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RÉSUMÉ
Tous les domaines du traitement des eaux, qu’il s’agisse de préparation ou d’épuration, ont recours aux techniques d'oxydoréduction. Cet article présente les oxydants les plus traditionnels : l’oxygène (le plus souvent atmosphérique) le plus faible oxydant, utilisé par introduction dans l’eau ; le chlore et ses dérivés (hypochlorites, chloramines, dioxyde de chlore) dont l’application majoritaire reste la désinfection. Chacun d’eux possède ses caractéristiques, ses propriétés, mais aussi ses limitations dans la préparation mais aussi dans l’emploi. Ne sont pas présentés ici les oxydants faisant intervenir des technologies en cours de développement.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Sylvie BAIG : Ingénieur chimiste ENSIACET - Docteur en sciences des agroressources de l’INP Toulouse - Responsable scientifique innovation à la société Degrémont
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Pierre MOUCHET : Ingénieur agronome INA Paris-GREF - Ancien directeur à la société Degrémont
INTRODUCTION
Les objectifs des divers articles constituant ce dossier ont été développés dans l’introduction du premier d’entre eux , lequel a été consacré à l’exposé des principes généraux régissant les phénomènes et les procédés d’oxydoréduction dans leurs applications au traitement des eaux : panorama des domaines d’utilisation, rappel des définitions et des bases chimiques, représentations graphiques (diagrammes potentiel-pH et pe-pH), principes du classement des oxydants et des réducteurs suivant leur puissance.
Cet article présente les oxydants les plus traditionnels : l’oxygène (atmosphérique ou industriel), le chlore et ses dérivés (hypochlorites, chloramines, dioxyde de chlore). Le troisième article présentera les autres oxydants, en particulier ceux qui font intervenir des technologies encore en constante progression (ozone, procédés d’« oxydation avancée »), ainsi que les principaux réducteurs. Les applications pratiques dans les divers traitements de l’eau feront l’objet d’un quatrième et dernier article.
Nota : un tableau des symboles et abréviations est présenté en fin d’article.
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Chlore
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1. Oxygène – Pratique de l’aération
1.1 Généralités sur l’oxygène et sa dissolution dans l’eau
L’oxygène présent dans l’air est le moins cher de tous les oxydants, mais c’est aussi l’un des plus faibles. Par action chimique directe, il ne peut réagir que sur certains éléments inorganiques facilement oxydables, comme l’ion Fe2+ et, à pH élevé et en présence d’un catalyseur (par exemple MnO2), l’ion Mn2+. En revanche, sous l’influence de bactéries spécifiques, il peut oxyder par voie enzymatique de nombreux éléments minéraux (Fe2+, Mn2+, NH4–N, S2–) et composés organiques. Enfin, l’oxygène peut assurer la destruction des matières organiques des boues, mais sous une pression et à une température élevées dans les procédés d’oxydation par voie humide (OVH).
Le plus souvent, c’est l’oxygène de l’air qui est directement utilisé dans les divers procédés d’oxydation par cet élément, mais il existe aussi des applications de l’oxygène pur, telles que :
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certains traitements d’effluents concentrés (suivant les conditions techniques et économiques, on peut alors utiliser l’oxygène pur soit seul, soit en « dopage » d’une aération classique) et de boues (le procédé OVH par exemple) ;
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l’alimentation d’ozoneurs de grande capacité.
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Propriétés physico-chimiques
L’oxygène est un gaz inodore et sans saveur ; il est normalement incolore, sauf sous de grandes épaisseurs ou à l’état liquide (couleur bleu clair). Libre ou combiné, c’est l’élément le plus abondant sur et dans la croûte terrestre.
Les principales caractéristiques de l’oxygène gazeux sont résumées dans l’encadré 1.
Encadré 1 – Oxygène gazeuxSymbole : O
Numéro atomique : 8
Masse atomique : 15,9994
Masse molaire de l’oxygène diatomique O2 : 31,9988≈32 g·mol–1
Densité...
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Oxygène – Pratique de l’aération
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DEGRÉMONT - Mémento Technique de l’Eau - 2 tomes, 10 éd., Éditions Tec & Doc - Lavoisier, 1904 p. Paris (2005).
-
(2) - ROUSTAN (M.) - Transferts gaz-liquide dans les procédés de traitement des eaux et des effluents gazeux - Éditions Tec & Doc - Lavoisier, 832 p., Paris (2003)
-
(3) - BENEFIELD (L.D), RANDALL (C.W.) - Biological Process Design for wasterwater treatment - Editions Prentice. Hall, Inc. Englewood Cliffs, 526 p. New Jersey (1980).
-
(4) - HOUTMEYERS (J.) - Livre blanc du chlore - Belgochlor (novembre 2004).
-
(5) - PALIN (A.T.) - Chemistry and control of modern chlorination (Chimie et contrôle de la chloration moderne) - La Motte Chemical Products Company, USA, 53 p., Institution of Water Engineers (juin 1973).
-
(6) - SCONCE...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Eaux de distribution. Traitements unitaires [C 5 200]
-
Traitement des eaux usées urbaines [C 5 220_02_1999]
-
Traitement des eaux avant utilisation. Substances dissoutes [G 1 171]
-
Traitement des eaux avant utilisation [G 1 172]
-
Traitements physico-chimiques de la pollution soluble [G 1 271]
-
Traitements biologiques aérobies des effluents industriels [G 1 300]
-
...
Directive 97/23/CE du Parlement européen et du Conseil du 29 mai 1997 relative au rapprochement des législations des États membres concernant les équipements sous pression, directive PED-DESP (Journal officiel n° L 181 du 09 juillet 1997)
Directive 1999/36/CE du Conseil du 29 avril 1999 relative aux équipements sous pression transportables (Journal officiel L 138 du 1er juin 1999), transposée en droit français par le décret 2001-386 du 3 mai 2001
Décret n° 2001-386 du 3 mai 2001 relatif aux équipements sous pression transportables et pris pour l'application du 1° de l'article 2 du décret n° 97-34 du 15 janvier 1997 relatif à la déconcentration des décisions administratives individuelles
Décret n° 2001-1220 du 20 décembre 2001 relatif aux eaux destinées à la consommation humaine, à l’exclusion des eaux minérales naturelles [NOR : MESX0100156D] (JORF n° 297 du 22 décembre 2001, page 20381)
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Systèmes d'aération et d'oxygénation
ABS
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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