traitements physico-chimiques de la pollution insoluble

7/24/2019 Traitements Physico-chimiques de La Pollution Insoluble

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Traitements physico-chimiquesde la pollution insoluble

Jean-Claude BOEGLINIngnieur chimiste, Docteur s sciencesAncien Directeur de lInstitut de recherches hydrologiques (IRH)-environnement, NancyConseiller scientifique de lInstitut de promotion industrielle (IPI)-environnement industriel,ColmarExpert International du NANCIE (Centre international de leau de Nancy)

es activits industrielles gnrent selon le ou (les) types de fabrication desrejets polluants continus ou discontinus dune extrme diversit.

Ces rejets par opposition aux eaux uses domestiques prsentent des caract-ristiques physico-chimiques trs variables qui peuvent fluctuer notablement encours de journe, dune semaine lautre, voire de faon saisonnire pour cer-taines fabrications.

On a affaire des mlanges de composition htrogne, qui renferment desmatires organiques et minrales ltat insoluble ou en dissolution, dont cer-taines peuvent avoir un caractre toxique plus ou moins marqu.

La dpollution des rejets industriels, compte tenu de leur htrognit decomposition, conduira toujours la conception dune chane de traitementsassurant par tapes successives llimination en fonction des objectifs visspour la qualit de leau traite des diffrents polluants que renferment les eauxrsiduaires industrielles(ERI).

On procde tout dabord des traitements assurant llimination de la pollu-tion insoluble, constitue de particules solides plus ou moins finement disper-ses et de substances liquides non miscibles leau (huiles, hydrocarbures) ltat libre et/ou plus ou moins mulsionn.

Cest lobjet des traitements physico-chimiques qui ne constituent, souvent,quune tape de la chane de traitements des rejets industriels.

Dans cet article, nous procderons :

1. Objet des traitements physico-chimiques......................................... G 1 270 - 22. Prtraitements .......................................................................................... 32.1 Dgrillage..................................................................................................... 32.2 Tamisage ...................................................................................................... 32.3 Dessablage................................................................................................... 42.4 Dshuilage dgraissage........................................................................... 42.5 Autres traitements prliminaires................................................................ 5

3. Clarification ............................................................................................... 63.1 Techniques de traitement tudies ............................................................ 63.2 Techniques de destruction de ltat collodal ............................................ 63.3 Techniques de sparation des insolubles.................................................. 11

4. Efficacit des installations de traitements....................................... 174.1 Considrations gnrales ........................................................................... 17

4.2 Exemples de ralisations industrielles ...................................................... 17Rfrences bibliographiques ......................................................................... 20


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TRAITEMENTS PHYSICO-CHIMIQUES DE LA POLLUTION INSOLUBLE _____________________________________________________________________________

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linventaire puis un rappel sommaire des principes gnraux des diff-rentes mthodes de traitement par voie physico-chimique applicables aux rejetsindustriels ;

la description des technologies de traitement des diffrents procdsassurant llimination de la pollution insoluble, en situant les critres de dimen-

sionnement, les performances pouvant tre obtenues et les domaines dapplica-tions industrielles.

Ltude complte du sujet comprend les articles :

G 1270 - Traitements physico-chimiques de la pollution insoluble (le prsentarticle) ;

G 1271 - Traitements physico-chimiques de la pollution soluble.

1. Objet des traitementsphysico-chimiques

La quasi-totalit des rejets industriels renferment dans des pro-portions trs variables des insolubles :

particules solides plus ou moins disperses ; liquides non miscibles leau ltat libre ou en mulsion.

Ces composs, responsables de la turbidit et de la coloration desrejets, diffrent de par leur nature (organique ou minrale) et de parleurs caractristiques, en particulier la densit et la granulomtriequi peuvent varier trs largement.

La figure 1indique en fonction de la taille approximative des l-ments insolubles, les diffrents traitements physico-chimiquesapplicables aux rejets industriels.

Dune manire gnrale, tout traitement de dpollution assurantllimination des insolubles, comporte :

des traitements prliminaires ou prtraitements qui consis-tent en un certain nombre doprations mcaniques et physiquesdestines extraire de leau le maximum dlments dont la nature

et les dimensions constitueraient une gne pour les tapes ultrieu-res du traitement ;

des traitements physico-chimiques de clarification qui assu-rent une sparation physique gnralement solide-liquide, dans le

but de retenir au maximum les insolubles prsents dans les eauxrsiduaires.

On notera que ces traitements physico-chimiques ne constituentdans la majorit des cas, quune tape de la chane de traitementsdes rejets industriels.

Ils sont mis en uvre gnralement : soit en amont dune puration biologique, avec pour objet

outre llimination des matires en suspension, une rductionconcomitante de la pollution organique (DCO, DBO5) des rejetsqui correspond aux insolubles spars de leau ;

soit en aval dune puration biologique dans le cadre dun trai-tement tertiaire de finition dont lobjet est damliorer la qualit deleau traite avant rejet dans le milieu rcepteur.

Dans le vocabulaire du traiteur deau, llimination des mati-res en suspension dcantables, habituellement par sdimenta-tion fait lobjet du traitement primaire.

Figure 1 Traitements physico-chimiques applicables aux rejets industriels

0,1 nm 1 nm 10 nm 100 nm 1 m

2 m 20 m 200 m

10 m 100 m 1 mm

2 mm

1 cm

Dimension de la particule

Tamisage - Dgrillage

Coagulation - Floculation - Dcantation

Flottation

Filtration

Osmose inverse

Nanofiltration

Microfiltration

Ultrafiltration

Matires dissoutes(sels, ions, protines)

Matirescollodales

Argiles

Virus

Limons Sables

Fin Moyen Gros

PlanctonPollenBactries

Matiatires en suspensionMatires en suspension


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2. Prtraitements

Les prtraitements sont destins sparer des eaux rsiduaires :

les matires solides volumineuses risquant dobstruer lescanalisations de linstallation de traitement ;

les matires flottantes et les polluants liquides (huiles, hydro-carbures) non miscibles leau et gnralement moins densesquelle.

Ils sont constitus dun ensemble doprations physiques etmcaniques : dgrillage, tamisage, dessablage, dshuilage-dgraissage dont la mise en uvre est largement dpendante de lanature et des caractristiques des rejets industriels traiter et ausside la ligne de traitement prvue en aval [1][5].

2.1 Dgrillage

Il permet de sparer les matires volumineuses. Son principe estextrmement simple, puisquil consiste faire passer leau brute ravers des grilles composs de barreaux placs verticalement ounclins de 60 80 sur lhorizontale. Lespacement des barreaux

varie de 10 100 mm. La vitesse moyenne de passage de leau entrees barreaux est comprise entre 0,6 et 1 m/s.

Le nettoyage des grilles est ralisgnralement de faon auto-matique par un dispositif mcanique agissant en amont ou en avaldu champ de la grille. On distingue deux types de grilles.

Grilles nettoyage par lamont

Les grilles courbes (figure 2) avec un ou deux bras diamtrauxotatifs de nettoyage, quipes de rteaux (ventuellement de bros-

ses sur des grilles trs fines), avec jection automatique des dtritusdans une goulotte de rception.

Les grilles droitesdont le champ de grille est gnralement inclinde 80sur lhorizontale et dont le dispositif de nettoyage est du typerteau ou grappin alternatif, commande par cbles, permettantdobtenir une grande hauteur de relvement des dtritus.

Les grilles mcaniques nettoyage par lavalsont quipesde rteaux peignes, monts sur chanes sans fin, elles peuvent trai-ter des eaux charges. Le fonctionnement du dispositif de nettoyagepeut tre commandpar une temporisation ou/et partir dun indi-cateur de perte de charge diffrentiel.

2.2 Tamisage

Le tamisage assure un dgrillage pousspar filtration des eauxbrutes sur toile, treillis ou tle perfore, mailles plus ou moinsfines [7].

On distingue classiquement, selon la dimension des mailles de latoile, le macrotamisage, qui est destinretenir les particules sup-rieures 200 m et le microtamisage, qui retient les particules pluspetites, dont lapplication aux prtraitements des eaux rsiduairesest trs limite en raison dun colmatage trop rapide. Par contre, lemacrotamisage est souvent utilisdans le prtraitement de certai-nes eaux rsiduaires industrielles, pour sparer des matires flot-tantes diverses, des dbris vgtaux et animaux et les fibres comme

dans lindustrie papetire.Selon les dispositifs de nettoyage et dextraction des dchets, on

peut distinguer diffrents types de tamis.

2.2.1 Tamis lavage par eaux sous pression

2.2.1.1 Microtamis rotatif

Installdans un canal construit en bton, lappareil se prsentesous la forme dun tambour cylindrique axe horizontal, partielle-ment immergdans les eaux rsiduaires traiter. Ce tambour estformpar une succession de panneaux filtrants, constitus par unetoile dacier inoxydable ou de bronze, tendues sur un cadre mtalli-que. Le tamisage se fait de lintrieur vers lextrieur du tambour ouinversement (figure 3).

Les eaux de lavage vhiculant les dchets retenus (des concen-trations en matires solides pouvant atteindre 10 g/L) devront fairelobjet dun traitement spar.

2.2.1.2 Filtres mcaniques

Diffrents constructeurs industriels proposent des filtres alimen-ts par pompage dans une gamme de dbits allant de quelquesm3/h jusqu5 000 m3/h, cest le cas en particulier :

des filtres cyclones entre tangentielle suprieure, avectamis filtrant cylindrique en acier inoxydable, mailles comprisesentre quelques diximes de millimtres et plusieurs millimtres ;

Figure 2 Grille mcanique courbe

Peigne Grouped'entranement

Contrepoidsbasculant pourcommande de

l'jecteur

jecteur

Grillecourbe

Figure 3 Tamis rotatif filtrant

Eau brutetamiser

Liquidetamis

Caisson derpartition

Dversoir

Dflecteur

Racleur

Filtrerotatif

Dchets


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des filtres rotatifs nettoyage continu, avec corps filtrantsdmontables, en porcelaine ou en treillis dacier inoxydable (orificesou maille de 0,1 1,6 mm), fixs sur un dispositif tournant. Le net-toyage est ralis par passage des corps filtrants devant unelumire isole qui dlivre vers lextrieur par contre-courant leau etles dchets.

2.2.2 Tamis vacuation mcanique des dchets

Les tamis autonettoyants statiques ou rotatifs sont utiliss engnral sur des eaux rsiduaires dindustries alimentaires et parfoisaussi sur dautres rejets industriels.

Les tamis statiquescomportent une grille constitue par des bar-rettes horizontales en acier inoxydable, droite ou incurve, de sec-tion triangulaire. Leau est rpartie la partie suprieure de la grille,dont linclinaison sur lhorizontale diminue progressivement dehaut en bas de 65 45environ. On obtient ainsi successivement leseffets de sparation, dgouttage et dvacuation des matires soli-des (figure 4).

Les tamis rotatifscomportent une grille cylindrique axe horizon-

tal, en barrettes dacier inoxydable de section trapzodale, quitourne lentement. Les matires retenues sur la grille sont rcup-res par un racleur fixe et vacues.

Les tamis statiques et les tamis rotatifs permettent de traiter desdbits de lordre de 10 1 000 m3/h suivant le type et la finesse detamisage dsire.

2.2.3 Tamis chane filtrante autonettoyagecontinu

Brevetsous la dnomination Aqua Guard , la grille, de con-ception originale, combine les lments filtrants en une chane arti-cule, permettant une sparation efficace des matires flottantes eten suspension dans les rejets industriels.

La chane filtrante assure elle seule les deux fonctions darrt etde relvement des dchets rcuprs sur un convoyeur ou dans unconteneur. Elle se nettoie elle-mme mcaniquement de faon prsenter leffluent brut une surface de filtration toujours propre.La technique de tamisage, en fonction de la dimension des mailles,peut couvrir des gammes de dbits de 50 5 000 m3/h.

2.3 Dessablage

Le dessablage a pour but dextraire des rejets industriels, les gra-viers, les sables et autres matires minrales denses de faon vi-ter les dpts dans les conduites et canaux, et protger lespompes contre labrasion.

Il peut devenir indispensable lorsque les usines sont desserviespar un rseau unitaire, et notamment pour les industries mtallurgi-ques ou mcaniques.

Le domaine usuel du dessablage porte sur les particules suprieu-res 200 m. Une granulomtrie infrieure sera du ressort de ladcantation.

Sur le plan technologique on distingue :

les dessableurs couloirs ( coulement rectiligne), dont lavitesse dcoulement est variable ou constante ;

les dessableurs circulaires, alimentation tangentielle

(figure5

), brassage mcanique ou insufflation dair (pour viterle dpts de matires organiques, en heures creuses, avec faibledbit) ;

les dessableurs rectangulaires insufflation dair. On insufflede lair qui provoque une rotation de liquide et cre ainsi une vitesseconstante de balayage du fond, perpendiculaire la vitesse du tran-sit, laquelle, beaucoup plus faible, peut alors tre variable sansinconvnient. Le sable est extrait soit mcaniquement par raclagevers un poste de rception, puis repris par pompage, soit directe-ment par pompe suceuse monte sur pont roulant.

Ces ouvrages sont calculs pour des temps de sjour denviron 35 min, et une charge hydraulique superficielle de dcantation delordre de 50 m3deau par mtre carrde surface et par heure.

On peut combiner, dans certains cas, les fonctions de dessablageet de dshuilage dans un mme ouvrage, muni dun pont roulantservant simultanment racler dans le fond les matires dposes

et crmer en surface par pompe suceuse les matires flottantes.

2.4 Dshuilage dgraissage

Ces oprations concernent bon nombre deaux rsiduaires issuesdes industries alimentaires (charcuteries, fabriques de conserves deviande, abattoirs, margarineries huileries, etc.), mais aussi des raffi-neries de ptrole et les industries mcaniques [1] [3].

On peut considrer que le dshuilage-dgraissage se rapporte lextraction de toutes matires flottantes dune densitinfrieure celle de leau. Ces matires sont de nature trs diverses et leurquantit sestime par la mesure des matires extractibles parFigure 4 Tamis statique type Hydrasieve

Arrive d'eaux brutes

Filtrats

Dchetssolides

Figure 5 Dessableur circulaire alimentation tangentielle

Canal d'entre

Canal de sortie

Aircomprim

Eau souspression


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solvants . La teneur de certains rejets industriels (abattoirs, laite-ies, etc.) peut atteindre des valeurs de 300 500 mg/L ; par ailleurs

ces matires peuvent former une mulsion stable entretenue par lebrassage de leau ou constituer une phase indpendante non mul-sionne.

Les huiles et les graisses, lorsquelles ne sont pas mulsionnessont spares sous forme de boues flottantes dans des ouvragesongitudinaux ou circulaires comportant une zone daration oles

bulles dair augmentent la vitesse de monte des particules grasses

et une zone de tranquilisation o seffectue la rcuprationfigure 6).

Ce type douvrage est calculpour une vitesse ascensionnelle de5 m3/(m2h) maximum et des temps de sjour de 8 15 min. Le

dbit dair insufflest de lordre de 0,3 m3par mtre cube deau etpar heure.

Dans lindustrie ptrochimique, dans le cas deaux charges enhydrocarbures, on utilise avec succs les sparateurs API (AmericanPetroleum Institute) constitus de bassins rectangulaires circula-ion longitudinale, comportant un raclage de fond et de surface paraclettes montes sur chanes sans fin. Plusieurs compartiments

peuvent tre associs en sries.

Llimination de matires huileuses mulsionnes, si lmulsionnest pas trop fine (particules suprieures 50 m), peut tre assu-

re par une sparation gravitaire laide de dshuileurs plaquesparallles PPI (Parallel Plate Interceptor) dans lesquels les gouttelet-tes dhuile nont parcourir, avant dtre captes, quun court che-min, limit par lespacement entre les plaques (variable de 20 100 mm) [3].

Ces dispositifs prsentent une grande compacit et une bonneefficacitsur les gouttelettes fines deaux rsiduaires moyennementcharges en hydrocarbures. Il convient de noter que, dans le casdmulsions huileuses stables, la sparation des hydrocarbures ne

peut tre ralise, si au pralable on nassure pas le cassage delmulsion par des moyens chimiques (addition dacides forts, deractifs coagulants du type sel de fer ou daluminium).

2.5 Autres traitements prliminaires

2.5.1 Homognisation, galisation des dbitset des charges polluantes

La composition et le dbit des rejets industriels varient beaucoupen fonction du temps, car bon nombre doprations constituant leprocess de fabrication sont discontinus.

Figure 6 Ouvrage longitudinal ar de dgraissage et dshuilage (Degrmont)

Dispositif de raclage

Groupe motorducteurdu dispositif de raclage

Dispositifde raclage

Arrive deseaux brutes

Aration pardmes poreux

Colonne de manuvrede la vanne de vidange

Colonne de manuvrede la vanne de vidange

Bduw(relvement

de l'eau)

Bduw(relvement

de l'eau)

Tapis transporteurdes graisses

vacuationdes eauxsur la station

By-pass

Vannede vidange

Dispositif

de raclage


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Pour faciliter les traitements ultrieurs et optimiser le dimension-nement des installations, la rgularisation du dbit hydraulique etde la charge polluante est souvent recherche [2].

On utilise pour cela des bassins dhomognisation, sorte decapacits tampons places en tte dinstallation qui stockent pen-dant quelques heures, sinon quelques jours, la totalitdes effluentsproduits par une unitou par toute une usine, ces bassins de niveauventuellement variable sont brasss imprativement et ars si lapollution est organique. Ils permettent dcrter les pointes de dbitet de charges polluantes nuisibles au fonctionnement rgulier de lachane de traitement situe en aval quelle soit physico-chimique oubiologique.

2.5.2 Prtraitements chimiques

La neutralisation pratique en amont dun traitement biologiqueest indispensable si on veut viter lintoxication de la biomasse pu-ratrice. Elle met en jeu des automates de rgulation du pH, avec unajustement automatique du taux de ractif (acide ou basique) enfonction dune valeur de consigne (pH entre 6 et 8).

La cintique dune neutralisation par des acides o la soudesavre beaucoup plus rapide (temps de contact maximum de5 min) quavec de la chaux (temps de contact pouvant atteindre 1 h).

Notons par ailleurs que ladjonction dlments nutritifs (acidephosphorique, phosphates solubles, ure, sels dammonium) estune pratique courante pour faciliter le traitement biologique derejets industriels organiques carencs en azote et en phosphore.

3. Clarification

3.1 Techniques de traitement tudies

Les traitements physico-chimiques constituent des techniques dechoix pour llimination de la pollution insoluble ou rendue insolu-ble par des traitements chimiques pralables adquats (prcipita-tion) [1] [4].

Selon les cas, il sagira de sparer des matires solides particulai-res ou matires liquides non miscibles leau avec pour objectifdassurer la clarification des rejets.

Il savre cependant que ces techniques, fondes sur des actionspurement physiques, se rvlent mal adaptes et parfois inapplica-bles dans le cas de llimination des particules solides finement dis-perses ou ltat collodal.

Il conviendra, en pratique, dassurer au pralable la rupture deltat collodal et de favoriser lagglomration mutuelle des particu-les pour leur donner une taille et des caractristiques physiques per-mettant leur sparation. Ce sera lobjet des techniques decoagulation et de floculation que nous examinerons tout dabordavant dtudier les procds de sparation eux-mmes.

3.2 Techniques de destruction de ltatcollodal

3.2.1 Nature de la pollution collodale

Bien quil nexiste pas de taille limite trs nette entre les particulesen suspension grossires et les particules collodales vraies , ondfinit gnralement celles-ci comme ayant un diamtre compris

entre 1 nm 1 m. En fait, il faudrait tendre ce domaine jusqu10 m, et mme au-del, pour tenir compte des particules qui nesdimentent pratiquement pas par suite de phnomnes parasites(turbulences, courants de convection, etc.).

On classe gnralement les collodes en deux catgories suivantleur comportement vis--vis du milieu aqueux :

les collodes hydrophiles, prsentant une grande affinitpourleau, et dont les particules sont entoures par une enveloppe demolcules deau fixes, par des liaisons physico-chimiques, cer-tains groupements de la matire solide, tels que ,ou . Cest le cas des protines, des dtergents synthtiques,des savons, etc. ;

les collodes hydrophobes, dont la matire na aucune affinitpour leau. Leur stabilitest due la charge lectrique porte par lesparticules, qui engendre une rpulsion mutuelle prvenant touteagglomration.

Nota : nous rappellerons par ailleurs que les particules dun systme collodal sont sou-mises des interactions interparticulaires pouvant se traduire par des attractions (forces dedstabilisation) et des rpulsions (forces de stabilisation) dont il conviendra dvaluer larsultante [6] [8].

3.2.2 Stabilit collodale des suspensionsaqueuses

3.2.2.1 Facteurs de stabilisation

3.2.2.1.1 Interactions de nature lectrostatique

Ces phnomnes jouent un rle prpondrant dans la stabilitdes collodes hydrophobes. Il sagit de rpulsions interparticulaires,dues lexistence dune charge lectrique porte par la phase solideson contact avec le milieu aqueux.

Cette charge lectrique peut rsulter soit de lionisation du mat-riau solide suivant un quilibre physico-chimique de dissociation.Cest le cas des protines, qui portent des groupementspartiellement dissocis. Dans ce cas, ce sont donc les ions [H+] et[OH] qui dterminent le potentiel superficiel.

La charge superficielle peut galement rsulter de la prsence deminraux chargs lectriquement par substitution dions de valencediffrentes, le cas typique tant celui des argiles.

Elle peut enfin tre due ladsorption spcifique de certains com-poss organiques. Ce mode daction nintervient le plus souvent queconcurremment vis--vis de lun ou de lautre des deux mcanismesenvisags prcdemment.

Lorsque la surface du solide, charge lectriquement se trouve aucontact dune solution aqueuse dlectrolytes, les ions de cette solu-tion vont tre affects par un champ de forces lectrostatiques : lesions chargs de mme signe que la paroi du solide seront repoussspar celle-ci, les autres tant attirs. Il va finalement stablir une dis-tribution spatiale constituant une double couche ionique linter-face solide-liquide assimilable un condensateur molculaire dontune armature est forme dions adhrant fortement la paroi (partiefixe) tandis que lautre constitue dun nuage dions diffus estmobile (couche diffuse).

Le concept de la double couche ionique a permis dexprimer dansla pratique limportance des forces rpulsives de nature lectrosta-tique par la mesure du potentiel lectrocintique de Freundlich oupotentiel zta, qui mesure la charge lectrique superficielle descollodes [12][13] [14].

3.2.2.1.2 Hydratation de la surface du solide

Dans le cas des collodes hydrophiles, une pellicule deau setrouve fortement fixe la surface de la matire solide par suitedinteractions entre la surface charge lectriquement et les molcu-les deau de caractre dipolaire.

Il stablit un arrangement particulier des molcules deau en unecouche dhydratation qui soppose un rapprochement troit des

COOH NH2OH

COOH


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particules collodales et constitue par suite un facteur de stabilisa-ion important pour la dispersion des matires organiques polaires.

Nota : il faut noter par ailleurs que laction de certaines molcules tensioactives(dter-ents), venant sadsorber prfrentiellement sur les particules, vont contribuer former unbstacle strique lapproche troite des particules contigus. Il sagit lde facteurs de sta-ilisation complmentaire lhydratation.

3.2.2.2 Facteurs de dstabilisation

Contrairement aux prcdents, dautres phnomnes tendent dstabiliser les collodes cest--dire provoquer lagglomrationdes particules de petite taille.

3.2.2.2.1 Forces dattraction interparticulaires

Comme lont montrles thories de London de Van des Waals, ilexiste, entre les atomes ou molcules constituant la matire, desorces attractives dites de cohsion. Elles trouvent leur origine danse phnomne suivant : les atomes ou molcules lectriquement

neutres induisent, dans les atomes ou les molcules voisins, desdplacements lectroniques se traduisant par lapparition dundiple, et vice-versa. Il en rsulte des interactions entre ces diplesnduits.

La loi de dcroissance de ces forces dattraction en fonction de ladistance qui spare deux particules est telle que les forces dattrac-ion ne seront importantes que lorsque les particules seront trs

proches, situation rendue trs improbable par la rpulsion lectro-statique, qui dcrot beaucoup moins rapidement en fonction de ladistance.

3.2.2.2.2 Facteurs mcaniques de dstabilisation

Laddition dune tierce substance, capable de se fixer simultan-ment sur deux particules collodales en prsence, permet lagglom-ation de celles-ci. Cette possibilitest exploite en pratique :

par laddition de substances macromolculaires solubles chane linaire, qui sadsorbent la surface des particules quelleselient entre elles par des ponts matriels (phnomne deloculation) ;

par ladjonction de sels minraux, dont lhydrolyse se traduit

par la formation dun prcipitfloconneux forte surface spcifique,capable dadsorber et de piger les particules avec lesquelles il entreen contact (phnomne de coagulation).

3.2.3 Mcanismes de rupture de ltat collodal

Llimination de la pollution collodale suppose lagglomrationmutuelle des particules qui ncessite :

la rencontre de deux ou plusieurs particules, dont la probabi-itdtermine la cintique du phnomne (ce point sera examinau

3.2.4) ; ladhsion des particules mises ainsi en prsence, ce qui sup-

pose llimination ou la rduction du facteur de stabilitprpond-ant.

Nous pouvons distinguer fondamentalement les procds consis-

ant rduire les forces de rpulsion lectrostatiques responsablesde la stabilitdes collodes hydrophobes (coagulation), et ceux quiprovoquent lagglomration aussi bien des collodes hydrophilesquhydrophobes en agissant mcaniquement par adsorption etpigeage (floculation) [6][8].

3.2.3.1 Coagulation

Les travaux djanciens de Schulze et Hardy sur la nature et lemode daction des ractifs mis en uvre ont abouti aux conclusionssuivantes :

tous les sels minraux possdent une activitcoagulante plusou moins importante ;

lefficacitcoagulante est lie la valence du cation du sel, lavalence de lanion ne jouant quun rle trs secondaire ;

les doses ncessaires pour provoquer une agglomrationidentique des particules, par des sels contenant des cations mono,bi, et trivalents, sont dans le rapport 100/10/1.

Lefficacit coagulante de ces sels minraux sexplique unique-ment par une diminution du potentiel zta, due un compactage dela double couche ionique et ladsorption prfrentielle, linter-face solide-liquide, des cations portant les charges lectriques lesplus leves qui assurent lannulation des charges lectriques rpul-sives cest--dire leur potentiel zta.

En pratique, on utilise essentiellement des sels de fer et dalumi-nium cations trivalents (Fe3+, Al3+). Ces sels hydrolysables, aux pHvoisins de la neutralit, ont un mcanisme daction qui savre com-plexe et multiple.

3.2.3.1.1 Action purement lectrostatique des cations

Certaines espces ioniques positives rduisent le potentiel ce quiconduit une dstabilisation suivant un mcanisme analogue celui de laction des sels non hydrolysables. Lorsque lon utilise dessels de Fe3+ou Al3+, il faut remarquer quil ne sagit pas en gnralde ces cations, mais de complexes hydrats produits lors de leurhydrolyse, par exemple dans le cas de laluminium : et

AlOH2+

fixant des molcules deau.Lhydrolyse libre des ions H+et laddition de tels sels provoquera

une acidification du milieu, quil sera parfois ncessaire de corrigerpour maintenir le pH une valeur optimale pour la coagulation.

La concentration des divers ions produits par lhydrolyse dpendtroitement du pH du milieu : un pH bas favorisera la formation decations qui seront susceptibles de provoquer la coagulation par unsimple mcanisme de neutralisation de la charge lectrique collo-dale.

3.2.3.1.2 Action des produits dhydrolyse polymriss

Les tudes fondamentales, effectues sur les produits dhydrolysedes sels minraux cations trivalents (Fe3+ et Al3+), ont montrlexistence de formes ioniques polymrises, intermdiaires entreles cations cits prcdemment et les molcules neutres dhydroxy-des pr

cipit

s.

Ces polymres sont susceptibles dagir par adsorption ou pi-geage selon un mcanisme identique celui des polylectrolytes (3.2.3.2.2).

3.2.3.1.3 Action des hydroxydes prcipits

Dans des domaines de pH convenables, rsultant de la prsencedes ions responsables de lalcalinitde leau ( , , OH), laquasi-totalitdes cations trivalents ajouts au milieu pour provo-quer la coagulation se trouve prcipite sous forme dhydroxydesinsolubles.

Le prcipitformprsente une trs grande surface dveloppeet pourra donc adsorber facilement les particules collodales. Il enest de mme dans le cas o lalcalinit rsulte de laddition dunebase forte, par exemple la chaux, ajoute volontairement pour faci-liter la coagulation.

3.2.3.1.4 Conditions de mise en uvre des coagulants

Les principaux coagulants mis en uvre dans le traitement phy-sico-chimique sont donns dans lencadr1.

Le pH joue un rle prpondrant dans la coagulation. Il existe unoptimum de coagulation (proche du pH de solubilitminimale) pourles sels daluminium qui se situe entre 6 et 7,5. Pour les sels ferri-ques, la coagulation seffectue dans des conditions satisfaisantespour des pH suprieurs 5,5-6, aucune redissolution de lhydroxydentant craindre aux pH levs.

noter que ces coagulants (sels dacide fort) sont souvent intro-duits dans les effluents conjointement avec de la chaux Ca(OH)2quipermet de rajuster si ncessaire le pH de coagulation, qui peut chu-

Al OH( )2+

HC O3 CO3

2


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ter lors du traitement deffluents faiblement tamponns [faible TAC(titre alcalimtrique complet)].

3.2.3.2 Floculation

Les ractifs de floculation sont des polymres gnralement syn-

thtiques de structure linaire et de haute masse molculaire (pou-vant atteindre 15 106). Le plus souvent, les chanes macro-molculaires en solution portent priodiquement des groupementschimiques ioniss, cest--dire porteurs de charges lectriques ; ilsagit alors de polylectrolytes.

Nous distinguerons les polylectrolytes anioniques, porteurs decharges lectriques ngatives, et les polylectrolytes cationiques,porteurs de charges positives.

Ces chanes macromolculaires se comportent comme une suc-cession de segments articuls. Le pouvoir floculant des polymressera lila configuration des macromolcules au sein de la solu-tion.

Cest ainsi que dans le cas des polymres non ioniques, la chanea tendance senrouler sur elle-mme pour former une sorte depelote, par suite de lexistence de forces dattraction intramolculai-

res.

Au contraire, dans le cas des polylectrolytes, les groupementschargs lectriquement de mme signe, rpartis tout au long de lachane, se repoussent mutuellement et assurent ainsi la macromo-lcule la plus grande extension possible au sein du liquide.

Ce phnomne sera dautant plus prononcque le pourcentagede groupements ioniss ports par le polylectrolyte sera impor-tant.

3.2.3.2.1 Proprits physiques et composition chimiquedes floculants

Fabriqus par de nombreuses firmes amricaines (Dow Chemical,Nalco Chemical, American Cyanamid, Rohm et Haas), allemandes(Nobel - Hoechst - Bayer, BASF...) et franaise (StFloerger), ces pro-duits polymriques se prsentent, ltat sec, sous forme de pou-dres et de granuls ou sous formes liquides plus ou moinsconcentrs. Leur dissolution dans leau, sans formation de gru-meaux, est assez dlicate, si lon ne prend pas les dispositions quisimposent : assurer une bonne dispersion dans la phase aqueusedes produits considrs.

Les floculants sont commercialiss sous des noms les plus diverscomme Purifloc, Superfloc, Sdipur, Praestol, Magnafloc, etc.

Du point de vue chimique, ils diffrent par leur masse molculaireet le caractre ionique de leurs groupements actifs en solutionaqueuse, ce qui a permis de les classer en trois catgories :

Polymres non ionognes

Ce sont presque exclusivement des polyacrylamides de haute

masse molculaire (15 106

), de raction lectrique neutre enmilieu aqueux, qui sont prpars par polymrisation de lacrylamidesous laction dinitiateurs radicalaires.

Polymres anioniques

Ce sont des ractifs macromolculaires (masse molaire 5 10610 106), qui comportent sur leurs chanes des groupements ioni-ss, carboxyliques ou sulfoniques, chargs ngativement, par disso-ciation en solution aqueuse.

Parmi les plus rpandus notons : les copolymres acrylate-acrylamide ; les polyacrylamides partiellement hydrolyses par un ractif

caustique.

Polylectrolytes cationiques

Ce sont des produits polymriques de masse molaire moindre

(250 000 106

), prpars partir de structures base de sels sulfo-nium ou phosphonium, ou partir dune base ammonium, qui peuttre sous forme damine ou de sel quaternaire.

Les plus couramment utiliss sont : les polythylneimines ; le chlorure de poly-(diallyl ammonium) ; le chlorhydrate de polyvinylammonium.

3.2.3.2.2 Mcanisme daction des floculants

On peut distinguer fondamentalement deux modes daction quipeuvent se conjuguer dans certains cas.

Mcanisme de neutralisation des charges lectriques

Les polylectrolytes cationiques, par lintermdiaire de leursgroupements ammoniums quaternaires, provoquent la dcharge

lectrique des collodes charges ngativement en venant sadsor-ber linterface solide-liquide, selon une raction irrversible trsvoisine de celle mise en jeu dans la coagulation par les lectrolytesminraux.

Lagglomration de particules finement disperses interviendralorsque pour des adjonctions croissantes de polymres cationiques,on annule le potentiel zta des collodes, runis par une agitationmodre du milieu ractionnel.

Mcanisme dadsorption et de rticulation

Cest le mcanisme exclusif de la floculation des particules nga-tives par les polymres non ioniques et anioniques oaucune neu-tralisation de charge lectrique ne peut tre espre [6].

Leur mode daction ne peut sexpliquer quen faisant intervenir unprocessus dadsorption dune fraction de la chane polymrique surun emplacement dterminde la surface des particules, conform-

ment, en premire approximation, une loi du type isotherme deLangmuir.

Ladsorption, qui seffectue probablement par lintermdiaire deliaisons hydrogne entre un groupement actif de la chane macro-molculaire (en loccurrence un radical amide ) et un sitelectrongatif la surface des particules, ne reprsente cependantquun premier stade ncessaire du processus de floculation.

Elle doit tre suivie dune phase dagglomration consistant, parlintermdiaire de la formation de ponts ou liaisons interparticu-laires entre collodes, en la cration dun rseau tridimensionnel oufloc.

Cette seconde phase sera grandement favorise par la taille(masse molculaire du ractif) et une configuration linaire desmacromolcules, dans la mesure o un talement maximal de la

Encadr 1 Principaux coagulants

Sels de fer: le chlorure ferrique FeCl3; le chlorosulfate de fer, FeSO4Cl (produit Clairtan) ;

le sulfate ferrique, Fe(SO4)3, 9H2O ; le sulfate ferreux, FeSO4, 7H2O.Sels daluminium: le sulfate dalumine, Al2(SO4)3, 18H2O ; le chlorure daluminium, AlCl3, 6H2O ; les polymres daluminium comme le polychlorure basi-

que daluminium (PCBA) de la forme et des produits commercialiss sous des marques diversescomme WAC: AlwOHx(SO4)yCl3.

Les paramtres intervenant au cours de la floculation serontdonc, en ce qui concerne le floculant : sa nature chimique, lesigne des charges lectriques quil porte, son degrdionisationet sa masse molculaire qui impose la longueur de la chane.

Al6 OH( )126+ Al54 OH( )144

18+

CONH2


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chane polymrique permettra son adsorption sur plusieurs particu-es contigus rassembles ainsi par pontage (figure 7).

Cette description assez schmatique, dcomposant la floculationen deux phases intimement lies, permet dexpliquer dans une cer-aine mesure lactivitfloculante que manifestent certains polym-es anioniques prsentant un degr dionisation bien dfini (de

ordre de 25 30 %), responsable du dploiement de la macromo-cule.

3.2.4 Cintique de la coagulationet de la floculation

3.2.4.1 tapes de lagrgation des particules

Pour que ladhsion des particules collodales, par lun desmcanismes que nous venons dexaminer puisse se produire, il estncessaire que les particules entrent en contact, cest--dire se rap-prochent au-dessous dune distance limite d, qui est le diamtre dea sphre dattraction entourant les particules supposes identiques.

Le mcanisme de transport, en agissant sur les probabilits deencontre des particules, joue un rle capital dans lagglomration

des particules.Il existe deux modes de transport et de mise en contact des parti-

cules agglomrer [4] [6].

3.2.4.1.1 Floculation pricintique

Le mouvement brownienrgit ce que lon nomme la floculationpricintique avec une agitation dsordonne des particules depetite taille en fonction de la temprature du milieu.

En effet, lnergie thermique est stocke par le fluide sous laorme dnergie cintique des particules. lquilibre, toutes les

particules possdent la mme nergie cintique :

avec m masse de la particule,v sa vitesse.

Il en rsulte que les particules les plus petites possderont lesvitesses les plus grandes, et que le mouvement brownien favoriserasurtout la rencontre des particules de plus petite taille.

chaque instant, la probabilit de rencontre des particules I,cest--dire le nombre de collisions par unitde temps, due au mou-vement brownien, est en supposant lexistence initiale de particulesidentiques :

avec k constante de Boltzmann,

T temprature thermodynamique,

viscositdu milieu,

n concentration de particules linstant donn.

3.2.4.1.2 Floculation orthocintique

Lexistence dun gradient de vitesse(agitation du milieu) favorisece que lon nomme la floculation orthocintique est lie lnergie

dissipe.Ce mode de transport pourra rapprocher et mettre en contact les

particules situes dans des couches parallles se dplaant desvitesses diffrentes.

Smoluchowski a dmontr que la probabilit de rencontre desparticules due au transport par gradient de vitesse J, tait :

avec G gradient de vitesse, paramtre caractrisantlagitation du milieu,

d diamtre de la sphre dattraction qui estfonction de la taille des particules et surtout delextension des macromolcules adsorbes,

n concentration en particules linstant donn.

Si on veut situer limportance relative des deux modes de trans-port, on peut considrer que, chaque instant au cours de lagglo-mration, le rapport des probabilits de collision rsultant de lun oulautre de ces mcanismes de mise en contact des particules est :

avec G gradient de vitesse,

d diamtre de la sphre dattraction des particules,

viscositdu milieu,

T temprature thermodynamique de lasuspension.

Ce rapport caractrise numriquement la prpondrance dutransport par gradient de vitesse sur le transport par diffusion brow-nienne.

Il en rsulte que, au dbut de lagglomration (particules petites),le mouvement brownien jouera un rle prpondrant (influence fon-damentale de la temprature). Au contraire, quand lagglomrationse poursuivra cest lagitation du milieu qui deviendra prpond-rante (influence fondamentale du gradient de vitesse).

On doit considrer que le gradient de vitesse est un paramtrefondamental agissant sur la probabilitde rencontre des particules.Il nest pas possible cependant de laugmenter exagrment, carpour des valeurs trop leves de G, le floc subit un cisaillementmcanique entranant sa destruction.Figure 7 Les diffrentes tapes du processus de floculation

E1

2--- mv2=

2ephase : rticulationb

1rephase : adsorptiona

3ephase : floculationc

I8k T

32

---------- n2=

J4

3--- Gd3n2=

J

I---

Gd3

2k T---------------=


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3.2.4.2 Temps de contact des ractions de coagulationet de floculation

Lobtention dune bonne agglomration des particules ncessitedes temps de contact bien dtermins. La cintique des ractionsmises en jeu est influence par les caractristiques physico-chimi-ques et la nature des suspensions aqueuses, la temprature, la con-centration en collodes, la prsence dinhibiteurs, etc.

Dans le cadre des traitements physico-chimiques dun rejet indus-triel, seuls des essais exprimentaux au stade du laboratoire per-mettront de bien dfinir les cintiques des ractions de coagulationet de floculation.

Dune manire gnrale, on peut considrer que la coagulationncessite des dures de raction relativement brves, nexcdantpas 5 min, alors que pour ltape de floculation pour favoriserlagglomration du floc, on a besoin de 15 30 min.

3.2.5 Racteurs de coagulation et de floculation

3.2.5.1 Dstabilisation chimique

La neutralisation des charges des collodes (coagulation)ncessite un mlange homogne des ractifs coagulants (sels mta-lliques ou polylectrolytes cationiques) avec leau traiter, ce quiimplique une agitation rapide de forte intensit, pendant unepriode relativement brve.

Laddition du coagulant doit tre ralise dans une zone de turbu-lence. On utilisera de prfrence un mlangeur rapide hlices oest dpense une forte nergie. Le racteur quip dun hlico-mlangeur vitesse de rotation leve (100 500 tr/min selon lesapplications) est conu pour des temps de passage de 1 3 min.

On peut avoir recours galement des mlangeurs statiques,appareils gradient de vitesse trs leve, placs directement dans

la tuyauterie avant la phase de floculation. Parfois, mme si celasavre moins judicieux, linjection des ractifs est assure auniveau du refoulement dune pompe ou dun ouvrage de rpartitionau-dessus dun dversoir pour que la chute assure un mlange suf-fisant.

3.2.5.2 Floculation

Cette tape ncessite des conditions dagitation plus modrespour favoriser lagglomration des collodes en un floc dont il con-vient dassurer la croissance en vitant de le briser. Elle est assurepar un brassage lent dans des cuves en bton ou dans des enceintesmtalliques ou en polypropylne quipes dagitateurs palettesentrans par un motorducteur vitesse variable (10 50 tr/min).Les racteurs sont dimensionns gnralement pour des temps depassage de 10 20 min (figure 8).

Il est particulirement important par ailleurs, de prvoir des pointsdinjection des ractifs chimiques de faon obtenir un dcalageoptimal entre lintroduction des coagulants et celle des floculants,injects toujours aprs. Suivant les dbits traiter et les ractifs misen uvre, ce dcalage pourra varier entre 1 3 min.

3.2.5.3 Mise en solution et dosage des ractifs

Les ractifs coagulants (sels mtalliques) sont injects dans leseaux rsiduaires sous forme de solutions concentres (13-14 % defer pour les sels ferriques) laide de pompes doseuses dbitvariable. Lalcalinisation, si ncessaire, du milieu ractionnel estassure gnralement par de la soude ou de la chaux (introduitesous forme de lait de chaux 10 % de Ca(OH)2) avec un dosageasservi une sonde de pH.

Figure 8 Conditions hydrodynamiques des processus de coagulation-floculation

Selde fer

oud'aluminium

Ractifalcalin

Potentielzta

Grosseurdu

floc

0

+C

++

+

+

++ +

Mlange rapide Floculation Sdimentation

Polylectrolytenon ionique ou

anionique

Collodes

Temps .............................. coagulation 1 3 min

Intensitd'agitation ........ rapide, forte

Mcanisme ...................... dstabilisation des collodes

10 20 min

agitation modre

formation et croissance du floc


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Pour les floculants (produits se prsentant ltat sec sous formede poudre ou granuls), on ralise tout dabord par dissolution danseau, la prparation de solutions mres de 2 5 g/L amenes

maturation. Ces dernires sont ensuite injectes par pompes doseu-ses volumtriques dans les effluents, aprs passage dans unhydrojecteur olon pratique une dilution secondaire par de leau

propre pour les amener une activitmaximale sous la forme dunesolution dilue de 0,5 1 g/L [5].

3.2.6 Dtermination du conditionnement chimique

Loptimisation technico-conomique du traitement de condition-nement chimique est largement dpendante des caractristiquesphysico-chimiques des suspensions aqueuses.

Pour chaque eau rsiduaire industrielle, lexcution dun certainnombre dessais de laboratoire, savre indispensable pour proc-der au choix du conditionnement appliquer et fixer correctemente dosage des ractifs ncessaires au traitement [1][5].

3.2.6.1 Choix du type de ractif

On peut cependant, sur la base de l exprience, dgager certainesgles en guise dorientation pour le choix du type de ractif (coagu-ant ou floculant).

Pour des suspensions aqueuses relativement concentres enparticules, on peut recourir un conditionnement par des ractifspolymriquesou par des sels mtalliques classiques.

Les floculants, malgrleur cot relativement lev(3 6 /kg deproduit sec) prsentent sur les coagulants classiques un certainavantage :

efficacitet ractivittrs importantes pour lutilisation de trsaibles quantits (dosage de 2 10 g/m3) ;

facilitde mise en uvre avec une activit trs peu affectepar le pH ;

obtention comparativement aux coagulants dun volume de

boue rduit, par suite de labsence de sels insolubles apports auprocess ;

aucune minralisation supplmentaire introduite dans leaudo la possibilit dune rutilisation ultrieure de leau sparerecyclage) sans avoir craindre des problmes de corrosion.

Dune manire gnrale, les ractifs polymriques anioniques etnon ioniques sont les plus efficaces sur les suspensions de particu-es minrales et pratiquement toujours peu actifs sur les suspen-

sions organiques qui sont par contre trs bien flocules par certainspolylectrolytes cationiques. Dans le cas de suspensions mixtesparticules minrales et organiques), le comportement suivi corres-

pond celui dune suspension de lespce prdominante, mais ilarrive que lon assure une double floculation : adjonction sparedans deux racteurs agits successivement dun polylectrolytecationique puis anionique.

Pour des suspensions peu concentres en particulespar ailleursfinement disperses ou des effluents chargs dhuiles ou dhydro-carbures ltat mulsionn, le conditionnement par des ractifspolymriques employs seuls savre difficile et conduit unedstabilisation imparfaite avec pour consquence une mauvaiseclarification des eaux rsiduaires.

Les floculantssont toujours utiliss faible dosage (0,5 2 g/m3)pour parfaire la coagulation initiale des collodes assure par desactifs minraux polycations comme les sels de fer ou dalumi-

nium.

Ces coagulants (sels dacides forts) sont souvent introduits danses effluents conjointement avec un ractif alcalin (soude ou chaux)

qui permet si ncessaire de rajuster le pH dans la zone optimale decoagulation.

3.2.6.2 tude exprimentale de la coagulation et floculation

Il est extrmement important de noter que lon ne peut pas proc-der au choix du meilleur conditionnement chimique et fixer avecrigueur les dosages des ractifs mettre en uvre, sans procder des tests de contrle au stade du laboratoire.

On a recours essentiellement aux essais traditionnels du type

Jar-test consistant introduire dans une srie de bchers conte-nant leau traiter divers ractifs des dosages croissants, dans desconditions dagitation bien dtermines.

On juge visuellement de la qualitde la coagulation et de la flocu-lation (dimensions des flocs) et lon apprcie, par des mesures deturbidit et de la teneur des matires en suspension rsiduellesdans le surnageant, la qualitde la clarification.

On peut utiliser, avec succs galement, la technique dlectro-phorse (emploi du Zeta-meter), qui permet de suivre l volutionprogressive du potentiel zta en particules en fonction dun dosagecroissant de coagulant introduit dans le milieu ractionnel.

La coagulation se produisant thoriquement lorsquon atteint lepoint isolectrique, on peut trs aisment procder au choix desmeilleurs ractifs (sels mtalliques, floculant cationique) et dfinirrigoureusement les dosages.

3.2.6.3 Rgulation du traitement physico-chimique

Une bonne matrise de lpuration physico-chimique impliqueque lon puisse maintenir une efficacitconstante en fonction desdbits et des charges de pollutions reues par linstallation et quelon ait la possibilitde moduler les performances en fonction desbesoins en jouant sur les dosages de ractifs. Cest tout lintrtdune rgulation du procdqui est rendue possible grce desasservissements fiables conomisant les ractifs tout en permettantloptimisation des rsultats et la simplification de lexploitation [5].

Dune faon gnrale, ds linstant que la station est quipe dundispositif de comptage, linjection de ractifs proportionnellementau dbit est aise, et pratiquement toutes les stations sont quipesen consquence.

Dautres systmes, plus labors, tout en restant trs fiables, sui-vent pratiquement en continu lvolution de la pollution. Certainssont lis la mesure de la turbidit(systme du Laboratoire Centraldes Ponts et Chausses) ou un test automatique de floculation encontinu (autofloc dEur Control).

Un asservissement laborfacilite le travail des exploitants, touten vitant les erreurs humaines ; de plus, selon le systme mis en

uvre, on peut raliser une conomie de ractifs de 10 40 %.

3.3 Techniques de sparationdes insolubles

La sparation des phases solide-liquide est assure en utilisantdes technologies faisant appel aux mcanismes de dcantation oude flottation, les insolubles (matires en suspension, collodes,mulsion huileuse, etc.) tant pralablement rassembls sous laforme dun floc lors dune tape de coagulation-floculation.


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3.3.1 Dcantation

Sans addition de ractifs chimiques, la dcantation nassure quela sparation des matires en suspension dcantables qui prsen-tent une granulomtrie suprieure 50 m. Cette opration, lori-gine dune clarification partielle, est nomme dcantation primaire.

Llimination quasi totale des matires solides implique une coa-gulation-floculationpralable pour parfaire la clarification. On dsi-gne sous le terme, traitement physico-chimique la squencecoagulation-floculation et dcantation.

3.3.1.1 Critres de dimensionnement des dcanteurs

Les phnomnes de sdimentation peuvent se manifester diff-remment selon la concentration des matires en suspension, lescaractristiques propres des particules et les interactions possiblesentre elles.

Pour ce qui relve des lois fondamentales de la dcantation, ilconvient de se reporter aux articles spcifiques du traitGnie desprocds [9] [10].

Il sagit dune vitesse indpendante de la hauteur de louvrage dedcantation, qui ne prend en compte que la surface horizontale S(en m2) dans son rapport avec le dbit horaire traversier Q(en m3/h).

Toutes les particules dont la vitesse de dcantation est suprieurela vitesse ascensionnelle seront retenues par le dcanteur.

Les performances, cest--dire les taux de clarification pouvanttre obtenus seront fonction :

de la charge hydraulique superficielle(chs) ou vitesse ascen-sionnelleapplique l ouvrage de dcantation, en relation directeavec le temps de sjour de leffluent dans le dcanteur ;

de lacclration de la sdimentation des matires solidespouvant tre occasionne par lintermdiaire dun traitement decoagulation-floculation appropriet optimis.

3.3.1.2 Aspects technologiques

Suivant la nature des effluents rsiduaires, les caractristiquesphysico-chimiques (proprits lectriques, densit, concentration)des particules en suspension et les conditions dexploitationdsires, trois grands systmes de dcantation peuvent tre pro-poss [1][2].

3.3.1.2.1 Dcantation statique

Elle est assure dans des bassins de forme circulaire ou rectangu-laire avec ou sans raclage des boues dcantes selon la quantitdematires en suspension dans les effluents et le volume des boues

vacuer.

Dcanteurs statiques sans raclage

Gnralement flux vertical, ils sont constitus de bassinscylindro-coniques, tronconiques ou en pyramides renverses, avecde fortes pentes pour permettre aux boues de glisser naturellementvers le fond de lappareil doelles sont extraites.

Si lon ne veut pas risquer des accrochages de boues sur lesparois ou dans les angles, aucune pente ne doit tre infrieure 50-60sur lhorizontale. Cela conduit des appareils trs profonds et,pour des raisons conomiques, on limite normalement leur emploiun diamtre de 6 7 m.

Dcanteurs circulaires racls (figure9)

De hauteur comprise entre 2 3,5 m, ils sont limits des diam-tres de 50 60 m maximum. Le fond des ouvrages a une trs lgre

pente (4 8 %) vers le centre pour faciliter la collecte des boues.Le dispositif de raclage, fixune charpente mtallique tournant

autour de laxe du bassin, possde une double fonction. Il permet,grce une lame continue ou des raclettes disposes en jalousie,damener les boues dposes sur toute la surface du fond de lappa-reil vers une poche centrale dopartent les tuyauteries dextrac-tion.

Par ailleurs, un racleur de surface pousse les corps flottants versun pot cumes doces produits peuvent tre envoys soitvers les puits boues pour tre mlangs celles-ci, soit vers unposte sparde traitement propre aux produits recueillis au postede dgrillage et celui de dshuilage.

La technique europenne est gnralement oriente vers desponts racleurs entranement priphrique, dont la vitesse de rota-

Figure 9 Dcanteur circulaire racl, entranement priphrique

Dpart d'eaudcante

Minuterie Vanne automatiqued'extraction des boues

Vidange du dcanteur

Racleur de boues

Ft central

Pont racleur Groupe d'entranement Arrived'eau brute

La dcantation peut tre dfinie comme une technique desparation des matires solides du liquide qui les contenait,sous linfluence des forces de gravit.

Nous rappellerons que le dimensionnement des ouvrages dedcantation repose sur la thorie dveloppe par Hazen etCamp. Elle exprime que le paramtre clentrant dans le calculdimensionnel dun dcanteur est la charge hydraulique superfi-cielleou vitesse ascensionnelle[en m3/(m2h) ou m/h].


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ion est de 3 5 cm/s. Ce matriel est simple et relativement bonmarchpar rapport aux dispositifs entranement central utilisspour certaines eaux rsiduaires industrielles, trs charges enmatires en suspension.

Pour les grands diamtres(suprieur 40 m), on peut concevoirdes ponts diamtraux articuls au centre et avec des dispositifsdentranement aux deux extrmits. Le plus souvent, on se con-ente dun pont radial avec un prolongement en porte--fauxsur leiers du rayon.

Dcanteurs rectangulaires

Ils sont peu rpandus en France, alors quils sont trs prsentsdans les pays dinfluence germanique.

Il existe deux types de dcanteurs longitudinaux : les appareils pont racleur et les appareils chanes. Les ponts racleurs des dcanteurs longitudinauxse dplacent

selon un mouvement de va et vient. Ils raclent contre-courant seu-ement. Il y a un temps maximal admissible entre deux raclages au

mme point, pour viter les fermentations et les amas de boues tas-ses, et la vitesse, pendant la priode de raclage, ne peut excder3 cm/s (au retour la vitesse peut tre le triple). De ce fait, on doit seimiter des longueurs de 60 80 m par dispositif de raclage. Les dcanteurs chanespermettent un raclage continu de la

boue et des flottants par une srie de raclettes montes entre deuxchanes sans fin parallles et tournant le long des parois verticalesdu bassin. Sil ny a pas lde limitations thoriques dans les surfa-ces dappareils, lemploi dun tel systme est cependant peu recom-mandable, du fait des risques dusure rapide par abrasion de touteses parties mobiles immerges.

On peut considrer, que les dcanteurs rectangulaires, quand ildoit y en avoir plusieurs, permettent de gagner de la place par rap-port aux appareils circulaires ; mais lextraction des boues des diff-entes trmies savre plus dlicate raliser que pour les

dcanteurs circulaires.La forme correspondant la meilleure hydraulique donne un rap-

port de 1 6 entre la largeur et la longueur. La profondeur des bas-sins est comprise le plus souvent entre 2,5 et 4 m ; la pente du radierest de lordre de 1 %.

Clarifloculateur

Dans le cadre dun traitement physico-chimique des eauxsiduaires, les ouvrages de dcantation sont gnralement prc-

ds des racteurs de coagulation et de floculation.

Dans certains cas, on ralise des appareillages nommsclarifloculateurs (figure 10), ole contact des ractifs avec leautraiter se fait laide dune agitation modre, de faon ne pasbriser le floc en cours de grossissement. Leau flocule scoule

ensuite par de larges ouvertures dans la zone de dcantationpriphrique osopre la clarification des effluents.

3.3.1.2.2 Dcantation acclre

Ces deux principes ont trouvleur application dans la conceptionde deux types de dcanteurs fonctionnant performances gales des charges hydrauliques superficielles de dcantation 2 3 foissuprieures celles des dcanteurs classiques [1] [5].

Dcanteurs circulation de boues

Ils se caractrisent par la prsence dune zone centrale de ractionentoure dune zone de dcantation. Ces deux zones communiquentpar le haut et le bas. Une turbine situe la partie suprieure de lazone de raction, fait circuler leau flocule vers la zone dedcantation. Une fraction des boues qui se dposent est recycle ; ilsensuit un enrichissement en matires solides qui permet dassurerune floculation plus rapide et gnrer la formation dun floc plusdense. Cest sur ce principe (figure 11) que fonctionnent lesdcanteurs Acclrator et Turbocirculator de la socitDegrmont,Koagulor (StPassavant) et Sdimat (StLurgi).

Dcanteurs lit de boues

Une amlioration de la floculation peut aussi tre obtenue parpassage de leau coagule travers un lit de boues maintenu en flui-disation homogne. Ce principe est mis en uvre dans le dcanteur contact de boues Pulsator de la socit Degrmont ; mais cettetechnique nest gnralement applique que pour la productiondeau potable ou deau de process industriel partir deaux superfi-cielles, et pas pour le traitement deaux rsiduaires cause des ris-ques dobstruction des tuyauteries de rpartition de leau coagulela base du lit de boues [1].

Figure 10 Dcanteur floculateur, type clarifloculateurs, pont racleur avec entranement priphrique sans recirculation de boues

Pont racleur

vacuationdes boues

Arrived'eau brute

Sortie d'eau dcante

Zone de

floculation

Zone defloculation

Tous les ouvrages classiques de dcantation sont gnrale-ment dimensionns sur la base de charges hydrauliques super-ficielles de dcantation se situant entre 1 et 2 m/h.

Elle est base sur le principe que pour favoriser la floculationincorpore au dcanteur et par suite parfaire la clarification, ilest intressant daugmenter les chances de rencontre des parti-cules. On emploie pour cela deux processus consistant :

lun augmenter leur concentration dans leau traiter,par exemple par un recyclage partiel des boues dcantes ;

lautre crer un lit de boue fluidisqui sera traversparleau flocule.


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3.3.1.2.3 Dcantation lamellaire

Cette volution sexplique essentiellement par le dveloppementdes traitements physico-chimiques appliqus aux rejets urbains grande variation de pollution comme cest le cas en zones touristi-ques (agglomrations population trs variable plus particuli-rement des stations balnaires et de haute montagne), mais peu peu cette technologie a trouvaussi de nombreuses applicationsdans la dpollution des rejets industriels.

La dcantation lamellaire sopre dans des ouvrages cloisonnsintrieurement par des plaques ou tubes parallles dorientationdans lesquels on amliore les conditions hydrauliques en facilitantlcoulement laminaire. On limite par ailleurs les turbulences en gui-dant lcoulement des filets liquides.

La conception de ces appareils met profit le fait que le rende-ment de sparation des matires en suspension ne dpend, en ra-lit, que de la surface du dcanteur. Sa profondeur a peu dinfluencesur ses capacits de dcantation.

Dans ces conditions, si on considre un dcanteur rectangulaireou circulaire de surface Set de hauteur H, linstallation de Ncloisonshorizontales, le divisant en Ncompartiments superposs de hauteur(H/N), permettra de traiter dans chaque dcanteur lmentaire ledbit Q, soit au total un dbit de NQ.

Dans la pratique, il est absolument indispensable que lautocu-rage des matires sdimentes sur les plaques soit assur, dolinclinaison de ces dernires dun angle sur lhorizontale, compa-tible avec lvacuation des boues dposes.

Linclinaison des plaques est gnralement de 45 60, leur espa-cement de 10 20 cm.

Par consquent, la surface effective ou quivalente dedcantation du sparateur lamellaire sera gale NS, cest--dire la somme de la projection de chaque plaque (de surface lmentaireS) sur lhorizontale (figure 12).

Pour le dimensionnement de ces ouvrages, le concept de lacharge hydraulique superficielle reste applicable. On la dfinitcomme tant le rapport entre le dbit horaire Q(en m3/h) passantdans linstallation et la somme des surfaces horizontales projetesdes Ndcanteurs lmentaires constitutifs.

La dcantation lamellaire fonctionne, pour des rendements dli-mination quivalents la dcantation classique, avec des chargeshydrauliques superficielles trs leves de 10 15 m/h. Le temps desjour de leau est rduit environ 10 12 min contre 2 h dans undcanteur classique.

Selon la conception technologique des circuits hydrauliques,cest--dire la circulation relative de la boue dpose et de leau cla-rifie, on peut distinguer trois grandes familles de dcanteurs lames minces :

les dcanteurs lamellaires contre-courantdvelopps par lessocits OTV et Degrmont, qui pour amliorer les conditions defloculation, quipent leurs ouvrages dune recirculation des bouesdcantes (figure 13) ;

les dcanteurs lames minces courants croiss: cellulesSerpac de la socitErpac ;

les dcanteurs lamellaires co-courant : Unit lamella AxelJohnson.

Il est particulirement important de signaler que, quelle que soit laconception technologique des appareillages, il est ncessairedimplanter en amont des dcanteurs lames minces, des prtraite-ments de tamisage efficaces pour viter tout risque de colmatagedes plaques.

La collecte et lextraction des boues dposes devront par ailleurstre tudies avec le plus grand soin.

La faible dure de dcantation (15 min au maximum) dans lesouvrages limite lpaississement des boues avant soutirage 1-2 %de matires sches. Une amlioration importante des conditionsdpaississement est obtenue par des ralisations comme cellesproposes par la SocitDegrmont au niveau de son Densadeg

Figure 11 Dcanteur recirculation de boue : Turbocirculator (Degrmont)

Dpart eau traite

Bouesen excs

Arrive d'eau brute

Introductiondes ractifs

Hlice de mlangeeau brute - boues

recycles

Recyclage des boues

Zone dedcantationacleursRacleurs

Mrissementdu floc

La sparation lamellaire a permis une volution importante dela technologie de dcantation avec la conception dinstallationsbeaucoup plus compactes [4][1].

Figure 12 Principe de la dcantation lamellaire.Calcul de la surface quivalente

S

S

Q

Q

H

N

L

H/NNplaques

S= N(Lcos )


15/20



ou lon optimise la floculation et oon ralise un paississementntgrdes boues (figure 14).

3.3.2 Sparation par flottation

La sdimentation possde des limites certaines dans le cas olesparticules ont une densittrop proche de celle de leau, quoique luitant suprieure, et devient inapplicable pour les particules moinsdenses.

Il est alors ncessaire de recourir une technique concurrente,comme par exemple, la flottation, qui est en ralitune sparationdans un champ gravitaire inverse par rapport celui de ladcantation.

3.3.2.1 Critres de dimensionnement des ouvrages

La flottation ralise la sparation des insolubles collects la sur-face libre de lappareillage, en utilisant la facult de ceux-ci de sefixer des bulles de gaz de faibles dimensions, ce qui leur confreune densitapparente plus lgre que celle du milieu [11].

Figure 13 Dcanteur lamellaire RPS(Degrmont)

Figure 14 Dcanteur lamellaire Densadeg (Degrmont)

Entreeau brute

Tuyauteriesd'extraction

des boues

Fossesboues

Chambrede raction

Hlice de recyclage

Dispositif de reprise d'eau dcante

Conduits d'alimentationde la zone de dcantation

Racleur de boues

Zone de dcantation lamellaire

Entreeffluent

InjectionFeCl3

Injectionpolymre

Repriseflottants

Sondes de niveaux de boue

Sortieeffluent

Coagulation Floculation Tranquillisation Clarification


16/20



Nous rappellerons que les lois gouvernant la sparation des pha-ses solide-liquide par flottation sont les mmes que celles de ladcantation.

Conformment la formule de Stokes, on augmentera les perfor-mances de sparation des insolubles et par suite le taux de clarifica-tion en jouant sur deux paramtres :

le diamtre des particules, de la mme faon quendcantation en procdant un conditionnement chimique pralabledes effluents moyennant lapport de produits coagulants etfloculants ;

la diffrence de densit: en effet celle-ci dpend toujours de lanature de la particule, mais il est possible dincorporer une certainequantitdair ou de gaz cette particule ou au floc formde faon provoquer une diminution de la masse volumique apparente delagglomrat ainsi constitu, qui permettra lattelage air-floc dese sparer avec une vitesse ascensionnelle beaucoup plus levequen dcantation.

Le calcul dimensionnel dun ouvrage de flottation, ses conditionsoptimales dexploitation et les performances de sparation desinsolubles, cest--dire le taux de clarification pouvant tre obtenu,sont largement dpendantes de deux paramtres essentiels :

la charge hydraulique superficielle de flottation ou vitesseascensionnelle limite VL[en m3/(m2h)] ;

et le ratio Qs(en cm3/g) :

Pour les meilleures technologies, la charge hydraulique superfi-cielle chsde flottation varie entre 5 et 10 m/h en fonction de la natureet de la composition des eaux rsiduaires traiter et aussi du condi-tionnement chimique appliqu(nature et dosage des ractifs).

3.3.2.2 Aspects technologiques

Les systmes de flottation diffrent essentiellement par le moyende production des bulles gazeuses et leurs dimensions qui condi-tionnent lefficacitdune clarification par flottation [1].

3.3.2.2.1 Flottation par insufflation dair

Des bulles dair de quelques millimtres de diamtre, produites travers des diffuseurs poreux, sont insuffles au sein de la masseliquide.

Linconvnient du procdrside dans limpossibilitde pouvoircontrler la grosseur des bulles dair produites, qui ont tendance se runir par coalescence. Ce procd, dont lefficacit demeurelimite, ne sapplique qudes substances naturellement hydropho-bes.

On lutilise avec succs dans lindustrie papetire, pour la rcup-ration des fibres des eaux blanches, et pour dautres applications,notamment llimination des graisses et des huiles des rejets delaminoirs en sidrurgie.

Louvrage comporte gnralement deux zones : lune de brassage

et dmulsion o la suspension est agite et mlange dair, etlautre, plus calme, de flottation proprement dite, o seffectue lasparation et la collecte des matires flottes.

3.3.2.2.2 Flottation mcanique (par aration air induit)

Cette technique consiste raliser une dispersion mcanique debulles dair de 0,1 1 mm. Lair est introduit par un arateurimmerg(type oxyclone) qui, placdans le puits central la partiesuprieure dun ouvrage cylindro-conique, permet la fois de dis-perser dans le milieu une multitude de bulles dair et dautre part decrer un mouvement hydraulique qui favorise la flottation desmatires lgres crmes par un pont racleur. La consommationdnergie par ce procd de flottation mcanique slve 100-150 Wh/m3trait.

Dans le domaine du traitement de leau, ce procdtrouve sonapplication pour le prdshuilage deffluents de raffinerie ou lasparation dlastomres ou latex contenus dans certains rejetsindustriels.

3.3.2.2.3 Aroflottation

Ce procda connu un trs grand dveloppement dans le traite-ment physico-chimique des rejets urbains et de certains rejetsindustriels, mais galement dans lpaississement des boues biolo-giques aprs gnralement un conditionnement chimique de flocu-lation pralable des effluents ou des boues.

Il prsente lavantage, par rapport la flottation mcanique et parinsufflation dair, de ne pas briser inluctablement le floc form,dans la mesure olon engendre, dans toute la masse de la phaseliquide et en particulier au voisinage immdiat du floc, des bullestrs petites, dune taille de 30 80 m qui saccrochent aisment aufloc, sans avoir le temps de s chapper du milieu par un mouvementascendant.

l chelle industrielle la clarification, au niveau dun traitementphysico-chimique des eaux rsiduaires, est gnralement assurepar aroflottation avec production des microbulles au sein du

liquide selon la technique de pressuration-dtente. Cette technique est mise en uvre au niveau des cellules de flot-tation prconises par les socits Degrmont, OTV, Erpac, SGN etKrofta.

La solution dabord adopte consistait saturer dair, unepression de 3 6 bar, lensemble du dbit traiter, puis, aprs unertention de quelques minutes, dtendre la phase liquide la pres-sion atmosphrique, dans une chambre de flottation.

Une variante plus largement mise en uvre lheure actuelleen traitement des effluents consiste pressuriser une partie deleffluent clarifi(environ 10 30 %), qui est recycle et mlange la suspension traiter avant ou lentre de la cellule de flottation.

Ce procdde flottation (avec 20 % de recirculation) consommeune nergie lectrique de 40 60 Wh/m3trait[1] [5][7].

La figure 15indique la disposition type dun flottateur air dis-sous et de ses ouvrages (pressurisation indirecte dune fractiondeau traite recycle) sous laquelle ce procdest le plus souventcommercialis.

On considre que trois organes sont dterminantspour lesperformances dun flottateur et ce sont eux qui expliquent les diff-rences constates dun appareil lautre.

Organe de pressurisation-dtente

Ce circuit annexe est alimentpartir deau traite (eau flotte oufiltre) par une pompe de recirculation dont le dbit reprsente uncertain pourcentage du dbit deau brute. Ce pourcentage est avanttout fonction de la quantitde solides liminer et pourra donc trevariable suivant le type deau traiter. En traitement physico-chimi-que tertiaire, il se situe entre 15 et 25 %.

Organe de mlange entre floc et eau dtendue

Cest du bon fonctionnement de cet organe que dpend leffica-citde laccrochage bulle-floc et par consquent la qualitde la cla-rification.

Organe de raclage

Ce dispositif doit permettre :

une accumulation aussi forte que possible de la boue lasurface ;

la possibilitde racler les boues avant quune fraction impor-tante de lair inclus nait le temps de schapper.

Dans la pratique, les flottateurs sont souvent quips dun doubledispositif de raclage des boues en surface et au fond, bien adaptla collecte la fois des boues lgres susceptibles de flotter et desboues lourdes uniquement dcantables.

Qsvolume d air

mass e de solides flotter---------------------------------------------------------------------------=


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Du point de vue de leurs caractristiques, les flottateurs indus-riels peuvent avoir une forme circulaire ou rectangulaire, avec une

hauteur de 2,5 4 m.

3.3.2.2.4 lectroflottation

Cest une technique de sparation analogue laroflottation,mais la diffrence que les microbulles sont produites par lectro-yse de leau traiter au moyen dlectrodes appropries [7].

Dvelopp essentiellement par SGN (Saint-Gobain TechniqueNouvelle), ce procdprsente lintrt dassurer lhomognitduflux tant du point de vue de la dimension des bulles (50 100 m)que de leur rpartition spatiale. Enfin, le dbit gazeux obtenu estglable volontpuisquil est proportionnel la quantitdlectri-

citfournie la cellule.

Le point dlicat de la technique rside dans la nature des lectro-des utilises : les anodes sont trs sensibles la corrosion et lescathodes lentartrage par dcarbonatation de leau, impliquant unnettoyage priodique.

La nature du matriau utilis(acier inoxydable 18/10, carbone oumieux titane) est choisie pour obtenir une tenue la corrosion com-patible avec la composition physico-chimique des effluents traiter.

Le groupe dalimentation de la cellule de flottation comporte unedresseur et un transformateur qui dlivrent un courant redress

de tension comprise entre 5 et 10 V aux lectrodes suivant la con-ductivitde leffluent.

En pratique, les densits de courant pratiques sont de lordre de80 100 A/m2de surface dlectrode.

Lnergie lectrique consomme se situe entre 150 200 Wh/m3

deau traite.

3.3.2.2.5Commentaires

Le tableau 1rsume les caractristiques techniques et les princi-pales applications au traitement des eaux, des diffrents procdsde flottation.

4. Efficacit des installationsde traitements

4.1 Considrations gnrales

Il sagit de traitement physico-chimiques des rejets issus de diver-ses branches industrielles.

Il faut noter que le traitement physico-chimique peut constituer lui seul la filire de traitement des rejets, ou ntre dun stade inter-mdiaire ou stade final dune installation de traitement plus com-plexe.

Lexprience acquise sur de nombreuses stations physico-chimi-ques de toutes dimensions a montrque lefficacitdes procdstaient largement dpendante :

des caractristiques physico-chimiques des rejets industriels(trs variables dune eau rsiduaire lautre) ;

de la nature et des doses de ractifs mis en uvre lors du con-

ditionnement des effluents ; enfin de la conception technologique et des conditions de

fonctionnement des diffrents appareillages assurant la sparationdes phases solide-liquide en vue de la clarification des effluents.

Des essais au stade du laboratoire sont indispensables pour situeren premire approche, en fonction des caractristiques des rejets traiter, lintrt (sur le plan de lefficacit) de la mise en uvre duntraitement physico-chimique.

Ces essais nont cependant quune porte dorientation et il estsouvent ncessaire de les complter par une exprimentation dyna-mique, utilisant des pilotes installs sur le site, qui seule permettra,dans le cadre dun projet, de fixer tous les critres de dimensionne-ment, les conditions optimales dexploitation de la future installa-tion ainsi que les performances dpuration pouvant tre atteintes.

Figure 15 Schma de principe dune installation de traitement physico-chimique par aroflottation

Rcuprationdes boues

Eau pressurise Compresseur

Bal

lon

de

pressurisation

Eau recycle

Eau traite

Systme de raclage

Purge

Dtente

Eau flocule

Coagulant Floculant

Pompesdoseuse

Bac defloculation

Eau brute


18/20



(0)

4.2 Exemples de ralisations industrielles

Traitement en sidrurgie des rejets des ateliers forge etdes laminoirs

Les eaux rsiduaires de ce type dindustrie, prsentent une pollu-tion caractre minral dominant, sous la forme de matires soli-des (oxydes) finement disperses et ltat collodal. notergalement, la prsence dhuiles et dhydrocarbures plus ou moinsen mulsion.

La figure 16 fournit le principe de fonctionnement des installa-tions de traitement comportant :

un dgrillage ; un dshuilage avec rcupration des huiles par tambour

olophile ; une coagulation (dosage 150 p.p.m. de FeCl3) ; une floculation (dosage 2 p.p.m. de polymre) ; une clarification par dcantation statique.

Les performances de lpuration sont notes dans le tableau 2.

(0)

La qualitde l eau traite est conforme aux normes de rejet aumilieu naturel. Les boues sont paissies par voie gravitaire et ds-hydrates sur filtre presse, une siccitde 50 % de matires sches.

Traitement des rejets de papeterie dune usine defabrication de papiers fins de qualit et de colorationvariables

La production polluante variant dans de larges proportions estessentiellement constitue dinsolubles (fibres perdus, charges base de kaolin, silice...) et prsente de surcrot un caractre organi-que particulirement marqu.

Les installations de traitements sont constitus (figure 17) :

dun dgrillage ;

dun bassin tampon dhomognisation ;

dune double floculation ;

dune clarification par dcantation statique [chs applique1,5 m3/(m2h)].

Tableau 1 Caractristiques techniques et applications des diffrents procds de flottation

Procd Taille des bulles(m)

Consommation dnergie

(Wh/m3trait)Temps de sjour

(min)Principales applications

Flottation par insufflationdair

100 500 20 30 2 5 limination : huiles, graisses...

Flottation mcanique 100 1 000 100 200 2 15 Dgrossissage de suspensionsde polymres, latex,lastomres

Flottation par air dissous(ou aroflottation)

avec 20 % de recirculation

40 70 45 60 20 30 HydrocarburesSolvantsFibresSuspensions de finesparticules flocules (effluentsindustriels et urbains)

lectroflottation 50 100 150 200 idem mmes applicationsque pour la flottation par airdissous

Figure 16 Principe de fonctionnement dune installationde traitement des rejets en sidrurgie

RelvementDgrillage mcanique

Dshuilage

Coagulation

Floculation

Dcantation(type clarifloculateur)

Comptage del'eau traite

Surversepaississeur

FeCL3

Polymre,anionique

paississementgravitaire

Filtrat

Dshydratationsur filtre presse Boues

dshydrates(dcharge)

Tableau 2 Performances dpuration des rejetsdes ateliers forge et laminoirs

Paramtre depollution

Caractristiques des effluents

(volume trait: 9 600 m3/j) Rendementdpuration

(%)Avanttraitement

Aprstraitement

pH........................... 6 8 7,2

DCO......... ... .(mg/L) 280 360 DCO > 85

DBO5 ........... (mg/L) 50 60 DBO5> 90

MEST....... ... .(mg/L) 320 450 MEST > 90

SEC....... ... ... .(mg/L) 100 250 SEC > 90DBO5 demande biochimique en oxygne 5 joursDCO demande chimique en oxygneMEST matires en suspension totaleSEC paramtre qui englobe les substances extractibles au chloro-

forme (huiles et hydrocarbures)

50

5

30

10


19/20



Les boues sont paissies gravitairement puis dshydrates sur fil-re bandes une siccitde 40 45 % MS.

Malgr les bonnes performances enregistres, que nouscapitulons dans le tableau 3, il convient de noter que leau traite

clarifie, reste colore et prsente une pollution organique dissoute

siduelle qui implique obligatoirement une puration compl-mentaire par voie biologique et si ncessaire une dcoloration.

(0)

Traitement dans lindustrie automobile des effluents decataphorse

Ces rejets, qui ont de fortes fluctuations de composition, prsen-tent une pollution collodale caractre essentiellement organique ; noter galement en dissolution, la prsence non ngligeabledhydrocarbures et de mtaux (plomb essentiellement) caractretoxique.

Le schma de traitement (figure 18) comporte :

un bassin tampon et dhomognisation ; une coagulation par sels mtalliques (FeCl3 au dosage de

250 p.p.m.) ;

une neutralisation la chaux teinte avec rgulation du pH envue de la prcipitation des mtaux ;

une floculation (dosage : 2 p.p.m. de polymre anionique) ; une clarification par aroflottation [vitesse ascensionnelle de

5 m3/(m2h)].

Les boue

traitements physico-chimiques de la pollution insoluble

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