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Coagulation-floculation (HU)

De Wikigeotech

Traduction anglaise : Coagulation-flocculation

Dernière mise à jour : 6/3/2020

Méthode physico-chimique destinée à retenir les pollutions particulaires et colloïdales contenues dans l'eau.

Les principes de coagulation-floculation sont mis en application dans le domaine du traitement des eaux destinées à la consommation humaine et des eaux résiduaires.

Sommaire

Principes de la coagulation-floculation

La méthode utilise deux principes qui constituent deux étapes successives : la coagulation et la floculation. Même s'il existe aussi des coagulants organiques (polymères cationiques pour les eaux usées), ces deux étapes sont le plus souvent obtenues en utilisant des sels minéraux (sulfate d’alumine $ Al_2\ (SO_4)_3 $, chlorure d’aluminium $ Al\ Cl_3 $, chlorure ferrique $ Fe\ Cl_3 $, chlorosulfate ferrique $ Fe\ Cl\ SO_4 $ aussi appelé clairtan, etc.) qui jouent successivement les deux rôles de coagulant et de floculant.

Étape de coagulation

L'objectif de cette étape est d'annuler les forces de répulsion électrostatiques qui s’exercent dans les suspensions colloïdales entre les particules les plus fines superficiellement chargées négativement. Ces forces de répulsion sont à l’origine de la turbidité et maintiennent les particules en suspension dans l'eau. Les agents de coagulation, ou coagulants, sont les cations libérés par la dissolution des sels. Les agents les plus efficaces sont les cations trivalents ($ Fe^{3+} $, $ Al^{3+} $). Ces cations vont neutraliser les particules chargées extérieurement négativement et ainsi annuler les forces de répulsion auxquelles elles sont soumises. Ces réactions sont très rapides (de l’ordre de la seconde). Elles nécessitent une agitation énergique et rapide de l’effluent dans lequel le coagulant est introduit.

Étape de floculation

L'objectif de cette étape est d'agglomérer les colloïdes et les particules les plus fines de façon à constituer des particules plus lourdes qui décanteront plus facilement. La mise en solution des sels minéraux conduit à une hydrolyse à l’origine d’hydroxydes d’aluminium (simples et polymérisés) et/ou ferriques qui vont former des chaînes moléculaires. Ces chaines vont enserrer les colloïdes et les particules les plus fines et conduire à leur agglomération sous forme de microflocs, qui en s’agrégeant donneront des flocs. La réaction de floculation se produit après celle de coagulation grâce à un brassage lent de plusieurs minutes (un brassage trop énergique peut conduire à la destruction des flocs).

Amélioration du procédé

  • Pour limiter les conséquences de l’acidification produite par ces sels, et pour améliorer la cohésion des flocs, des polymères d’aluminium (« PAC », « WAC », etc.) et/ou des sels basiques d’aluminium (polychlorure basique d’aluminium = « PCBA ») sont aussi utilisés, généralement pour le traitement des eaux destinées à la consommation humaine.
  • Pour améliorer la taille des flocs formés et ainsi faciliter leur décantation, il peut être recouru à des adjuvants de floculation (floculants organiques tels que les polymères naturels que sont les alginates, ou polymères de synthèse). Ces adjuvants sont souvent utilisés pour les eaux usées en association avec les sels d’aluminium ou de fer à des doses faibles de l’ordre de 1 à quelques $ g/m^3 $).

Doses à utiliser

Les dosages en réactifs de coagulation et floculation sont déterminés grâce à des essais de floculation (jar-test). Les doses de coagulants-floculants minéraux utilisées sont généralement de quelques dizaines de $ g/m^3 $ à près de $ 200\ g/m^3 $ de produits commerciaux (chlorure ferrique à 41%, sulfate d’alumine en poudre).

Autres utilisations

Les coagulants-floculants sont aussi très utilisés dans les traitements d’épaississement et de déshydratation appliqués aux boues de stations d’épuration. Ils permettent, malgré le caractère déjà plus ou moins floculé des boues à épaissir, de plus facilement chasser l’eau interstitielle des flocs et d’augmenter la résistance de ces derniers aux sollicitations mécaniques qu’induit la filtration dynamique et/ou la mise en pression. Les plus utilisés sont le chlorure ferrique, la chaux et surtout les polymères anioniques (dosages de l’ordre de 1 à quelques kg par tonne de matière sèche).

Voir : Epuration

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