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INSTITUT SUPÉRIEUR DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’ENVIRONNEMENT
Mastère de recherche d’ingénierie et traitement des eaux
Déphosphatation des eaux usées:précipitation et valorisation
Présenté par: Nizar ABDELLAOUI
Plan
IntroductionProblématiqueProcédés de déphosphatationDéphosphatation par précipitationPrécipitation sous forme de struvite ValorisationConclusion
Introduction
Le phosphore est un élément essentiel pour toute forme de vieIl joue un rôle structural et énergétique Il est vital à la croissance des plantes d’où son usage intensif dans les fertilisants
+P -P
Hennig Brand (1771)
Introduction
Explosion démographique (20è siècle)Agriculture industrielle (80 à 95%) Demande croissante pour les engrais NPK (23% P) Ressource non renouvelable 50-100 ans d’exploitation demeurent pour les réserves actuellement connues
Apatite Ca5(PO4)3-
Introduction
L’extraction et l’utilisation intensive des phosphates présente de graves conséquences écologiques et environnementales qui affectent en premier lieu la qualité des eaux Le rejet des phosphates par les sources ponctuelles ou diffuses contribue à l’eutrophisation
Introduction
+O2BiomasseCNPS
CO2 NO3
PO4
SO2
Plancton
Sédimentation
BiomasseCNPS
Fermentation Réduction
anaérobiose
Prolifération d’algues
CH4
NH4
H2S
PO4
Eutrophisation
NP
BiomasseCNPS
NPRejets
+O2
CO2 NO3
PO4
SO2Sédimentation
Problématique
Recyclage d’un minerai précieuxGestion durable de la fertilisation des terresRéduction des problèmes d’eutrophisation
Déphosphatation des eaux usées
?Coût
Sous-produits
Simplicité
Echelle
pH
Température
Nature des rejets
Réactifs
s
µ P<1mg/mL
Procédés
ChimiquesPhysiques BiologiquesEchange ionique
Electrochimie
Adsorption
Filtration
Air-flottationPrécipitation
Bactéries
Algues
EBPRSHybrides Ads./Pré.
Procédés
Assimilation biologique (2 phases)
Décantation
Affluent
Digesteur Anaérobique
PolyP
PO43-
Bassin d’aération
PO43-
PO43-
Clarification
Effluent
Recyclage des boues activées
Traitement des boues et
Récupération de P
% P dans les boues
% D
épho
spha
tatio
n
631.5
50
100
Procédés
Assimilation biologiques (2 phases)
BOD/P=30 BOD/P=20
BOD/P=15
Procédés
Précipitation
Décantation
Affluent
Bassin d’aération
Clarification
Effluent
Recyclage des boues activées
Mélange
Floculent Agents
Précipitants
Agents Précipitants
Agents Précipitants
Traitement des boues et
Récupération de P
70-90%
>80-95%
Procédés
PrécipitationBiologique
Apport de réactif
Aération
Traitement
Environnement
Rendement
Gestion
← Coût énergétique
← 70-85% ← 70-95%
← Délicate / instable
← Traitement supplémentaire
Précipitation
Fe(II) / Fe(III)
Al(II) / Al(III)
Ca(OH)2
Mg(OH)2
Fe3+ + PO43- → FePO4↓
pH = 4-5.5
R= 80-90%
Colloïdes, Compétition OH-
Réactifs
Convient pour les eaux usées d’origine industrielleFe en excès coûts importants pour une utilisation à grande échelle
Fe(II) / Fe(III)
Précipitation
Fe(II) / Fe(III)
Al(II) / Al(III)
Ca(OH)2
Mg(OH)2
Al3+ + PO43- → AlPO4↓
pHopt = 6-8
R= 75-95%
pH <5
Réactifs
Eaux usées municipales et agricolesPACl plus faciles à stocker et à manipuler (contrairement aux FeS)
Précipitation
Fe(II) / Fe(III)
Al(II) / Al(III)
Ca(OH)2
Mg(OH)2
5Ca2+ + 3PO43- → Ca5(PO4)OH↓
HAP insoluble à pH > 9
Ca/P=1.67
Compétition CO32-
Réactifs
Coût relativement basDifficile à coupler à un traitement biologique (pH) Production excessive de boues
HAP
Précipitation
Fe(II) / Fe(III)
Al(II) / Al(III)
Ca(OH)2
Mg(OH)2
Mg2+ + NH4+ +PO4
3- → MgNH4PO4↓
pHopt = 5.5-6.5
R=60-80%
Compétition CO2, CO32-
Réactifs
La struvite est un produit à haute valeur ajoutée (fertilisant)Risque de dépôt et colmatage des canalisations
Struvite
Struvite
Procédé
Boues digérées H2SO4
Boues
Complexationet précipitation du
struvite
Séparation solide/liquide
Acidification
MgO/Mg(OH)2 Citrate de sodium
NaOH Sédimentation
Effluent
Struvite
Struvite
Saturation
La précipitation de la struvite a lieu pour un pH supérieur à 7.5-10
Le procédé de traitement des eaux doit permettre de produire des cristaux d’une taille importante pour éviter des étapes de filtration, (sat min)
Struvite
Méthode électrochimique
Valorisation
Conclusion
MERCI