Rpublique Algrienne Dmocratique et Populaire ,--' ,=--,-' ,-=' ,,+-=' Ministre de l'Enseignement Suprieur et de la Recherche Scientifique ' ,'-' '' -'' -=-'Universit HASSIBA BEN BOUALI de CHLEF '=, ,- ' -'-' Facult des Sciences et Sciences de lingnieur Dpartement de Gnie des procds Spcialit : Eau et environnement LE MEMOIRE Prsentpour obtenir le diplme deMAGISTER Prsentpar : Mme : EZZIANE Souad ne CHERIFI Devant le jury constitu de : M. ABDI. BM. CU.H.B.C Prsident M.

OUAGUED. APr.U.H.B.C Promoteur M. BELHAKEM. M Pr. U Mostaganem Examinateur M. BETTAHAR. NPr. U.S.T.OExaminateurM. MAHMOUDI. L C. C. U.H.B.C Examinateur M. .DOUAOUI. AM. C. U.H.B.CExaminateur Anne: 2006-2007

I

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II Rsum Laprotectiondelenvironnementdemeureuneprioritvis--visdelactivitde lhomme.LedveloppementindustrieldanslawilayadeChlefarendulasituationde lenvironnement proccupante par tous les intervenants en matires conomiques, sociales et juridiques,surtoutcesderniresannes,elleaconnuunvritabledveloppementindustriel marquparlimplantationdesgrandesusinesquidversentleursrejetsliquidesdansloued Chlef et loued Allala.Lesrejetsindustrielssontdevenusunfacteurdepollutiondeseauxquirisquentdans les annes venir de menacer srieusement la stabilit de lenvironnement. Danscecontexte,notretudeatfocalisesurladterminationdelacharge polluante des rejets de lindustrie "ceramit". Des prlvements ont t effectus sur leffluent liquide dune part et dautre part sur le dpt solide. Lanalyse a mis en vidence lexistence dune forte concentration des matires en suspension, les mtaux lourds sont prsents par une teneur lev en zinc.A base de ces rsultats lpuration de ces eaux savre ncessaire. Une dcantation gravitaire a lieu en premier temps pour liminer les plus grosses particules, puis un traitement base de coagulant et floculant a permis de rduire considrablement cette charge toxique, en axant sur les principes de coagulation, floculation et dcantation.Ce traitement suivi dune filtration limine galement une multitude de substances polluantes. Enfin on termine notre tude par un dimensionnement des diffrentes tapes de traitement. Alors il est devenu impratif de lutter contre cette pollution, il ne sagit pas seulement dconomiser ou dercuprer cette ressource, mais galement de protger la santet le bien tre de la population. Motscls :Pollution,Eaursiduaireindustrielle,Analysedepolluant,Traitementprimaire, Dcantation, Coagulation-floculation, Filtration. III Abstract

Theenvironmentalprotectionremainsaprioritywithrespecttotheactivityofthe man.TheindustrialdevelopmentinthewilayaofChlefmadethesituationofthe environment alarming by all the speakers out of economic, social and legal matters, especially these last years, it an experienced a true industrial development marked by the establishment of the large factories which flow their liquid rejections in the Chlef wadiand the Allala wadi. The industrial wastes become more than beforea factor ofwater deterioration, in the years has just threatened seriously the stability of the environment. Inthiscontext,ourstudywasfocusedonthedeterminationofthepollutingloadof industry rejection ceramit. Taking away was made on the liquid waste on the one hand and solid deposit on the other hand. Theanalysishighlightedtheexistenceofastrongconcentrationofmattersinsuspension, heavy metal present by a content are raised zinc. Containingtheseresultsthepurificationofthiswaterprovestobenecessary.Agravitating decantationtakesplaceinthefirsttimetoeliminatethelargestparticles,thenatreatment containingcoagulantandflocculatingagentallowedyourselftoreducethistoxicload considerably,whileconcentratingontheprinciplesofcoagulation,flocculationand decantation.This treatment followed by a filtration also eliminates a multitude from polluting substances. Finally we finishes study by a dimensioning of the various stages of treatment. Thenitbecameimperativetofightagainstthispollution,onlyitisnotaquestionto saveorrecoverthisresource,butalsotoprotecthealthandthegoodbeingfromthe population. Keywords:Pollution,industrialWastewater,pollutantanalysis,primarytraitement, Decantation,Coagulation-flocculation, Filtration IV DEDICACES Cest avec un immense plaisir que je ddie ce travail : Mon mari qui sest sacrifi pour me rendre la vie facile et subvenir tous mes besoins, Mes filles Ouissem et Malika, Ma belle mre et mon beau pre qui nont jamais cess de mencourager durant mon travail, Mes beaux frres et mes belles surs, Mon pre, ma mre et ma grand-mre, Mes frres et surs, Tous ceux qui aiment la science, cherchent la vrit, combattent pour protger et sauvegarder la nature. V REMERCIEMENTS Je tiens tout d'abord remercier M A. OUAGUEDprofesseur la facult des sciences et sciences de lingnieur de luniversit de Chlef, mon directeur de thse, qui ma offert cette chanceformidabledetravaillersurunsujetaussipassionnant.Grcecessuggestionset sonsuivicontinue,j'aipuapprendrecequiest,jecrois,lachoselaplusimportantepourun chercheur: la mthodologie de la recherche. Je lui exprime toute ma gratitude.JeremerciegalementMB.ABDIdoyendelafacultdessciencesetsciencesde lingnieur luniversit de Chlef davoir accepter de prsider le jury de cette thse. Mes remerciements vont aussi M N.BETTAHAR Professeur luniversit dOran, MM.BELHAKEMProfesseurluniversitdeMostaganem.Ilsonttd'uneextrme gentillesse en acceptant d'tre membres de jury.Je souhaiterai aussi exprimer mes profonds remerciements M L. MAHMOUDI C.C etMA.DOUAOUIM.CdeluniversitHassibaBenBoualideChlefdavoiraccepter dexaminer ce travail. Mes profonds respects et les vifs remerciements aux professeurs de gnie des procds qui nont jamais cess de mencourager par leurs ides et conseils. JexprimeaussimesremerciementsauxtechniciensdelaboratoiredechimieMH. BENYAMINA, Sabah et Batoul. MesremerciementssontadresssaussiaudirecteurgnraldelentrepriseCERAMIT, MM.BRAIKIAquimaaccueillieavecbienveillancedanssonentreprise,MA. ROBAINEresponsable de laboratoire de lusineCERAMIT pources conseils aviss, ainsi Mme AMAMRA Mounia. MessincregratitudestoutelquipedelastationdetraitementdeleaudeSidi-Yahkoub et lADE de mavoir offert des conditions favorable pour mon travail. Mes remerciements vont tous mes amis (es) de la promotion de magister 2002/2003 de gnie des procds. En fin, que toutes les personnes quils mont ides de prs ou de loin pour llaboration de ce travail soivent vivement remercies. VI TABLE DES MATIERES I RsumII AbstractIII DdicaceIV RemerciementsV Table des matiresVI Liste des abrviations et signesXI Liste des tableauxXII Liste des figuresXIII IntroductionXIIII Partie IETUDE BIBLIOGRAPHIQUE Chapitre I : Technologie cramique gnrale I.1-Introduction 01 I.2-Classification01 I.2.1-Les cramiques nouvelles 01 I.2.2 -Les cramiques traditionnelles 02 I.3-Matires premires utilises en cramique industrielle 02 I.3.1-Les matires premires plastiques03 I.3.1.1-Les matires premires argileuses03 a-Fonction 03 b-Classification des constituants argileux03 c-La composition des argiles05 I.3.1.2-Les kaolins 06 I.3.2-Les matires premires dures ou matriaux non plastiques06 I.3.2.1-Les dgraissants 06 a-La Silice06 b-Les argiles cuites ou chamottes 07 I.3.2.2-Les fondants 07 a-Feldspaths 07 b-Micas07 c-Le talc 07 d-Craie : Calcaire pur07 I.3.3-Matires premiresdes maux et couleurs cramiques08 I.4-La cramique et la pollution 08 Chapitre II : Les eaux rsiduaires industrielles II.1-Introduction 09 II.2-Origine de la pollution des eaux 09 II.2.1-La pollution domestique 09 II.2.2 La pollution agricole 09 II.2.3 La pollution industrielle-les eaux rsiduaires industrielles- 09 II.2.3.1 Dfinition09 II.3-Les eaux rsiduaires industrielles II.3.1-Volume et composition 10 10 II.3.2-Classification des eaux rsiduaires industrielles10 II.3.2.1-Les eaux rsiduaires a caractre minral dominant 10 II.3.2.2-Les eaux rsiduaires a caractre organique dominant 11 II.3.2.3-Les eaux rsiduaires caractre mixte 11 VII II.3.3-Les diffrents types deaux rsiduaires industrielles 12 II.3.3.1-Eaux gnrales de fabrication ou de procd 12 II.3.3.2-Eaux des circuits de refroidissement 12 II.3.3.3-Eaux de lavage des sols et machines 12 II.3.4-Caractrisation gnrale des effluents 12 II.3.5-Incidence sur l'environnement 13 II.3.6-La protection de lenvironnement II.3.7-Procds de traitement des eaux rsiduaires 17 18 Chapitre III : Traitement physico-chimique des eaux rsiduaires III.1-Introduction 20 III.2-Types de traitements 20 III.2.1-Traitement physique20 III.2.1.1-La dcantation 20 1.1-Introduction 20 1.2-Dfinition de la dcantation20 1.3-Classification des matires dcantables 20 1.4-Types de dcantation21 1.4.1-Dcantation de particules discrtes 21 1.4.1.1-Principe de base 21 1.4.2-Dcantation de particules floculantes24 1.4.2.1-Principes de base 24 1.4.2.2-Essai de dcantation en colonne 25 1.4.3-Dcantation freine 27 1.4.4-Dcantation en compression de boue27 1.5-Les dcanteurs 27 1.5.1-Thorie du dcanteur parfait28 1.5.1.1-Bassin rectangulaire fond horizontal 28 1.5.1.2-Bassins circulaires radier plat et alimentation centrale 30 1.5.2-Le dcanteur rel1.6-Problmes de dcantation31 32 III.2.1.2-La filtration 32 1-Gnralits 32 2-Mcanisme de filtration 32 2.1-Mcanisme de capture 32 2.2-Mcanisme de fixation 33 2.3-Mcanisme de dtachement 33 3-Matriaux filtrants 33 4-Nature du milieu filtrant 33 5-Caractristiques des matriaux filtrants 34 5.1-Diamtre effectif et coefficient d'uniformit 34 5.2 Densit relative du sable 35 5.3-Porosit 35 5.4-La permabilit 35 6-Les diffrents procds de filtration35 6.1-La filtration par gravit36 6.2-La filtration par surpression36 6.3-La filtration sous pression rduite36 7-Types de filtre36 7.1-La filtration lente36 7.2-La filtration rapide 37 VIII 7.3-Filtration sous pression 38 7.4-Filtration terre diatome 38 III.2.2 traitement chimique 39 1-Introduction 39 2-Systme collodale 39 2.1-Nature des systmes collodaux41 2.1.1-Les particules hydrophobes41 2.1.2-Les particules hydrophiles 41 2.2-Stabilit des particules41 2.3-Potentiel Zta 43 3-La coagulation-floculation 43 3.1-La coagulation 44 3.1.1-Mcanisme de la coagulation 44 3.1.2-Facteurs influenant la coagulation 47 3.1.2.1-Linfluence du pH 47 3.1.2.2-Linfluence de la minralisation 47 3.1.2.3-Linfluence de la temprature de leau 47 3.1.2.4-Linfluence de coagulant 48 3.1.2.5-Conditions dagitation 48 3.1.2.6-Nature et charges des substances collodales 48 3.1.3-Ractifs utiliss en coagulation 49 1-Les sels daluminium 49 1.1-Hydrolyse des sels daluminium 50 2-Sels de fer 53 3.2-La floculation 54 3.2.1-Types de floculation 55 3.2.1.1-Floculation pricintique 55 3.2.1.2-Floculation orthocintique55 3.2.1.2.1-Dfinition du gradient de vitesse 56 3.2.1.2.2-Thorie de la floculation 56 3.2.2-Cas dun floculateur Jar-test 57 3.2.3-Les diffrents types de floculants 58 3.2.4-Mcanisme daction des polylectrolytes 60 1-Mcanismes de neutralisation de la charge lectrique60 2-Mcanismes dadsorption et de rticulation 61 Partie II : Etude exprimentale Chapitre IV : Prlvement, chantillonnage, rsultats et discussion IV.1-Prlvement des chantillons 62 IV.2-Matriels et appareillages danalyse 67 VI.3-Les mthodes danalyse 67 IV.4-Rsultats des analyses 68 IV.4.1-Rsultats danalyse du point X1 de la partie liquide 68 IV.4.2-Rsultats danalyse du point X271 IV.4.3-Rsultats danalyse du point X3 72 IV.5-Interprtation des rsultats de lanalyse 72 IV.5.1-Interprtation des rsultats de lanalyse du point X1de la phase liquide72 1-Les paramtres physico-chimiques 72 2-Les paramtres de pollution 81 3-La minralisation globale 83 4-Les paramtres indsirables 87 IX IV.5.2-Comparaison des rsultats de lanalyse du point X1, X2, X3 89 IV.6-Les analyses de la phase solide du point X1 91 IV.6.1-Les rsultats de lanalyse de la phase solide 91 IV.6.2-Interprtation des rsultats de lanalyse 92 IV.7-Les analyses de leau de rejet diffrentes priodes de la journe 94 IV.7.1- les analyses de la partie liquide 1-Rsultats de lanalyse 2-Interprtation des rsultats IV.7.2-Les analyses de la phase solide diffrentes priodes de la journe 94 94 95 97 IV.8-Interprtation des rsultatsIV.8.1-Interprtation des rsultats de la phase liquide 98 98 1-Les paramtres physico-chimiques 98 2-Les paramtres de pollution 100 3-La minralisation globale 101 4-Les paramtres indsirablesIV.8.2-Interprtation des rsultats de la phase solide 103 103 Chapitre V : Calcul et dimensionnementIntroductionA-Dimensionnement dun dcanteur105 105 V.1-Le traitement physique 105 V.1.1-Lanalyse de leau avant et aprs dcantation 106 1-Lanalyse de leau avant et aprs dcantation la date du 20-02-06 2-Lanalyse de leau avant et aprs dcantation la date du 20-03-06 3-Lanalyse de leau avant et aprs dcantation la date du 17-04-06 4-Lanalyse de leau avant et aprs dcantation la date du 15-05-06106 107 108 110 V.2-Ouvrage de sdimentation 125 1-Dimensionnement du bassin de sdimentation 1.1-Calcul de la profondeur 1.2-Dtermination du diamtre de la particule 1.3-Calcul de la surface du bassin 1.4-Calcul de la longueur L et de la largeur l 125 125 126 127 128 2-Vrification hydraulique du fonctionnement du bassin 129 3-Dimensionnement des organes du bassin de sdimentation130 3.1-Dispositif dentre 130 3.2-Dispositif de sortieB-Dimensionnement dun bassin de coagulation-floculation 132 134 V.2 Le traitement chimique134 1-Etude exprimentale de la coagulation-floculation134 1.1-Introduction134 1.2-Choix dun coagulant et dun floculant 134 1.2.1-Choix des coagulants 134 1.2.2-Choix des floculants 134 1.3-Dispositif exprimental et prparation des chantillons 135 1.3.1-Jart-test 135 1.3.2-Ractifs utiliss 135 1.3.3-Protocole exprimental 136 1.4-Rsultas exprimentaux136 1.4.1-Introduction 136 1.4.2-Dtermination de la concentration optimale de coagulant 1-Sulfate daluminium136 136 X 2-Chlorure ferrique 137 1.4.3-Slection des ractifs de coagulations floculation139 1.5-Comparaison des rsultats 142 1.6-Recherche des paramtres de clarification des eaux rsiduaires traites par coagulation-floculation144 1.6.1 La dose du coagulant Al2 (SO4)3145 1.6.2 La dose du floculant anionique 146 1.6.3 Vitesse et dure dagitation durant la coagulation 147 1.6.4 Vitesse et dure dagitation durant la floculation 149 1.7 Dimensionnement dun bassin de coagulation-floculation 152 1.7.1 La coagulation 152 1.7.2 La floculation 153 1.8 Clarificateur ou dcanteur secondaire157 C-Dimensionnement dun bassin de filtration160 V.3 La filtration 160 V.3.1 Choix du matriau filtrant160 V.3.2-Dispositif exprimental V.3.3-Fonctionnement du filtre162 162 V.3.4 Lanalyse de leau aprs filtration 164 V.3.5 Interprtation des rsultats V.3.6-Dimensionnement du filtre lent 1-Calcul de la surface totale de filtration 2-Calcul de la hauteur du filtre164 168 168 168 V.3.7 Analyse physico-chimique et bactriologique 169 Conclusion170 Conclusion et suggestion Rfrences bibliographiques Annexe I Annexe II Annexe III XI Liste des abrviations et signes A0Laire dun orifice [L2] AgSurface de la goulotte [L2] AtSurface totale des orifices [L2] CuCoefficient duniformit CondConductivit lectrique Cc Cf CNTCConcentration du coagulant (mg/l) Concentration du floculant(mg/l) Centre National de Technologie et de Consulting DDiamtre [L] dDiamtre de la particule solide [L] D10Diamtre effectif (mm) DBO5 Demande biochimique en oxygne DCODemande chimique en oxygne ERD Eau rsiduaire domestique ERI Eau rsiduaire industrielle FrNombre de Froude H, hHauteur [L] LLongueur [L] l, bLargeur [L] MES Matire en suspension (mg/l) NFT Norme franaise NTU Unit Nphlomtrique de Turbidit OMSORGM Organisation mondiale de la sant Office National des Recherches Gologique et Minire PA PC PN PaspH PAF Polylctrolyte anionique Polylctrolyte cationique Polymre neutre Pascal Potentiel dhydrogne Perte au feu ppmPartie par million Pt/co Platine/cobalte QDbit deau [L3T1-] RSRCRsidu sec Rsidu calcin S ou ASurface [L2] tsTemps de sjours [T] TATAC TDS Trs/min Tur THTitre alcalimtrique Titre alcalimtrique complet Taux des sels dissous Tours/minute Turbidit Titre hydrotimtrique VVolume [L3] vVitesse de chute ou sdimentation [LT-1] vVitesse de lcoulement de leau [LT-1] XII Viscosit dynamique [ML-1T-1] Viscosit cinmatique [L2T-1] l Masse volumique de 1'eau [ML-3] p Masse volumique de la particule [ML-3] pDensit de la particule solide l Densit du liquide XIII Liste des tableaux Chapitre I : Technologie cramique gnrale Tableau I.1 : Composition chimique des matires premires pour ptes et maux de lunit cramit 04 Chapitre III : Traitement physico-chimique des eaux rsiduaires Tableau III.1 : Les diffrents valeurs de a, n et CD en fonction du nombre de Reynolds 23 Tableau III.2 : Application des sables en fonction de leur taille effective34 Tableau III.3: Raction dhydrolyse de Al (III) et constante dquilibre 25C 51 Tableau III.5 : Rcapitule quelques valeurs de Cd et Ul/Up par diffrents auteurs58 Chapitre IV : Prlvement, chantillonnage, rsultats et discussion Tableau IV.1 : type dappareillages utiliss pour les diffrentes analyses 67 Tableau IV.2, a1 : Paramtres physico-chimiques durant lanne 200468 Tableau IV.2, a2 : Paramtres physico-chimiques durant lanne 200568 Tableau IV.2, a3 : Paramtres physico-chimiques durant lanne 200669 Tableau IV.2, b : Paramtres de pollution 70 Tableau IV.2, c : Minralisation globale70 Tableau IV.2, d : Paramtres indsirables70 Tableau IV.2, e : Paramtres toxiques71 Tableau IV.3 : Rsultats danalyse du point X2 71 Tableau IV.4 : Rsultats danalyse du point X372 Tableau IV.5, a : Les lments majeurs Tableau IV.5, b : Les lments mineurs Tableau IV.6, a : Les rsultats de lanalyse physico-chimique de leau pour diffrentes heures de la journe 91 92 94 Tableau IV.6, b : Paramtres de pollution94 Tableau IV.6, c : Minralisation globale95 Tableau IV.6, d : Paramtres indsirables95 Tableau IV.7, a : Les lments majeurs101 Tableau IV.7, b : Les lments mineurs101 Chapitre V : Calcul et dimensionnement Tableau V.1 : Les rsultats de lanalyse de leau avant et aprs dcantation la date 20-02-06 105 Tableau V.2 : Les rsultats de lanalyse de leau avant et aprs dcantation la date 20-03-06106 Tableau V.3 : Les rsultats de lanalyse de leau avant et aprs dcantation la date 17-04-06107 Tableau V.4 : Les rsultats de lanalyse de leau avant et aprs dcantation la date 15-05-06108 Tableau V.5 : Taille de particules communes124 TableauV.6:Rductiondelaturbiditpourdiffrentesconcentrationsdecoagulant sulfate daluminium 134 TableauV.7:Rductiondelaturbiditpourdiffrentsconcentrationsdecoagulant Chlorure ferrique 134 Tableau V.8 : Rduction de la turbidit pour diffrentes concentrations de polylectrolyte anionique 135 XIV Tableau V.9: Les combinaisons coagulants-floculants136 TableauV.10: Rduction de la turbidit pour le mlange sulfate daluminium + PC TableauV.11 : Rduction de la turbidit pour le mlange sulfate daluminium + PA 136 136 Tableau V.12 : Rduction de la turbidit pour le mlange sulfate daluminium + PN137 Tableau V.13: Rduction de la turbidit pour le mlange Chlorure ferrique + PC137 Tableau V.14 : Rduction de la turbidit pour le mlange chlorure ferrique + PA137 Tableau V.15: Rduction de la turbidit pour le mlange chlorure ferrique + PN138 Tableau V.16: rsultats des analyses physico-chimiques obtenus aprs un traitement chimique par coagulation-floculation 140 Tableau V.17, a : Les lments majeurs140 Tableau V.17, b : Les lments mineurs141 Tableau V.18 : Rduction de la turbidit pour diffrentes concentrations de sulfate daluminium 142 Tableau V.19: Rduction de la turbidit pour diffrentes concentrations de floculant anionique 143 V.20: Rduction de la turbidit pour diffrentes vitesses durant la coagulation145 TableauV.21:Rductiondelaturbiditpourdiffrentstempsdagitationdurantla coagulation 145 Tableau V.22: Rduction de la turbidit pour diffrents vitesses dagitation durant la floculation 146 TableauV.23:Rductiondelaturbiditpourdiffrentstempsdagitationdurantla floculation TableauV.24:Lesparamtresdeclarificationdeseauxderejetaprsletraitement chimique 147 149 Tableau V.25 : Lanalyse granulomtrique du sable158 Tableau V.26 : Les rsultats de lanalyse aprs filtration161 Tableau V.27: Paramtres physico-chimiques 166 Tableau V.28: Minralisation globale166 Tableau V.29: Paramtres indsirables167 Tableau V.30 : Rsultats danalyse bactriologique167 XV Liste des figures Chapitre II : Les eaux rsiduaires industrielles FigureII.1 :Etapedetraitementdeaursiduaire :schmagnralderpartition des procdsChapitre III : Traitement physico-chimique des eaux rsiduaires Figure III.1 : Forces agissantes sur une particule qui chute 19 22 Figure III.2 : Vitesse de dcantation de particules floculantes26 Figure III.3 : Colonne de dcantation 26 Figure III.4 : Courbe de mmes pourcentages d'limination des particules27 Figure III.5 : Bassin de dcantation idal rectangulaire fond horizontal29 Figure III.6 : Dcanteur circulaire radier plat et alimentation centrale31 Figure III.7 : Exemple de filtre (coupe schmatique)37 FigureIII.8 :Classificationdesparticulesenfonctiondeleurdiamtre et de mthodes de sparation 40 FigureIII.9 : Reprsentation schmatique de la double couche dune particule collodale FigureIII.10 :Reprsentationschmatiquedelacompressiondela couche diffuse FigureIII.11 :Reprsentationschmatiquedeneutralisationdes charges FigureIII.12 : Emprisonnement des particules dans les flocs pendant la dcantation Figure III.13 : Adsorption et pontage l'aide de polymres 42 45 45 46 46 FigureIII.14 :Diagrammedestabilitdesespcesioniquesdrivantde lhydrolyse des sels daluminium 52 Figure III.15 : Diagramme de solubilit dans leau de Al (OH)3 25C52 FigureIII.16 :Diagrammedestabilitdesespcesioniquesdrivantde lhydrolyse des sels de fer 54 FigureIII.17 :VariationdupotentielZtaenfonctiondelaconcentrationde ractif Chapitre IV : Prlvement, chantillonnage, rsultats et discussion Figure IV.1 : Prsentation des points de prlvement 61 63 Figure IV.2 : Plan dassainissement gnral de lunit FigureIV.3 :volutiondelatempratureenfonctiondutempsdurantlestrois annes Figure IV.4 : volution du pH en fonction du temps durant les trois annes FigureIV.5 :volutiondelaconductivitenfonctiondutempsdurantlestrois annes 65 73 75 76 Figure IV.6 : volution de la turbidit en fonction du temps durant les trois annes77 Figure IV.7 : volution des MES en fonction du temps durant les trois anne78 Figure IV.8 : volution de RS en fonction du temps durant les trois annes79 Figure IV.9 : volution du RC en fonction du temps80 Figure IV.10 : volution du PAF en fonction du temps80 Figure IV.11 : volution de la matire dcantable en fonction du temps81 XVI Figure IV.12 : volution de la DCO en fonction du temps82 Figure IV.13: volution de la DBO5 en fonction du temps83 Figure IV.14 : volution de la duret en fonction du temps84 Figure IV.15 : volution de TAC en fonction du temps85 Figure IV.16 : volution de sodium en fonction du temps86 Figure IV.17 : volution de potassium en fonction du temps86 Figure IV.18 : volution des chlorure en fonction du temps87 Figure IV.19 : volution du zinc en fonction du temps Figure IV.20 : volution du fer en fonction du temps FigureIV.21 :volutiondelaconductivitenfonctiondutempsdestrois prlvements X1, X2 et X3 Figure IV.22 : volution de la turbidit en fonction du temps des trois prlvements X1, X2 et X3 Figure IV.23 : volution des MES en fonction du temps des trois prlvements X1, X2 et X3 Figure IV.24 : volution du RS en fonction du temps des trois prlvements X1, X2 et X3 Figure IV.25 : volution de SiO2 en fonction du temps Figure IV.26 : volution de Al2O3 en fonction du temps Figure IV.27 : volution de Na20 en fonction du temps 87 88 89 89 90 90 93 93 93 Figure IV.28 : volution de la conductivit en fonction du temps pendant la journe96 Figure IV.29 : volution des MES en fonction du temps pendant la journe96 Figure IV.30 : volution de la turbidit en fonction du temps pendant la journe97 Figure IV.31 : volution du RS en fonction du temps pendant la journe97 Figure IV.32 : volution de la DCO en fonction du temps pendant la journe98 Figure IV.33 : volution de la DBO5 en fonction du temps pendant la journe98 Figure IV.34 : volution des chlorures en fonction du temps pendant la journe99 Figure IV.35 : volution de la duret en fonction du temps pendant la journe99 Figure IV.36 : volution de TAC en fonction du temps pendant la journe100 Figure IV.37 : volution du zinc en fonction du temps pendant la journeFigure IV.38: volution de SiO2 en fonction du temps pendant la journe Figure IV.39 : volution de Al2O3 en fonction du temps pendant la journe Figure IV.40 : volution de Al2O3 en fonction du temps pendant la journe 100 102 102 103 Chapitre V : Calcul et dimensionnement Figure V.1: Reprsentation de la colonne de decantation FigureV.2 :VariationdesMESenfonctiondelahauteurdedcantation diffrents temps la date 20-02-2006 FigureV.3 : Variation des MES en fonction du temps de dcantation diffrentes hauteurs la date 20-02-2006 Figure V.4: Variation des MES en fonction de la hauteur de dcantation diffrents temps la date 20-03-2006 FigureV.5 : Variation des MES en fonction du temps de dcantation diffrentes hauteurs la date 20-03-2006 FigureV.6 :VariationdesMESenfonctiondelahauteurdedcantation diffrents temps la date 17-04-2006 FigureV.7:VariationdesMESenfonctiondutempsdedcantationdiffrentes hauteurs la date 17-04-2006 FigureV.8 :VariationdesMESenfonctiondelahauteurdedcantation diffrents temps la date 15-05-2006 104 110 110 111 111 112 112 113 XVII FigureV.9:VariationdesMESenfonctiondutempsdedcantationdiffrentes hauteurs la date 15-05-2006 FigureV.10:Variationdelaturbiditenfonctiondelahauteurdedcantation diffrents temps la date 20-02-2006 FigureV.11 :Variationdelaturbiditenfonctiondutempsdedcantation diffrentes hauteurs la date 20-02-2006 FigureV.12:Variationdelaturbiditenfonctiondelahauteurdedcantation diffrents temps la date 20-03-2006 FigureV.13 :Variationdelaturbiditenfonctiondutempsdedcantation diffrentes hauteurs la date 20-03-2006 FigureV.14 :Variationdelaturbiditenfonctiondelahauteurdedcantation diffrents temps la date 17-04-2006 FigureV.15 :Variationdelaturbiditenfonctiondutempsdedcantation diffrentes hauteurs la date 17-04-2006FigureV.16 :Variationdelaturbiditenfonctiondelahauteurdedcantation diffrents temps la date 15-05-2006 FigureV.17 :Variationdelaturbiditenfonctiondutempsdedcantation diffrentes hauteurs la date 17-04-2006 Figure V.18 : Variation des RS en fonction de la hauteur de dcantation diffrents temps la date 20-02-2006 FigureV.19 :VariationdesRSenfonctiondutempsdedcantationdiffrentes hauteurs la date 20-02-2006 Figure V.20 : Variation de RS en fonction de la hauteur de dcantation diffrents temps la date 20-03-2006 FigureV.21 :VariationdesRSenfonctiondutempsdedcantationdiffrentes hauteurs la date 20-03-2006 Figure V.22 : Variation de RS en fonction de la hauteur de dcantation diffrents temps la date 17-04-2006 FigureV.23 :VariationdesRSenfonctiondutempsdedcantationdiffrentes hauteurs la date 17-04-2006 Figure V.24 : Variation de RS en fonction de la hauteur de dcantation diffrents temps la date 15-05-2006 FigureV.25 :VariationdesRSenfonctiondutempsdedcantationdiffrentes hauteurs la date 15-05-2006113 115 115 116 116 117 117 118 118 119 119 120 120 121 121 122 122 Figure V.26 : trajectoire suivie par les particules dans la zone de sdimentation.125 Figure V.27 : Dispositif dentre du bassin de sdimentation128 Figure V.28 : Dispositif de sortie dun bassin de sdimentation130 Figure V.29 : Dispositif exprimental de la coagulation floculation "jar-test" Figure V.30 : Comparaison du pourcentage de rduction de la turbidit en fonction de la concentration du sulfate daluminium et du chlorure ferrique 132 134 FigureV.31 :Pourcentagederductiondelaturbiditenfonctiondela concentration du polylectrolyte anionique 135 Figure V.32: variation du pourcentage de rduction de la turbidit en fonction du pH pour la concentration optimale de sulfate daluminium et les 4 adjuvants de floculation 138 Figure V.33 : variation du pourcentage de rduction de la turbidit en fonction du pH pour la concentration optimale de chlorure ferrique et les 4 adjuvants de floculation 139 FigureV.34:Pourcentagederductiondelaturbiditenfonctiondela concentration du sulfate daluminium 142 XVIII FigureV.35:Pourcentagederductiondelaturbiditenfonctiondela concentration du floculant anionique 144 FigureV.36:Pourcentagederductiondelaturbiditenfonctiondelavitesse dagitation durant la coagulation 145 FigureV.37 :Pourcentagederductiondelaturbiditenfonctiondutemps dagitation durant la coagulation 146 FigureV.38 :Pourcentagederductiondelaturbiditenfonctiondelavitesse dagitation durant la floculation 147 FigureV.39 :Pourcentagederductiondelaturbiditenfonctiondutemps dagitation durant la floculation 148 Figure V.40 : Reprsentation schmatique des deux lames de lagitateur Figure V.41 : Courbe granulomtrique du sable Figure V.42 : Reprsentation schmatique de la filtration sur un lit granulaire 151 158 160 Figure V.43 : volution de la turbidit en fonction du temps de filtration Figure V.44 : volution de la turbidit en fonction de la hauteur du lit de sable Figure V.45: volution des MES en fonction du temps de filtration Figure V.46 : volution des MES en fonction de la hauteur du lit de sable Figure V.47 : volution du RS en fonction du temps de filtration. Figure V.48 : volution du RS en fonction de la hauteur du lit de sable Figure V.49 : Proposition dune station dpuration 162 162 163 163 164 164 168 Photo IV.1 : Prsentation du rejet principal (point X1) 63 Photo IV.2 : Prsentation du point X2 Photo IV.3 : Prsentation du point X3 64 64 XIX Introduction Lesrejetsindustrielsetdomestiquesconstituentdessourcesdepollutionportant gravementatteintelaqualitdelenvironnement,luicausantsouventdesprjudices irrparables. Laprotectiondelenvironnementexigeuneattentionparticulirelgarddes activitsindustriellesqui,enraisondesprocdsdefabricationetdetransformationdela matirepremireenproduitfini,utilisentdegrandesquantitsdeauetgnrentparlasuite desrejetspolluantsduneextrmediversit.Onaaffairedeseauxrsiduairesde compositionshtrognesdontcertainespeuventavoirventuellementuncaractretoxique plus ou moins marqu, provoquant ainsi la dgradation des cosystmes par lintroduction des substances polluantes.Silindustrialisationapourfinalitdesatisfairelesbesoinscroissantsdes populations,ellenedoitpas,enretour,trelasourcedeleurmauxtantilestvraique lexpansion de lindustrie va de pair avec celle de la pollution. Pourlindustriel,leauestdevenueuncritreimportantdanslaproductivit.Ildoit tenir compte de son cot pour tablir ses prix de revient. Laugmentation continue des besoins en eau, dans la grande majorit des techniques de fabrications industrielles, le conduit faire faceuncertainnombredecontraintesliescetteconsommationquignrentpar consquentdegrandesquantitsdeauxrsiduaires.Cesderniresannesleslois environnementalesexigentauxindustrielsdepayerunetaxesurleursrejetsliquidesou solides qui dpend du volume de ces derniers. Donc pour une meilleure gestion de lindustrie vis--visduprixderevient,larductionduvolumedesrejetsestncessaire,ellepassetout dabord par la lutte contre le gaspillage de leau utilise, ensuite par de nouvelle technique de fabrication demandant un faible volume deau.Lesrejetsindustrielssontdevenusunfacteurdepollutionquilfautpendreen considrationpourlquilibredelcosystme.Alorsilestdevenuimpratifdeluttercontre cettepollution,deprendredesmesurestrssvre,eninstaurantdesloisrpressivescontre XX les rejets non traits, afin de protger notre environnement (la sant de lhomme, la faune et la flore, etc.). Silpurationdeseauxurbainsetindustriellesapparatcommeunencessitvitale, elle constitue une ressource en eau complmentaire utilisable dans lagriculture et lindustrie. Le dveloppement industriel dans la wilaya de Chlef, et limplantation des grandes usines qui dversentleurrejetspolluantsdanslescoursdeau(ouedChlefetouedAllala)menacela faune et la flore et causent des dangers et des nuisances environnementaux. Dans ce contexte notre tude a t focalise sur la dtermination de la charge polluante des rejets de lindustrie cramit. Cette industrie, se caractrise par un apporten eau considrableet parconsquent un rejetimportantdeauxrsiduaires,transportantlesdiffrentsrsidusdefabricationauxquels sont associs les matires minrales et quelques mtaux lourds.Notre travail a port sur ltude des traitements physico-chimique des eaux rsiduaires de lindustrie Cramit . Il comporte cinq chapitres : Le chapitre I donne un aperu gnral sur la cramique, et la composition des matires premires utilises. DanslechapitreII,onretrouvelescaractristiques,lacomposition,latoxicitainsi que la classification des eaux rsiduaires industrielles. Le chapitre III donne les diffrentes procdures de traitement des eaux. DanslechapitreIVnousprsenteronslchantillonnage,etlanalysedesdiffrents paramtres DanslechapitreVonretrouvelesprocduresdetraitementphysico-chimiqueetles calcules de dimensionnement des diffrents ouvrages. Chapitre ITechnologie cramique gnrale Chapitre ITechnologie cramique gnrale1 I.1-Introduction : [1]Lacramiqueatjadislartdefabriquerdesobjetsenfaonnantdesargiles.Ce faonnagetaitrendurelativementaisparlespropritsplastiquesdesargilesmisesen ptes. Leschagedespicesainsiexcutesdonnaitauxproduitsuneduretqui,dans lantiquitetencorechezcertainespeupladesarrires,futjugesuffisante(briques,vase pourgrains).Depuisdestempstrsreculs,oncompltaleschageparunecuisson accroissantconsidrablementladuretetlasoliditdesproduitsfaonnsetrendantles pices indlayables par leau. La simple mise en pte dune argile avec de leau ne fournit trs gnralement pas la composition la plus propice la fabrication dobjets cramiques.Desadditionslargileoudesmlangesdargiles,dautresmatiressimplement inertes, ou apportant certaines qualits de fusibilit, modifiaient considrablement les facilits defaonnagesetdeschage.Lesqualitsdveloppesparlacuissonpouvaienttretrs profondment changes. Parmi ces qualits on peut citer : -La vitrification, -La rsistance mcaniques, -Le coefficients de dilatation, -La conductibilit calorifique. Deparleurnaturechimiqueetminralogique,ainsiqueparleurstructuresetleurs procds dlaboration , les cramiques offrent un ventail extrmement vari de produits de toute nature ayant des proprits et des domaines dapplication trs divers . Leur aptitude supporter de haute temprature et rsister des agressions chimiques leurconfreunavantageapprciablevis--visdesmtauxetalliagesdansdenombreux domainesdapplicationsindustriellesexigeantdesperformanceshautetempratureetune stabilit chimique optimale.I.2-Classification : Onpeutconsidrerdeuxgrandescatgoriesdeproduits,lescramiquesdites traditionnelles et les cramiques dites nouvelles ou techniques . I.2.1-Les cramiques nouvelles : Ellesconcernentlesdomainesdepointecommeceuxdellectronique,de larmement,dunuclaire.Lespicescramiquesontdespropritsmagntiques, pizolectriques, ou semi-conductrices, et des qualits mcaniques, ingales par les aciers. I.2.2-Les cramiques traditionnelles : Chapitre ITechnologie cramique gnrale2 Elleconcernentlescramiquesdestinesaubtiment(carreaux,sanitaires,briques, tuiles,etc.),auxusagesdomestiques(faences,porcelaines,poteries,etc.),etauxindustries traditionnelles (sidrurgie, verrerie, cimenterie, chimie, etc.).Schmatiquement, les matriaux constitutifs des appareils sanitaires peuvent se classer en deux catgories [2] :Le vitreous : Cest un produit masse compacte, vitrifie (teneur leve en phase vitreuse > 80%) etfaibleporosit(