydation :En ajoutant des oxydants (comme le chlore ou l’ozone), la matière organique et les ions métalliques sont dans un premier temps oxydés pour contrôler les odeurs et empêcher la reproduction des micro-organismes.
2. Traitement primaire :
L’objectif principal du traitement primaire est d’éliminer les matières en suspension et certaines matières organiques présentes dans l’eau. Les méthodes courantes incluent :
● Coagulation et floculation :Ajoutez des coagulants (tels que l'alun ou le chlorure de polyaluminium) à l'eau pour condenser les fines matières en suspension en particules floculantes plus grosses, qui sont ensuite agrégées par des floculants (tels que le polyacrylamide).
● Sédimentation :Les particules solides formées par floculation sont séparées de l’eau par sédimentation gravitaire pour former des boues qui se déposent au fond du bassin de décantation.
3. Traitement secondaire :
Le traitement secondaire cible principalement les matières organiques dissoutes et les matières fines en suspension, et purifie davantage la qualité de l'eau grâce à des méthodes de traitement biologique et de traitement physique et chimique :
● Traitement biologique :Les polluants organiques sont éliminés par le métabolisme microbien. Les méthodes de traitement biologique courantes comprennent la méthode des boues activées, la méthode du lit ruisselant et le réacteur discontinu de séquençage (SBR). La méthode des boues activées utilise des micro-organismes aérobies pour décomposer la matière organique, générer du dioxyde de carbone et de l'eau et former en même temps des boues activées.
● Filtration :Éliminez davantage les matières en suspension résiduelles et les micro-organismes à travers des filtres à sable ou des filtres à charbon. Les filtres à sable utilisent l'effet de filtration des couches de sable pour éliminer les matières en suspension, et les filtres à charbon utilisent les caractéristiques d'adsorption du charbon actif pour éliminer les matières organiques et les odeurs.
4. Traitement tertiaire :
Le traitement tertiaire est la dernière étape du traitement de l’eau. L’objectif principal est d’éliminer des polluants spécifiques tels que l’azote, le phosphore, les métaux lourds et les micropolluants, et de les désinfecter pour garantir la sécurité de la qualité de l’eau :
● Oxydation avancée :Utilisez des oxydants tels que l’ozone, la lumière ultraviolette ou le peroxyde d’hydrogène pour décomposer davantage les matières organiques et les micropolluants difficiles à dégrader.
● Dénitrification et déphosphatation :Éliminez les composés d’azote et de phosphore de l’eau par précipitation chimique ou par technologie de dénitrification biologique et d’élimination du phosphore pour prévenir l’eutrophisation des plans d’eau.
● Désinfection :Utilisez du chlore, du dioxyde de chlore, de l'ozone ou de la lumière ultraviolette pour désinfecter l'eau, tuer les micro-organismes pathogènes et garantir que les indicateurs microbiens des effluents répondent aux normes sur l'eau potable.
Application de la technologie moderne de traitement de l’eau
En plus des méthodes traditionnelles de traitement de l'eau, les stations d'épuration modernes utilisent également largement certaines technologies avancées pour améliorer l'efficacité du traitement et la qualité de l'eau :
1. Osmose inverse (RO) :
La technologie d'osmose inverse utilise des membranes semi-perméables pour éliminer les sels dissous, les métaux lourds, les matières organiques et les micro-organismes de l'eau. Le système RO fait passer l'eau à travers une membrane dotée de pores extrêmement petits sous haute pression, ne laissant passer que les molécules d'eau et interceptant la plupart des polluants. La technologie de l’osmose inverse est largement utilisée dans le dessalement de l’eau de mer et la préparation d’eau de haute pureté.
2. Ultrafiltration (UF) et Nanofiltration (NF) :
Les technologies d'ultrafiltration et de nanofiltration utilisent des membranes présentant des pores de différentes tailles pour filtrer les matières en suspension, les colloïdes, les bactéries et certaines matières organiques solubles dans l'eau. La taille des pores des membranes d'ultrafiltration est généralement comprise entre 0,01 et 0,1 microns, tandis que la taille des pores des membranes de nanofiltration est plus petite, ce qui peut intercepter la matière organique avec un poids moléculaire plus petit et des ions multivalents. L'ultrafiltration et la nanofiltration sont souvent utilisées pour le prétraitement ou comme prétraitement pour l'osmose inverse.
3. Bioréacteur à membrane (MBR)
Le MBR combine les avantages du traitement biologique et de la filtration membranaire. Sur la base de la méthode des boues activées, des membranes d'ultrafiltration ou de microfiltration sont ajoutées pour purifier davantage l'eau traitée biologiquement. Le système MBR présente les avantages d'un faible encombrement, d'une qualité d'effluent élevée et d'une faible production de boues. Il est largement utilisé dans les usines de traitement d'eau de petite et moyenne taille et dans les projets d'eau recyclée.
4. Traitement électrochimique de l’eau :
Électrochimiquetechnologie de traitement de l'eauy utilise des réactions électrochimiques pour éliminer les polluants de l'eau, telles que l'électrocoagulation, l'électrooxydation et l'électrosorption. Cette technologie présente les avantages d’une efficacité de traitement élevée, d’une faible consommation d’énergie et d’un faible dosage de produits chimiques. Il convient au traitement des eaux usées organiques à haute concentration et des eaux usées contenant des métaux lourds.
Gestion et exploitation de stations d'épuration d'eau
Un traitement efficace de l’eau dépend non seulement d’une technologie et d’équipements avancés, mais nécessite également une gestion et une exploitation scientifiques :
1. Automatisation et intelligence :
Les usines de traitement de l'eau modernes utilisent largement des systèmes de contrôle automatisés et des plates-formes de gestion intelligentes pour assurer une surveillance et une régulation en temps réel du processus de traitement de l'eau. Grâce à des capteurs et des instruments d'analyse en ligne, les données sur la qualité de l'eau sont collectées, les paramètres de traitement sont optimisés et l'efficacité et la stabilité du traitement sont améliorées.
2. Protection de l’environnement et développement durable :
Pendant leur fonctionnement, les usines de traitement de l'eau se concentrent sur la protection de l'environnement et le développement durable, et adoptent des technologies d'économie d'énergie et de réduction de la consommation pour réduire la consommation d'énergie et les émissions de carbone. Dans le même temps, grâce à l'utilisation des boues et à la réutilisation des eaux usées, la charge environnementale est réduite et le recyclage des ressources en eau est réalisé.
3. Surveillance et garantie de la qualité de l’eau :
Afin de garantir que la qualité des effluents répond aux normes, l'usine de traitement de l'eau a mis en place un système complet de surveillance de la qualité de l'eau pour tester et évaluer régulièrement la qualité de l'eau. Grâce à des analyses en laboratoire et à une surveillance en ligne, les problèmes de qualité de l'eau sont découverts et résolus en temps opportun pour garantir la sécurité de l'approvisionnement en eau.
Conclusion
Usines de traitement de l'eaujouent un rôle irremplaçable dans l’épuration des ressources en eau et dans la garantie de la sécurité de l’eau potable. Grâce à des processus scientifiques en plusieurs étapes tels que le prétraitement, le traitement primaire, le traitement secondaire et le traitement tertiaire, combinés à une technologie moderne de traitement de l'eau, les usines de traitement de l'eau sont capables de purifier l'eau provenant de diverses sources en une eau douce sûre et propre.