La Sédimentation est une étape de prétraitement utilisée pour éliminer les solides en suspension de l'eau avec différents niveaux de turbidité (ou « boue ») et peut impliquer l'ajout de produits chimiques pour accélérer le processus. Elle peut être utilisée avant une dernière étape de traitement, comme la Microfiltration T.3 , la Chloration T.6 ou la Nanofiltration/Osmose Inverse T.15 . La Sédimentation peut être utilisée dans toutes les phases d'une situation d'urgence.Dépôt de particules dans un liquide par la force de gravité.

La Sédimentation est un processus par lequel les particules physiques dans l'eau se déposent au fil du temps. La Gravité seule peut être suffisante pour ce processus, bien que pour l'eau brute contenant de la matière colloïdale fine qui ne se dépose que lentement ou ne se dépose pas du tout, l'ajout de produits chimiques est nécessaire pour accélérer le processus. Ceci est connu à la fois sous le nom de « Sédimentation assistée » (puisque le processus naturel de Sédimentation est accéléré) ou sous le nom de « coagulation et floculation ». Ici, le coagulant chimique ajouté à l'eau déstabilise les charges électrostatiques des colloïdes afin qu'ils se rassemblent pour former des particules plus grosses (floculation) par mélange mécanique. Ces particules plus lourdes se déposent alors plus rapidement (sédimentation). La Sédimentation (assistée) peut être effectuée à toutes les échelles, des grandes stations d'épuration au niveau des ménages.

Considérations sur la conception

La Sédimentation en tant que prétraitement vise à réduire la turbidité à un niveau adapté aux processus de traitement ultérieurs. Dans la plupart des cas, il s'agit de la Chloration T.6 , par conséquent une turbidité inférieure à 5 NTU est requise. Pendant la Sédimentation, les concentrations d'agents pathogènes sont quelque peu réduites (car elles ont tendance à être associées à des particules solides dans l'eau), et il y a une amélioration considérable de la couleur, du goût, de l'odeur et des niveaux de métaux tels que le fer, le manganèse, le fluorure et l'arsenic. La première étape consiste à décider si un coagulant est nécessaire, ce qui peut être déterminé à l'aide d'un test de décantation dans une bouteille. Une règle d'or consiste à laisser reposer l'eau pendant une heure (ou quel que soit le temps de rétention proposé dans le réservoir de Sédimentation) et à vérifier si les particules se sont déposées. Si les 80 % supérieurs de la bouteille contiennent de l'eau suffisamment clarifiée pour le processus de traitement suivant, la Sédimentation naturelle sera suffisante.

Lorsque la Sédimentation naturelle est trop lente, le processus peut être accéléré par l'ajout d'un coagulant chimique. Les coagulants à base d'aluminium (comme le sulfate d'aluminium) sont efficaces sur une gamme de pH assez étroite de l'ordre de 6 à 8. En dehors de cette gamme, il faut ajouter plus de coagulant, ce qui augmente le coût ainsi que la concentration en aluminium dans l'eau traitée, créant un danger pour la santé. Par conséquent, il peut être nécessaire d'ajuster initialement le pH de l'eau brute pour réduire la quantité de coagulant requise. Alternativement, les coagulants à base de fer sont efficaces sur une gamme de pH plus large, mais sont moins fréquemment disponibles et peuvent provoquer des taches. Ces deux coagulants réduisent le pH de l'eau traitée, et lorsque celui-ci tombe à < 6,5, un ajustement du pH après traitement peut être nécessaire pour réduire le risque de corrosion si des tuyaux et des réservoirs métalliques sont utilisés par la suite. Il existe également des coagulants Organiques (par exemple, les graines de Moringa) qui ont une large gamme de pH efficaces et ont été utilisés à la fois au niveau des ménages (voir H.8 ) et à plus grande échelle. La dose optimale réelle pour n'importe quelle eau brute ne peut pas être calculée en théorie, elle est donc déterminée expérimentalement par un « test en cuve » en utilisant une série de béchers contenant une dose croissante de coagulant. Les tests en cuve doivent être refaits lorsque la turbidité change de façon saisonnière.

La méthode de prélèvement peut aider à assurer une turbidité relativement stable en pompant l'eau du même endroit et à proximité de la surface (par exemple, en utilisant une prise flottante, voir I.3 ). Les coagulants doivent être dosés à un point d'écoulement turbulent en raison de la réaction chimique rapide et à un débit proportionnel au débit d'eau. En situation d'urgence, le dosage est souvent effectué à l'aide d'un débitmètre à section variable, d'une vanne et d'un raccord en T du côté aspiration d'une pompe, bien que d'autres méthodes existent également (par exemple, une pompe doseuse électrique). La Floculation nécessite une agitation lente (< 1 m/s pour éviter la rupture du floc), bien qu'en situation d'urgence, cela se fasse souvent en déchargeant l'eau pompée dans un réservoir à un angle pour stimuler un écoulement circulaire lent.

Les bassins de Sédimentation plus grands sont dimensionnés en fonction des directives de conception relatives au temps de rétention et au taux de charge en surface. Lorsque peu de terrain est disponible, des plaques ou des tubes inclinés peuvent être installés dans le bassin de Sédimentation pour réduire la surface nécessaire de plus de 75 %. En situation d'urgence, la Sédimentation assistée se produit souvent dans le même réservoir que la floculation. Ici, il peut être difficile d'obtenir des résultats parfaits. Une bonne option consiste donc à pomper l'eau à travers des filtres à sable à pression rapide pour piéger les flocs restants (voir T.5 ) avant le traitement final. Une autre option qui permet d'économiser de l'espace et de l'équipement en situation d'urgence est un clarificateur à flux ascendant qui ne nécessite qu'un seul réservoir. Dans cette conception, les flocs s'accumulent sous la forme d'une couverture flottante près du haut du réservoir.

Matériaux

Les matériaux varient selon que des produits chimiques sont nécessaires. En plus du réservoir de Sédimentation, les matériaux peuvent comprendre une pompe, un mécanisme de dosage de coagulant, un réservoir de floculation, un mécanisme d'élimination des boues, ainsi que des produits chimiques pour la coagulation et éventuellement l'ajustement du pH (acides ou alcalis).

Applicabilité

Ce processus de traitement convient à toutes les phases d'une intervention d'urgence. Dans la réponse aiguë, il peut être démarré rapidement pour le traitement de l'eau en vrac. Au niveau des ménages en situation d'urgence, les sachets de floculant-désinfectant (voir H.8 ) peuvent s'avérer une bonne option pour une distribution immédiate aux populations dispersées où le traitement de l'eau en vrac pourrait ne pas être possible. À plus long terme, les communautés peuvent être informées des avantages du système domestique à 3 récipients pour maximiser la Sédimentation naturelle. Des unités de Sédimentation à plus grande échelle sont possibles dans la phase de relèvement une fois qu'il y a du temps pour une conception et un pilotage adéquats. Cependant, il convient également d'envisager d'éventuelles options de prétraitement alternatives telles que la Filtration de dégrossissage T.1 pour réduire les coûts, la dépendance continue aux produits chimiques et les problèmes d'élimination des boues.

Fonctionnement et entretien

Les exigences de fonctionnement et d'entretien sont importantes et nécessitent des opérateurs bien formés. Les tâches comprennent la surveillance de la turbidité avant et après le traitement, le test régulier des cuves, la modification du dosage, la vidange et le nettoyage des réservoirs, l'élimination des boues et le stockage et le mélange des produits chimiques. L'entretien général de la station sera également nécessaire (par exemple, pompes, mélangeurs, vannes).

Santé et sécurité

En tant que processus de prétraitement, une désinfection supplémentaire est toujours nécessaire. Les boues doivent être éliminées en toute sécurité (par exemple, dans les décharges, les égouts ou avec les boues des stations d'épuration), bien que cela puisse être un défi en situation d'urgence. Lorsque le sulfate d'aluminium est utilisé comme coagulant, la concentration en aluminium dans l'eau clarifiée ne peut pas dépasser 0,2 mg/L pour des raisons sanitaires. En cas de problème, cela peut être réduit en ajustant le pH de l'eau brute ou en filtrant à travers un Filtre à sable rapide T.2 . Les produits chimiques doivent être traités avec précaution car ils sont corrosifs.

Coûts

Les coûts d'investissement et les coûts permanents varient considérablement en fonction de la configuration exacte du traitement, du débit requis et de l'emplacement du pays, bien qu'en général, l'augmentation de la taille de la station diminue le coût par m³ d'eau produite. 

Considérations sociales et environnementales

La Sédimentation (assistée) est généralement bien acceptée par les consommateurs et les institutions, car la turbidité de l'eau est visiblement améliorée. Les boues produites lors de la coagulation peuvent entraîner des risques environnementaux si elles sont éliminées à proximité de sources d'eau souterraine.