Xu Darong 1,2, Zhang Zhongzhi 2, Jiang Hao 1, Ma Zhigang 1
(1. Beijing Guoneng Zhongdian Energy Conservation and Environmental Protection Technology Co., Ltd., Pékin 100022 ; 2. Université chinoise du pétrole (Pékin), Pékin 102249)
Résumé : Dans le domaine du traitement des eaux usées et des résidus, le PAC et le PAM sont couramment utilisés comme floculants et adjuvants de coagulation. Cet article présente l'efficacité et l'état de la recherche concernant l'association PAC-PAM dans différents domaines, décrit brièvement les points de vue des chercheurs sur cette combinaison et analyse en détail les exigences et les principes d'application de l'association PAC-PAM dans diverses conditions expérimentales et sur le terrain. À partir de cette analyse, cet article met en lumière le principe de fonctionnement de l'association PAC-PAM dans différentes conditions opératoires et souligne que cette combinaison présente également des inconvénients. Son mode d'application et son dosage doivent donc être adaptés à chaque situation.
Mots-clés : chlorure de polyaluminium ; polyacrylamide ; traitement de l’eau ; floculation
0 Introduction
Dans le domaine industriel, l'utilisation combinée du chlorure de polyaluminium (PAC) et du polyacrylamide (PAM) pour traiter les eaux usées et les déchets similaires a formé une chaîne technologique mature, mais son mécanisme d'action conjoint n'est pas clair, et le rapport de dosage pour différentes conditions de travail dans divers domaines est également différent.
Cet article analyse de manière exhaustive un grand nombre de publications pertinentes, tant nationales qu'internationales, résume le mécanisme de combinaison du PAC et du PAM, et établit des statistiques complètes sur diverses conclusions empiriques en les combinant avec l'effet réel du PAC et du PAM dans divers secteurs, ce qui constitue un guide précieux pour les recherches futures dans les domaines connexes.
1. Exemple de recherche d'application nationale de pac-pam
L'effet réticulant du PAC et du PAM est utilisé dans tous les domaines de la vie, mais le dosage et les méthodes de traitement d'appoint diffèrent selon les conditions de travail et les environnements de traitement.
1.1 Eaux usées domestiques et boues municipales
Zhao Yueyang (2013) et al. ont testé l'effet coagulant du PAM comme adjuvant de coagulation du PAC et du PAFC en utilisant une méthode de test en laboratoire. L'expérience a montré que l'effet coagulant du PAC était considérablement accru après coagulation par le PAM.
Wang Mutong (2010) et d'autres ont étudié l'effet du traitement PAC + PA sur les eaux usées domestiques dans une ville et ont étudié l'efficacité d'élimination de la DCO et d'autres indicateurs à travers des expériences orthogonales.
Lin Yingzi et al. (2014) ont étudié l'effet coagulant accru du PAC et du PAM sur les algues dans une station d'épuration. Yang Hongmei et al. (2017) ont étudié l'effet du traitement combiné des eaux usées de kimchi et ont déterminé que le pH optimal était de 6.
Fu Peiqian et al. (2008) ont étudié l'effet d'un floculant composite appliqué à la réutilisation des eaux. En mesurant l'efficacité d'élimination des impuretés telles que la turbidité, le phosphore total (PT), la demande chimique en oxygène (DCO) et les phosphates dans des échantillons d'eau, ils ont constaté que le floculant composite présente une bonne efficacité d'élimination pour tous les types d'impuretés.
Cao Longtian (2012) et d'autres ont adopté la méthode de floculation composite pour résoudre les problèmes de vitesse de réaction lente, de flocs légers et de difficulté à couler dans le processus de traitement de l'eau dans le nord-est de la Chine en raison des basses températures hivernales.
Liu Hao (2015) et al. ont étudié l'effet du traitement par floculant composite sur la sédimentation difficile et la réduction de la turbidité de la suspension dans les eaux usées domestiques, et ont constaté que l'ajout d'une certaine quantité de floculant PAM tout en ajoutant du PAM et du PAC peut favoriser l'effet final du traitement.
1.2 Eaux usées d'impression et de teinture et eaux usées de fabrication de papier
Zhang Lanhe et al. (2015) ont étudié l'effet de coordination du chitosane (CTS) et d'un coagulant dans le traitement des eaux usées de l'industrie papetière et ont constaté qu'il était préférable d'ajouter du chitosane.
Les taux d'élimination de la DCO et de la turbidité ont augmenté respectivement de 13,2 % et 5,9 %.
Xie Lin (2010) a étudié l’effet du traitement combiné PAC et PAM des eaux usées de la fabrication du papier.
Liu Zhiqiang (2013) et al. ont utilisé un floculant PAC et un floculant composite PAC de leur fabrication, associés aux ultrasons, pour traiter les eaux usées d'impression et de teinture. Ils ont conclu que, pour un pH compris entre 11 et 13, l'ajout de PAC suivi d'une agitation de 2 minutes, puis l'ajout d'un second floculant suivi d'une agitation de 3 minutes, offraient les meilleurs résultats.
Zhou Danni (2016) et d'autres ont étudié l'effet du traitement PAC + PAM sur les eaux usées domestiques, ont comparé l'effet du traitement de l'accélérateur biologique et de l'antidote biologique, et ont constaté que PAC + PAM était meilleur que la méthode de traitement biologique dans l'effet d'élimination du pétrole, mais que PAC + PAM était beaucoup mieux que la méthode de traitement biologique en matière de toxicité de la qualité de l'eau.
Wang Zhizhi et al. (2014) ont étudié une méthode de traitement des eaux usées de la phase intermédiaire de la fabrication du papier par coagulation PAC + PAM. Avec un dosage de PAC de 250 mg/L, un dosage de PAM de 0,7 mg/L et un pH proche de la neutralité, le taux d'élimination de la DCO atteint 68 %.
Zuo Weiyuan (2018) et al. ont étudié et comparé l'effet de la floculation mixte Fe3O4/PAC/PAM. Leurs tests montrent que le traitement des eaux usées d'impression et de teinture est optimal lorsque le ratio des trois composants est de 1:2:1.
LV Sining et al. (2010) ont étudié l'effet du traitement combiné PAC + PAM sur les eaux usées en phase intermédiaire. Leurs recherches montrent que l'effet de floculation composite est optimal en milieu acide (pH 5). Avec un dosage de PAC de 1200 mg/L et de PAM de 120 mg/L, le taux d'élimination des particules est supérieur à 60 %.
1.3 Eaux usées de l'industrie chimique du charbon et eaux usées de raffinage
Yang Lei (2013) et al. ont étudié l'effet de coagulation du PAC + PAM dans le traitement des eaux usées de l'industrie du charbon, ont comparé la turbidité résiduelle sous différents ratios et ont donné le dosage ajusté de PAM en fonction de la turbidité initiale.
Fang Xiaoling (2014) et al. ont comparé l'effet coagulant du PAC + Chi et du PAC + PAM sur les eaux usées de raffinerie. Ils ont conclu que le PAC + Chi présentait un meilleur effet de floculation et une efficacité d'élimination de la DCO supérieure. Les résultats expérimentaux ont montré que la durée d'agitation optimale était de 10 minutes et le pH optimal de 7.
Deng Lei (2017) et al. ont étudié l'effet de floculation du PAC + PAM sur les eaux usées de fluide de forage, et le taux d'élimination de la DCO a atteint plus de 80 %.
Wu Jinhua et al. (2017) ont étudié le traitement des eaux usées issues de l'industrie chimique du charbon par coagulation. La concentration de PAC était de 2 g/L et celle de PAM de 1 mg/L. L'expérience a montré que le pH optimal était de 8.
Guo Jinling (2009) et al. ont étudié l'effet du traitement de l'eau par floculation composite et ont considéré que l'effet d'élimination était le meilleur lorsque le dosage de PAC était de 24 mg / L et celui de PAM de 0,3 mg / L.
Lin Lu et al. (2015) ont étudié l'effet de floculation d'une combinaison de PAC et de PAM sur des eaux usées émulsionnées contenant de l'huile, dans différentes conditions, et l'ont comparé à celui de chaque floculant utilisé seul. Le dosage final était le suivant : PAC 30 mg/L, PAM 6 mg/L, température ambiante de 40 °C, pH neutre et temps de sédimentation supérieur à 30 min. Dans les conditions les plus favorables, l'efficacité d'élimination de la DCO atteignait environ 85 %.
2. Conclusion et suggestions
L'association de chlorure de polyaluminium (PAC) et de polyacrylamide (PAM) est largement utilisée dans de nombreux secteurs. Elle présente un fort potentiel dans le domaine du traitement des eaux usées et des boues, et son intérêt industriel mérite d'être approfondi.
Le mécanisme de combinaison du PAC et du PAM repose principalement sur l'excellente ductilité de la chaîne macromoléculaire du PAM, qui, combinée aux ions Al³⁺ du PAC et –O du PAM, forme une structure de réseau plus stable. Cette structure peut enrober efficacement d'autres impuretés telles que des particules solides et des gouttelettes d'huile, ce qui confère au traitement des eaux usées contenant de nombreuses impuretés, notamment en présence simultanée d'huile et d'eau, s'avère particulièrement performant.
Parallèlement, l'association de PAC et de PAM présente également des inconvénients. La teneur en eau du floculant formé est élevée et sa structure interne stable impose des exigences plus importantes en matière de traitement secondaire. De ce fait, le développement de l'association PAC/PAM reste confronté à des difficultés et des défis.
Date de publication : 9 octobre 2021