Floculants : Un maillon indispensable du traitement des eaux usées

Pour les professionnels du traitement de l’eau, les floculants sont à la fois un outil quotidien et un tournant technique. Le passage de « connaître le nom » à « comprendre son mécanisme d’action et la logique correspondante » marque l’évolution d’un ingénieur d’opérateur à expert. Les types de floculants disponibles et la manière de les distinguer et de les utiliser correctement sont un sujet que beaucoup trouvent déroutant. Aujourd'hui, nous présenterons brièvement les connaissances liées aux floculants.

Les floculants sont actuellement les produits chimiques les plus utilisés dans le traitement des eaux usées. Ce sont des substances qui peuvent réduire ou éliminer la stabilité de précipitation et la stabilité de polymérisation des particules dispersées dans l'eau, et provoquer la coagulation et la floculation de ces particules dispersées en agrégats.

 Comment fonctionnent les floculants

1. Les particules colloïdales présentes dans l'eau se caractérisent par leur petite taille, leur hydratation de surface et leur charge électrique, ce qui leur confère une grande stabilité. Lorsque des floculants sont ajoutés à l’eau, ils s’hydrolysent en colloïdes chargés et forment une structure électrique à double couche avec les ions environnants.
2. Une méthode d'agitation rapide après le dosage est utilisée pour favoriser le risque et la fréquence des collisions entre les particules d'impuretés colloïdales présentes dans l'eau et les micelles produites par l'hydrolyse du floculant. Les particules d'impuretés dans l'eau perdent d'abord leur stabilité sous l'action du floculant, puis s'agglutinent en particules plus grosses et enfin se déposent ou flottent.
3. Le processus par lequel les particules d'impuretés dans l'eau interagissent avec le floculant, perdant leur stabilité grâce à des mécanismes tels que la compression à double couche et la neutralisation des charges, et formant des micro-flocs, est appelé coagulation. Le processus par lequel les micro-flocs s'agrègent sous l'action de matériaux de pontage et de l'agitation du flux d'eau pour former des flocs, qui se transforment en gros flocs grâce à des mécanismes tels que l'adsorption, le pontage et la coagulation par balayage, est appelé floculation.
4. La combinaison du mélange, de la coagulation et de la floculation est appelée coagulation-floculation. Le processus de mélange est généralement réalisé dans une cuve de mélange, tandis que la coagulation et la floculation se produisent dans la cuve de réaction.

Types de floculants – (cationiques, non ioniques, anioniques)

Les floculants sont largement classés en fonction du type de charge électrique qu'ils transportent. Il en existe trois types principaux :

• Floculants cationiques : ils portent une charge positive et sont efficaces pour se lier aux particules chargées négativement. Ils sont souvent utilisés lorsque les particules en suspension dans l’eau sont chargées négativement ou lorsqu’une charge positive est nécessaire pour neutraliser la charge de certains contaminants.
• Floculants non ioniques : ils ne portent aucune charge électrique et sont généralement utilisés dans les eaux contenant peu ou pas de particules chargées. Les floculants non ioniques sont privilégiés pour leur stabilité sur une large gamme de niveaux de pH et de salinité.
• Floculants anioniques : les floculants anioniques, tels que l'APAM, portent une charge négative et sont généralement efficaces pour traiter l'eau contenant des particules chargées positivement ou neutrement en suspension. Ils sont particulièrement adaptés pour éliminer les matières organiques, telles que les huiles et les graisses, et dans les situations où le pH est légèrement acide à neutre.

Les utilisateurs peuvent faire des choix raisonnables en fonction des caractéristiques des eaux usées. L'utilisation combinée de floculants et d'équipements de traitement des eaux usées peut améliorer l'efficacité du traitement et résoudre efficacement les problèmes de traitement des eaux usées.

Comment sélectionner scientifiquement les floculants

La sélection du floculant approprié est un processus décisionnel scientifique systématique et non de simples essais et erreurs. Elle repose principalement sur les points suivants :

• Analyse de la qualité de l'eau : le pH, l'alcalinité, la concentration et la nature des matières en suspension ainsi que le potentiel zêta des eaux usées doivent d'abord être analysés. Par exemple, un pH élevé peut affecter l’efficacité des floculants à base d’aluminium ; les floculants cationiques sont préférés pour traiter les boues organiques, qui sont généralement chargées négativement.
• Test de bocal : il s’agit de l’étape la plus fondamentale et la plus essentielle. Les tests sont effectués en laboratoire à l'aide d'un agitateur à plusieurs palettes pour comparer les effets de différents types et dosages de floculants en parallèle sur des paramètres tels que la taille des flocs, la vitesse de sédimentation et la clarté du surnageant, déterminant ainsi la solution optimale.
• Compatibilité avec le processus de traitement : Différents processus de séparation ont des exigences différentes en matière de flocs. Par exemple, les processus de flottation nécessitent des floculations légères et pelucheuses, ce qui rend les floculants à haute densité de charge appropriés, tandis que les processus de sédimentation nécessitent des floculations lourdes et compactes, ce qui rend les floculants de poids moléculaire élevé préférables.
• Considération du coût global : Il est important de prendre en compte non seulement le prix unitaire du produit chimique, mais également le coût par tonne d'eau traitée. Parfois, un floculant plus cher mais très efficace, en raison de son dosage plus faible et de ses meilleurs résultats de traitement, peut avoir un coût global inférieur.

Les floculants sont passés d'un produit chimique auxiliaire à un moyen technologique de base dans les systèmes modernes de traitement des eaux usées pour obtenir des effluents de haute qualité, des économies d'énergie, une consommation réduite et une utilisation des ressources. Des stations d’épuration municipales aux diverses stations de traitement des eaux usées industrielles, leur application précise est directement liée aux avantages environnementaux et économiques. À l'avenir, avec les exigences croissantes en matière de qualité de l'eau, le développement et l'application de floculants verts et respectueux de l'environnement (tels que des polymères naturels modifiés) et de systèmes de dosage intelligents deviendront des orientations importantes pour le développement continu dans ce domaine.