2. La décantation

 a)En usine

La décantation est un procédé physique, elle consiste à laisser déposer les particules dont la densité est supérieure à l'eau dans le fond du bassin.

Toute particule présente dans l'eau est soumise à deux forces :

  • la force de la pesanteur, qui est l'élément moteur car elle permet la chute de la particule
  • les forces de frottements qui s'opposent à ce mouvement.

Ces particules seront périodiquement éliminées du fond du bassin de décantation. L'eau clarifiée se situant à la surface du décanteur est ensuite redirigée vers un filtre. La vitesse de chute des particules est proportionnelle au diamètre et à la masse volumique de la particule.

Le mélange d'eau brute et des coagulants-floculants est introduit à la base du décanteur. Dans le décanteur se trouve du micro-sable qui « colle » aux flocs et les leste. Ceux-ci tombent alors au fond du décanteur. L'eau décantée est évacuée par le haut de la cuve mais elle doit auparavant traverser des modules lamellaires inclinés qui forcent la décantation des particules plus légères entraînées par le courant ascensionnel de l'eau.

Au fond du décanteur, la boue est pompée en continu et envoyée vers un hydrocyclone, appareil simple qui sépare, grâce à la force centrifuge, la boue et le micro-sable. Il permet d’éliminer environ 80% des matières en suspension. Le micro-sable est ensuite réinjecté dans le décanteur alors que les boues sont dirigées vers l'unité de traitement des boues.

On utilise un décanteur à recirculation de boue avec du sable. Les matières coagulées s'agglutinent autour de chaque grain de sable. Il joue un rôle de lest des matières coagulées ce qui accélère fortement la décantation.

Par ailleurs, l’amidon peut être utilisé pour optimiser le lestage.

 

 Décanteurs à recirculation de boue avec du sable

 Décantation à l'usine de Croissy (78)

 

 

b)Expérience réalisable chez soi

  

Matériel :

  • 1 bécher
  • eau brute passée au tamis 


Mode opératoire :

On laisse reposer l'eau brute initialement passée au tamis une dizaine de minutes pour que les particules les plus lourdes se déposent dans le fond du bécher sous l'effet de la gravité.


Observations :

On peut voir que la décantation permet de séparer d'un liquide, les particules en suspension, en utilisant les forces gravitaires.
En effet, on observe que les particules sous l'action de la pesanteur et de la poussée d'Archimède tendent à tomber vers le fond du bécher ou à remonter à la surface selon leur densité et leur taille.

On remarque, de plus, que les particules plus ou moins floculées ont des vitesses de chute variables, en fonction de leur taille et de leur abondance.

Par ailleurs, la décantation obéit à la loi de Stokes qui est la loi donnant la force de frottements d'un fluide sur une sphère en déplacement dans un fluide. En effet, elle montre que la vitesse de chute d'une particule est proportionnelle à la différence des masses volumiques entre la particule et le liquide et au carré de la dimension de la particule. En conséquence, tout phénomène susceptible d'augmenter le diamètre des particules, en ajoutant des floculants par exemple, favorise la sédimentation, c'est-à-dire, séparer d'un liquide des particules en suspension, de façon très significative.

 

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