Coagulation (traitement de l'eau) - Coagulation (water treatment)

Processus de coagulation-floculation dans un système de traitement d'eau

Dans le traitement de l'eau, la floculation par coagulation implique l'ajout de composés qui favorisent l'agglutination des fines en flocons plus gros afin qu'ils puissent être plus facilement séparés de l'eau. La coagulation est un processus chimique qui implique la neutralisation de la charge tandis que la floculation est un processus physique et n'implique pas la neutralisation de la charge. Le processus de coagulation-floculation peut être utilisé comme étape préliminaire ou intermédiaire entre d'autres processus de traitement de l' eau ou des eaux usées comme la filtration et la sédimentation . Les sels de fer et d'aluminium sont les coagulants les plus largement utilisés, mais les sels d'autres métaux tels que le titane et le zirconium se sont également avérés très efficaces.

Facteurs

La coagulation est affectée par le type de coagulant utilisé, sa dose et sa masse; pH et turbidité initiale de l'eau traitée; et les propriétés des polluants présents. L'efficacité du processus de coagulation est également affectée par des prétraitements comme l' oxydation .

Mécanisme

Dans une suspension colloïdale, les particules se déposent très lentement ou pas du tout car les particules colloïdales portent des charges électriques de surface qui se repoussent mutuellement. Cette charge de surface est le plus souvent évaluée en termes de potentiel zêta , le potentiel électrique au plan de glissement. Pour induire la coagulation, un coagulant (typiquement un sel métallique) avec la charge opposée est ajouté à l'eau pour surmonter la charge répulsive et "déstabiliser" la suspension. Par exemple, les particules colloïdales sont chargées négativement et de l'alun est ajouté comme coagulant pour créer des ions chargés positivement. Une fois que les charges répulsives ont été neutralisées (puisque les charges opposées s'attirent), la force de van der Waals provoquera l'adhérence des particules (agglomérat) et la formation de micro flocons.

Détermination de la dose de coagulant

Test de bocal

Test de bocal pour la coagulation

La dose de coagulant à utiliser peut être déterminée via le test en pot. Le test en pot consiste à exposer des échantillons de même volume d'eau à traiter à différentes doses du coagulant, puis à mélanger simultanément les échantillons à un temps de mélange rapide et constant. Le microfloc formé après la coagulation subit en outre une floculation et peut se déposer. Ensuite, la turbidité des échantillons est mesurée et la dose avec la turbidité la plus faible peut être considérée comme optimale.

Tests d'assèchement à l'échelle microscopique

Malgré son utilisation répandue dans la réalisation de soi-disant "expériences de déshydratation", le test en pot est limité dans son utilité en raison de plusieurs inconvénients. Par exemple, l'évaluation de la performance des coagulants ou floculants potentiels nécessite à la fois des volumes importants d'échantillons d'eau / d'eaux usées (litres) et du temps expérimental (heures). Cela limite la portée des expériences qui peuvent être menées, y compris l'ajout de répliques. En outre, l'analyse des expériences de test en pot produit des résultats qui ne sont souvent que semi-quantitatifs. Couplé à la large gamme de coagulants et floculants chimiques qui existent, il a été remarqué que la détermination de l'agent de déshydratation le plus approprié ainsi que de la dose optimale "est largement considérée comme un" art "plutôt qu'une" science "". En tant que tels, les tests de performance de déshydratation tels que le test de pot se prêtent bien à la miniaturisation. Par exemple, le test de floculation à l'échelle microscopique développé par LaRue et al. réduit l'échelle des tests de pots conventionnels à la taille d'une microplaque multi-puits standard , ce qui présente des avantages découlant du volume réduit de l'échantillon et de la parallélisation accrue; cette technique se prête également à des mesures quantitatives de déshydratation, telles que le temps d'aspiration capillaire .

Détecteur de courant en continu

Un dispositif automatisé pour déterminer la dose de coagulant est le détecteur de courant continu (SCD). Le SCD mesure la charge de surface nette des particules et montre une valeur de courant de flux de 0 lorsque les charges sont neutralisées ( les coagulants cationiques neutralisent les colloïdes anioniques ). A cette valeur (0), on peut dire que la dose de coagulant est optimale.

Test en pot: mélange de différentes doses de coagulant avec des échantillons d'eau à traiter

Limites

La coagulation elle-même entraîne la formation de floc mais la floculation est nécessaire pour aider le floc à s'agréger et à se déposer. Le processus de coagulation-floculation lui-même n'enlève qu'environ 60% à 70% de la matière organique naturelle (NOM) et, par conséquent, d'autres processus tels que l'oxydation, la filtration et la sédimentation sont nécessaires pour un traitement complet de l'eau brute ou des eaux usées . Les adjuvants coagulants (polymères qui relient les colloïdes ensemble) sont également souvent utilisés pour augmenter l'efficacité du processus.

Voir également

Les références