Traitement de l’eau potable
Comprendre le traitement de l’eau potable
Vous êtes ingénieur en traitement de l’eau et travaillez sur la conception d’une station de traitement d’eau pour une petite ville. La source d’eau est un lac local.
Objectifs:
Filtration : La première étape du processus est de filtrer l’eau pour éliminer les particules en suspension. Vous devez choisir un filtre adapté. Les données montrent que l’eau du lac contient en moyenne 30 mg/L de particules en suspension. La réglementation exige que l’eau filtrée ne contienne pas plus de 0,5 mg/L de particules. Si le filtre que vous envisagez a une efficacité de 98%, quelle sera la concentration de particules dans l’eau après filtration? Est-ce conforme aux normes?
Désinfection : Après la filtration, l’eau doit être désinfectée. Vous décidez d’utiliser du chlore. Les tests montrent que pour désinfecter efficacement l’eau, il faut maintenir une concentration de chlore de 2 mg/L pendant au moins 30 minutes. Si le débit de votre installation est de 500 m³/h, quelle quantité de chlore devez-vous ajouter par heure pour maintenir cette concentration?
Questions:
1. Filtration : Calculez la concentration de particules après filtration en utilisant l’efficacité du filtre. Comparez le résultat avec la norme réglementaire.
2. Désinfection : Calculez la quantité totale de chlore nécessaire par heure en considérant le débit de l’installation et la concentration requise de chlore.
Correction : Traitement de l’eau potable
1. Filtration
Données
- Concentration initiale d’encrassement : 30 mg/L
- Efficacité du filtre : 98 %
- Norme réglementaire (maximale autorisée après filtration) : 0,5 mg/L
Formule
Pour déterminer la concentration de particules restantes après filtration, on applique l’efficacité du filtre. Le filtre élimine 98 % des particules, donc la fraction résiduelle est de 2 % (100 % − 98 %). La formule est :
\[ C_{\text{après}} = C_{\text{initial}} \times (1 – \text{Efficacité}) \]
Calcul
- Calcul de la fraction résiduelle :
\[ 1 – 0,98 = 0,02 \]
- Application de la formule :
\[ C_{\text{après}} = 30 \, \text{mg/L} \times 0,02 \] \[ C_{\text{après}} = 0,6 \, \text{mg/L} \]
Conclusion
- Résultat : La concentration après filtration est de 0,6 mg/L.
- Conformité : Cette valeur dépasse la norme de 0,5 mg/L.
=> Le filtre envisagé ne permet pas de respecter la réglementation.
2. Désinfection
Données
- Concentration requise de chlore : 2 mg/L
- Débit de l’installation : 500 m³/h
- Conversion : 1 m³ = 1000 L
Formule
Pour calculer la quantité totale de chlore nécessaire par heure, il faut multiplier la concentration requise par le volume d’eau traité par heure. La formule est :
Quantité de chlore (en mg/h) = Concentration (mg/L) \(\times\) Volume (L/h)
Calcul
1. Conversion du débit :
\[ 500 \, \text{m}^3/h = 500 \times 1000 \, \text{L/h} \] \[ = 500\,000 \, \text{L/h} \]
2. Application de la formule :
\[ \text{Quantité de chlore} = 2 \, \text{mg/L} \times 500\,000 \, \text{L/h} \] \[ \text{Quantité de chlore} = 1\,000\,000 \, \text{mg/h} \]
3. Conversion en grammes :
\[ 1\,000\,000 \, \text{mg} = 1000 \, \text{g} = 1 \, \text{kg} \]
Conclusion
- Résultat : Il faut ajouter 1 kg de chlore par heure pour maintenir la concentration requise de 2 mg/L dans un débit de 500 m³/h.
Synthèse finale
- Filtration : La concentration obtenue est de 0,6 mg/L, ce qui ne respecte pas la norme réglementaire de 0,5 mg/L.
- Désinfection : Pour un débit de 500 m³/h, il faut doser 1 kg de chlore par heure.
Traitement de l’eau potable
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