1. Que sont les floculants, les coagulants et les conditionneurs ?
Ces agents peuvent être classés dans les catégories suivantes en fonction de leurs différentes utilisations dans le traitement de filtration des boues pressées :
Floculant : parfois appelé coagulant, il peut être utilisé pour renforcer la séparation solide-liquide, dans les bassins de sédimentation primaire, secondaire et de flottation, ainsi que dans les procédés de traitement tertiaire ou de traitement avancé.
Agent de coagulation : Les floculants auxiliaires jouent un rôle dans l'amélioration de l'effet de coagulation.
Conditionneur : également appelé agent de déshydratation, il est utilisé pour conditionner les boues restantes avant la déshydratation, et ses variantes comprennent certains des floculants et coagulants mentionnés ci-dessus.
2. Floculant
Les floculants sont une classe de substances qui peuvent réduire ou éliminer la stabilité à la précipitation et la stabilité à la polymérisation des particules dispersées dans l'eau, et faire en sorte que les particules dispersées s'agglomèrent et floculent en agrégats pour leur élimination.
Selon leur composition chimique, les floculants peuvent être divisés en floculants inorganiques et en floculants organiques.
floculants inorganiques
Les floculants inorganiques traditionnels sont des sels d'aluminium et de fer de faible masse moléculaire. Les sels d'aluminium comprennent principalement le sulfate d'aluminium (Al₂(SO₄)₃∙18H₂O), l'alun (Al₂(SO₄)₃∙K₂SO₄∙24H₂O) et l'aluminate de sodium (NaAlO₃). Les sels de fer comprennent principalement le chlorure ferrique (FeCl₃∙6H₂O), le sulfate ferreux (FeSO₄∙6H₂O) et le sulfate ferrique (Fe₂(SO₄)₃∙2H₂O).
D'une manière générale, les floculants inorganiques présentent les caractéristiques suivantes : disponibilité aisée des matières premières, préparation simple, faible coût et efficacité de traitement modérée ; ils sont donc largement utilisés dans le traitement de l'eau.
Floculant polymère inorganique
Les polymères hydroxylés et oxygénés d'Al(III) et de Fe(III) s'agrègent et se maintiennent en solution aqueuse sous certaines conditions. Leur taille est alors de l'ordre du nanomètre, ce qui résulte d'un dosage élevé.
En comparant leurs vitesses de réaction et de polymérisation, la réaction du polymère d'aluminium est plus douce et sa forme plus stable, tandis que le polymère hydrolysé du fer réagit rapidement et perd facilement sa stabilité et précipite.
Les avantages des floculants polymères inorganiques résident dans leur efficacité supérieure aux floculants traditionnels tels que le sulfate d'aluminium et le chlorure ferrique, et leur coût inférieur à celui des floculants polymères organiques. Le polychlorure d'aluminium est aujourd'hui utilisé avec succès dans divers procédés de traitement de l'eau potable, des eaux usées industrielles et des eaux usées urbaines, notamment en prétraitement, traitement intermédiaire et traitement avancé, et s'est progressivement imposé comme un floculant courant. Cependant, en termes de morphologie, de degré de polymérisation et d'effet de coagulation-floculation, les floculants polymères inorganiques se situent encore entre les floculants traditionnels à base de sels métalliques et les floculants polymères organiques.
Le chlorure de polyaluminium (PAC), également appelé polychlorure d'aluminium (FDS), porte le numéro CAS 1327 41 9. Ce produit chimique, utilisé pour le traitement de l'eau, a pour formule chimique ALn(OH)mCl3n-m. Le PAC est un électrolyte multivalent qui réduit significativement la charge colloïdale des impuretés argileuses (multiples charges négatives) présentes dans l'eau. Grâce à sa masse moléculaire relative élevée et à sa forte capacité d'adsorption, il forme des flocs plus volumineux, ce qui lui confère une meilleure performance de floculation et de sédimentation que les autres floculants.
Le chlorure de polyaluminium (PAC) possède un degré de polymérisation élevé et une agitation rapide après son ajout permet de réduire considérablement le temps de floculation. Le PAC est moins sensible à la température de l'eau et fonctionne efficacement même à basse température. Il diminue peu le pH de l'eau et sa plage d'utilisation est large (de 5 à 9), ce qui rend inutile l'ajout d'agent alcalin. Le dosage du PAC est faible, la quantité de boues produites est également réduite, ce qui simplifie son utilisation, sa gestion et son exploitation. De plus, il est moins corrosif pour les équipements et les canalisations. Par conséquent, le PAC tend à remplacer progressivement le sulfate d'aluminium dans le traitement de l'eau. Son principal inconvénient réside dans son prix, plus élevé que celui des floculants traditionnels.
De plus, du point de vue de la chimie des solutions,PAC (chlorure de polyaluminium)Le PAC est le produit intermédiaire cinétique de la réaction d'hydrolyse-polymérisation-précipitation d'un sel d'aluminium, et il est thermodynamiquement instable. Généralement, les produits PAC liquides doivent être utilisés rapidement (les produits solides présentent des performances stables). Le PAC peut être stocké plus longtemps. L'ajout de sels inorganiques (tels que CaCl₂, MnCl₂, etc.) ou de macromolécules (telles que l'alcool polyvinylique, le polyacrylamide, etc.) permet d'améliorer la stabilité du PAC et d'accroître sa cohésion.
En termes de procédé de production, un ou plusieurs anions différents (tels que SO42-, PO43-, etc.) sont introduits dans le processus de fabrication du PAC, et la structure polymère et la distribution morphologique peuvent être modifiées dans une certaine mesure par polymérisation, améliorant ainsi la stabilité et l'efficacité du PAC ; si d'autres composants cationiques, tels que Fe3+, sont introduits dans le processus de fabrication du PAC pour que Al3+ et Fe3+ soient polymérisés par hydrolyse en série, un floculant composite polyaluminium-fer peut être obtenu.
floculant polymère organique
Les floculants polymères organiques synthétiques sont principalement des substances à base de polypropylène et de polyéthylène, comme le polyacrylamide et la polyéthylèneimine. Ces floculants sont tous des macromolécules linéaires hydrosolubles, constituées de nombreuses unités répétitives contenant des groupements chargés ; on les appelle donc également polyélectrolytes. Ceux qui contiennent des groupements chargés positivement sont des polyélectrolytes cationiques, ceux qui contiennent des groupements chargés négativement sont des polyélectrolytes anioniques, et ceux qui ne contiennent ni groupements chargés positivement ni groupements chargés négativement sont appelés polyélectrolytes non ioniques.
Actuellement, les floculants polymères les plus utilisés sont anioniques et ne peuvent agir que pour faciliter la coagulation des impuretés colloïdales chargées négativement dans l'eau. Ils sont souvent utilisés en association avec des sels d'aluminium et des sels de fer. Les floculants cationiques, qui peuvent à la fois coaguler et floculer, sont utilisés seuls et ont connu un développement rapide.
Actuellement, les polymères non ioniques de polyacrylamide sont de plus en plus utilisés dans mon pays, souvent en association avec des sels de fer et d'aluminium. L'effet de neutralisation électrique des sels de fer et d'aluminium sur les particules colloïdales et l'excellent pouvoir floculant des polymères floculants permettent d'obtenir des traitements satisfaisants. Le polyacrylamide présente l'avantage d'un faible dosage, d'une coagulation rapide et de former des flocs volumineux et résistants. Ce produit représente 80 % des floculants polymères organiques de synthèse actuellement produits dans mon pays.
Le polyacrylamide (PAM), également appelé polyélectrolyte cationique, est un floculant polymère organique synthétique très répandu, parfois utilisé comme coagulant. Sa matière première est le polyacrylonitrile (CH₂=CHCN). Dans certaines conditions, l'acrylonitrile est hydrolysé pour former de l'acrylamide, qui est ensuite polymérisé en suspension pour obtenir le polyacrylamide. Ce dernier est une résine hydrosoluble, se présentant sous forme de granulés solides ou de solutions aqueuses visqueuses à une certaine concentration.
La forme réelle du polyacrylamide en solution aqueuse est une pelote statistique. Cette pelote statistique, de taille spécifique et présentant des groupements amide en surface, possède une capacité de pontage et d'adsorption, c'est-à-dire une capacité de floculation spécifique.
Cependant, la longue chaîne de polyacrylamide étant enroulée en spirale, sa portée de pontage est réduite. La liaison de deux groupes amide entraîne une annulation mutuelle de l'interaction et la perte de deux sites d'adsorption. De plus, certains groupes amide, piégés dans la structure en spirale, ne peuvent entrer en contact avec les particules d'impuretés présentes dans l'eau ni les adsorber, ce qui limite la capacité d'adsorption.
Afin de séparer à nouveau les groupes amides liés et d'exposer les groupes amides cachés, on cherche à allonger la structure en pelote statistique de manière appropriée, voire à ajouter des groupes cationiques ou anioniques à la longue chaîne moléculaire, tout en améliorant l'adsorption, la capacité de pontage, la neutralisation électrique et la compression de la double couche électrique. De cette façon, on obtient une série de floculants ou coagulants polyacrylamides aux propriétés variées, dérivés du PAM.
Lors du traitement des eaux usées par coagulation, il arrive qu'un floculant seul ne suffise pas à obtenir une coagulation efficace. Il est alors souvent nécessaire d'ajouter des agents auxiliaires pour améliorer le résultat. Ces agents auxiliaires sont appelés adjuvants de coagulation. Parmi les coagulants couramment utilisés, on trouve le chlore, la chaux, l'acide silicique activé, la colle d'os, l'alginate de sodium, le charbon actif et diverses argiles.
Certains coagulants n'interviennent pas directement dans la coagulation, mais en ajustant et en améliorant les conditions de coagulation, ils assistent les floculants dans l'obtention de leurs effets coagulants. D'autres coagulants participent à la formation des flocs, améliorent leur structure et peuvent transformer les flocs fins et lâches produits par les floculants inorganiques en flocs grossiers et compacts.
4. Après-shampoing
Les conditionneurs, également appelés agents déshydratants, se divisent en deux catégories : les conditionneurs inorganiques et les conditionneurs organiques. Les conditionneurs inorganiques conviennent généralement à la filtration sous vide et à la filtration sur plaques des boues, tandis que les conditionneurs organiques conviennent à la déshydratation par centrifugation et par filtration sur bande des boues.
5. la relation entrefloculants, coagulants et conditionneurs
L'agent déshydratant est celui ajouté avant la déshydratation des boues, c'est-à-dire l'agent de conditionnement. Les termes « agent déshydratant » et « agent de conditionnement » sont donc synonymes. Le dosage de l'agent déshydratant ou de l'agent de conditionnement est généralement calculé en pourcentage du poids de la matière sèche des boues.
Les floculants servent à éliminer les matières en suspension dans les eaux usées et constituent des agents importants dans le domaine du traitement de l'eau. Le dosage du floculant est généralement exprimé en quantité ajoutée par unité de volume d'eau à traiter.
Le dosage de l'agent déshydratant (agent de conditionnement), du floculant et de l'adjuvant de coagulation peut être appelé dosage. Un même agent peut être utilisé comme floculant dans le traitement des eaux usées et comme agent de conditionnement ou de déshydratation dans le traitement des boues excédentaires.
On appelle coagulants les agents utilisés comme floculants dans le traitement de l'eau. En revanche, lorsqu'il s'agit de traiter des boues en excès, on les désigne généralement sous les termes de conditionneurs ou d'agents déshydratants.
Lors de l'utilisation d'unfloculantÉtant donné que la quantité de matières en suspension dans l'eau est limitée, un temps de mélange et de réaction suffisant est nécessaire pour assurer un contact optimal entre le floculant et les particules en suspension. Par exemple, le mélange prend de quelques dizaines de secondes à plusieurs minutes, tandis que la réaction nécessite de 15 à 30 minutes. Lors de la déshydratation des boues, le processus entre l'ajout du conditionneur et l'entrée des boues dans la machine de déshydratation ne dure généralement que quelques dizaines de secondes ; il s'agit donc uniquement du temps de mélange équivalent à celui du floculant, sans temps de réaction. L'expérience a également montré que l'efficacité du conditionnement augmente avec la durée du séjour, mais diminue avec le temps.
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Extrait de Bjx.com
Date de publication : 9 juillet 2022