Principes fondamentaux de la coagulation et de la floculation

L’ajout de produits chimiques dans les eaux usées est devenu une pratique courante au cours des dernières décennies. Des termes comme coagulant, floculant, colloïdal sont utilisés dans les discussions, mais savez-vous ce qu’ils sont et quel rôle ils jouent dans l’élimination des contaminants de votre flux d’eaux usées ?

Les particules colloïdales présentes dans les eaux usées sont généralement la partie la plus difficile de votre contamination insoluble à éliminer. Les particules colloïdales sont de taille 0,01 µm à 1,0 µm et ont généralement une charge de surface nette négative. En raison de leur petite taille et de leur charge électrique négative nette, ces particules sont capables d’exercer des forces répulsives importantes sur les autres particules colloïdales. L’intensité de cette force surpasse celle des forces de décantation ou d’attraction. Ces forces de répulsion créent ce que l’on peut décrire comme une suspension des particules colloïdales résultant d’un équilibre de l’ampleur de la charge négative nette qu’elles exercent les unes sur les autres. Ce phénomène est appelé le mouvement brownien.

Le mouvement brownien peut être perturbé par l’ajout d’un coagulant. La tâche principale d’un coagulant est de déstabiliser l’équilibre entre les particules colloïdales. Étant une particule chargée positivement, l’ajout d’un coagulant entraînera la neutralisation de la charge de surface négative nette du colloïdal. Par conséquent, les particules colloïdales s’agrègent autour du coagulant créant ce qu’on appelle la floculation péricinétique. La floculation péricinétique est simplement le processus dans lequel les particules de taille 0.01 µm à 1,0 µm se regroupent pour former des particules de plus grande taille, autour de 10 µm.

Les coagulants inorganiques sur le marché sont divisés en deux grandes catégories soit les sels de fer ou les sels d’aluminium. Les sels de fer comprennent le sulfate ferrique et le chlorure ferrique, tandis que les sels d’aluminium les plus courants sont le sulfate d’aluminium et le chlorure de polyaluminium.

Les coagulants organiques disponibles chez Aquasan sont séparés en 2 familles différentes : polyamines et polyDADMACS. Ces polyélectrolytes ont également la capacité de déstabiliser l’équilibre entre les particules colloïdales tout en ayant une gamme plus large de densité de charge et de poids moléculaires.

Une fois que nous avons atteint une taille de particule de 10 µm, nous pouvons introduire un autre élément qui favorisera la formation d’agrégats, le floculant. Les floculants sont généralement des polymères organiques, chargés positivement ou négativement pour améliorer la réaction de floculation. Pendant la floculation ou la macrofloculation, l’ajout d’un gradient de vitesse est nécessaire pour permettre aux particules d’interagir pleinement avec le floculant. Le but de ce processus est de créer des particules plus grosses qui peuvent être facilement éliminées par des procédures de séparation des particules telle que la sédimentation et la filtration par gravité. La macrofloculation peut seulement se produire si les particules colloïdales atteignent une taille de 1 à 10 µm, car autrement le polymère est inefficace pour perturber le mouvement brownien et ne sera pas en mesure d’agréger les particules colloïdales.

Toute cette théorie peut être un peu intimidante, mais en fin de compte, il est important de comprendre le rôle de chacun des éléments. Les particules colloïdales se réfèrent aux particules qui atteignent l’équilibre dans la solution, ces particules ne se déposent pas ou ne se lient pas ensemble. La coagulation est le processus dans lequel nous déstabilisons cet équilibre, créant de grosses particules. La coagulation doit se produire avant la floculation, sinon le floculant ne sera pas en mesure d’agréger les particules colloïdales. La floculation crée simplement de grosses particules qui permettent d’éliminer la contamination par décantation ou séparation.