Le liquide à traiter est caractérisé en premier lieu par son pH extrêmement acide (< 1,5).
On a opéré avec deux installations d’essai :
1) notre décanteur lamellaire de laboratoire,
2) notre décanteur lamellaire pilote à l’échelle semi-industrielle.
La photo montre l’installation d’essai en laboratoire. On y voit à droite le récipient de réaction équipé de l’agitateur, des points d’injection de produits chimiques et des pompes de dosage. Sur la gauche, on distingue l’élément de décantation lamellaire et le bassin de sédimentation avec épaississeur intégré.
L’eau brute était amenée par le haut dans le récipient de réaction. L’agitateur multipale à vitesse réglable, monté, permettait de faire varier les apports d’énergie.
[Photo : Installation pilote.]
L’installation pilote se composait des éléments suivants :
a) bac d’alimentation,
b) citerne d’addition de floculant avec agitateur,
c) réservoir servant à l’addition d’adjuvants de floculation avec agitateur,
d) bassin de sédimentation avec unités de décantation lamellaire.
L’action des produits chimiques
Les floculants les plus divers ont été essayés à l'aide du test de Jar.
L’utilisation des sels usuels d’aluminium et de fer n’a pas donné de bons résultats.
L’adjonction de polyélectrolytes organiques macromoléculaires, employés seuls, n’a pas apporté de solution valable. C’est uniquement l’effet floculant synergiétique d’un complexe inorganique de silicium pourvu de propriétés définies aux rayons X et chimico-colloïdales de concert avec un polyélectrolyte non ionique qui a permis d’obtenir des résultats satisfaisants.
L’addition de ce dérivé du Si a apporté les avantages essentiels suivants :
– équilibrage dans le cas de charges très différentes dues à la variation des matières en suspension dans les eaux résiduaires,
– floculation rapide et efficace,
– flocons pourvus d’un très bon pouvoir de sédimentation,
– haute concentration de la boue, avec une bonne déshydratation sur le filtre-presse.
Réalisation des essais et résultats
Pendant les essais on a étudié les dosages de floculant, de polyélectrolyte et de boues recyclées dans diverses conditions d’exploitation.
L’optimisation des dosages de produits chimiques a été réalisée par contrôle de l'eau traitée en ce qui concerne sa teneur en matières en suspension et sa turbidité.
[Photo : Influence du dosage du polyélectrolyte sur la turbidité de l'eau épurée]
[Photo : Influence de la charge superficielle sur la turbidité de l'eau épurée]
[Photo : La turbidité de l'eau épurée en fonction de la boue en retour]
Pendant les essais, les eaux résiduaires ont été mélangées proportionnellement aux débits produits. D'autres rapports de mélange ont aussi été essayés, en prévision de ce qu'à l'avenir les eaux résiduaires pourraient être dirigées sur l'une ou l'autre usine.
Les résultats obtenus avec divers dosages de floculants montrent qu'un dosage d'environ 50 mg/l de floculant est suffisant pour obtenir des valeurs d'écoulement optimales. En effet, lors des essais on a fait varier les débits de floculant secondaire de 0,2 à 0,7 mg/l. Les débits de 0,3 – 0,5 mg/l ont suffi pour obtenir une bonne épuration. La figure 1 montre l'influence du dosage du polyélectrolyte sur la turbidité de l'eau épurée.
La figure 2 donne l'influence du débit sur la turbidité, pour des concentrations données de floculants et d'adjuvants de floculation.
L'exploitation optimale de notre système de décantation lamellaire dépend surtout du dosage correct de la boue recirculée, qui influe sur la concentration de la boue dans la chambre de réaction. La figure 3 représente la teneur en matières en suspension dans l'eau traitée en fonction de la concentration de la boue à faire recirculer.
La figure 4 indique le taux d'épaississement de la boue en fonction du temps : ces concentrations ont été obtenues sans traitement mécanique. Dans la pratique, il conviendrait cependant de prévoir un mécanisme de raclage ou d'utiliser notre système vibratoire afin d'éviter la formation de canaux et d'obtenir une meilleure homogénéité de la boue.
La boue sortant de l'épaississeur a été stockée dans un réservoir et traitée ultérieurement charge par charge dans un filtre-presse à chambres d'essai. On a ainsi obtenu des teneurs en eau de l'ordre de 35 %.
[Photo : Épaississement de la boue en fonction du temps]
Conclusion
Avec ce système à décantation lamellaire, utilisé dans les conditions qui précèdent, on a obtenu pour des charges superficielles de 4 - 10 m³/m²·h, une eau épurée contenant moins de 3 mg/l de matières en suspension et de turbidité inférieure à 2 FTU. L'obtention de ces résultats suppose que l'on utilise un dérivé du silicium et un polyélectrolyte non ionique en définissant les valeurs G t et la quantité des boues à mettre en recirculation.
Ces résultats ont été obtenus avec des rapports de mélanges des eaux résiduaires les plus divers : cela prouve la fiabilité de ce système de traitement.
Dans l'épaississeur on a obtenu sans traitement mécanique des valeurs de la teneur en matières sèches de la boue s'étageant de 8 à 10 % en poids. Cette boue présentait une bonne aptitude à la déshydratation dans le filtre-presse à chambres où l'on a obtenu des teneurs en eau descendant jusqu'à 35 %.
Bibliographie
1) Ginocchio (J. C.); Tylmann (J.); Gmünder (A.) : Entkarbonisierung und Aufbereitung von Kühlwasser mit Schrägklärsystem. Chemische Rundschau, n° spécial, 1980.
2) Ginocchio (J. C.); Gmünder (A.) : Die Aufbereitung von Filterrückspülwasser mit Schrägklärsystem GWA, 1982/8.
