La décantation
Ou comment séparer ce qui flotte de ce qui coule
Qu'est-ce que la décantation de l'eau?
Définition de la décantation en assainissement
Dans le traitement de l’eau, on utilise la décantation (ou « settling » en anglais). Cette opération permet de retirer les particules en suspension de l’eau à traiter. En effet, c’est un procédé physique qui consiste à séparer les particules de densité plus lourde que l’eau du liquide où elles sont présentes. Ces particules sont ensuite récupérées en fond de bassin. Dans une usine d’épuration, on utilise le terme « boues primaires ». Ce terme s’applique à une décantation primaire avant le traitement biologique. Nous parlons de boues tertiaires pour toutes les boues qui sont récupérées dans un ouvrage de traitement tertiaire, comme un clarificateur par exemple.
La décantation, c'est gratuit. C'est la gravité qui fait le boulot.
Importance de la décantation pour la purification de l'eau
La décantation est un processus crucial pour la purification de l’eau. Elle élimine efficacement les impuretés comme les sédiments et les débris organiques. Cette méthode facilite non seulement l’élimination des particules dans l’eau, mais aussi l’extraction de l’eau de l’huile. Ainsi, elle améliore la qualité et la sécurité de l’eau décantée.
Parmi les trois modes de séparation solides/liquides, la décantation est la plus simple et la moins onéreuse. Il est donc dommage de s’en passer puisque la décantation assure une eau saine et sûre. C’est essentiel pour la santé humaine et l’environnement. En combinant cela avec d’autres méthodes de purification de l’eau, on peut obtenir une eau encore plus pure et sûre.
Utilisations courantes
La décantation est utilisée dans de nombreux processus de purification de l’eau tels que l’assainissement, la production d’eau potable et l’aquaculture :
- Dans le domaine de l’assainissement, la décantation sert de traitement primaire pour séparer les particules en suspension. Elle est aussi utilisée comme traitement tertiaire pour concentrer les boues et optimiser la qualité de l’eau avant son rejet.
- Dans la purification de l’eau potable, on utilise la décantation. Elle élimine les particules en suspension qui pourraient bloquer les filtres.
- En aquaculture et pisciculture, son rôle est de concentrer les boues et d’améliorer la qualité de l’eau des bassins.
Applications de la décantation
Traitement des eaux usées : pour éliminer les matières en suspension
L’utilisation de la décantation pour éliminer les matières en suspension est un élément important de ce traitement. Le traitement primaire des eaux usées avec un bassin tampon est recommandé, car cela permet de nombreux avantages :
- Les bassins primaires réduisent la teneur de matières en suspension ainsi que les polluants incorporés dans ceux-ci.
- Peut aider à lisser le débit sur la biologique, pour faciliter la vie des microorganismes épurateurs.
- Réduction de la taille des équipements installés, notamment de l’aération biologique, ce qui peut entraîner des économies de coûts.
- Il permet de réaliser des économies d’électricité en évitant les pics de débits en période de pointe. De plus, le tampon élimine une partie de la pollution carbonée.
Production d'eau potable : pour éliminer les impuretés et protéger le filtre en aval
Pour garantir la qualité de l’eau, il est important d’éliminer les impuretés avant de la filtrer. C’est là que la décantation entre en jeu.
Il s’agit d’un processus de séparation physique de la boue et des impuretés en suspension dans l’eau. Elle consiste à faire flotter les particules en suspension pour les séparer de l’eau claire.
Le processus se déroule en plusieurs étapes :
- On ajoute lentement l’eau à une cuve de décantation pour que les particules en suspension se déposent au fond.
- Ensuite, on pompe l’eau décantée claire depuis le dessus du réservoir, laissant les impuretés au fond. Cette étape est importante, car elle protège le filtre en aval et augmente son efficacité et sa rentabilité.
En effet, produire de l’eau potable et l’utiliser pour laver un filtre n’a pas de sens. Plus un filtre se lave et plus l’unité de production perd en efficacité et rentabilité.
Pour éliminer les MES, les décanteurs lamellaires en amont de la filtration garantissent la qualité de l’eau produite. Ils éliminent les grosses impuretés, réduisant ainsi la charge du filtre en aval et prolongeant sa durée de vie.
Aquaculture : concentration des boues en sortie de filtre à tambour
L’aquaculture consiste à élever des organismes aquatiques tels que les poissons, les mollusques et crustacés et même les plantes. Parce que 70% de la surface planétaire est recouverte d’eau, les humains ont compris son importance en tant que ressource.
L’aquaculture exploite intensément l’eau comme ressource. Elle présente des défis uniques pour le traitement des boues après filtration au tambour.
Les boues produites par les systèmes de filtration à tambour sont très liquides, ce qui les rend difficilement concentrables. Transporter des boues liquides en aquaculture coûte cher. Un traitement adéquat est nécessaire pour préserver la qualité environnementale. C’est là qu’intervient un décanteur lamellaire.
Cet équipement augmente la concentration des boues après filtration, facilitant leur déshydratation
Séparation des particules lourdes et des huiles des effluents industriels
La séparation des particules lourdes et des huiles des effluents industriels est une étape très importante. Les effluents industriels peuvent contenir des substances nuisibles à l’environnement. Ces substances incluent des métaux lourds, produits chimiques et huiles. Il est donc important de les traiter avant de les rejeter dans l’environnement.
De nombreux procédés utilisent des principes actifs qu’il est préférable de réutiliser. Par exemple, des jus de découpe contiennent une eau savonneuse, des huiles et les particules lourdes. Un décanteur lamellaire comme ceux que nous fabriquons permet de recycler séparément ces trois flux. Cela permet de minimiser la quantité de déchets produits et de maximiser les ressources réutilisées. D’où l’importance d’avoir une collecte séparée des flottants pour optimiser le traitement des effluents industriels.
Quels sont les différents types de décanteurs ?
Les décanteurs primaire et décanteurs digesteurs
Ces deux types de décanteurs jouent un rôle important dans le traitement des eaux usées. En effet, ils contribuent à l’élimination des polluants et des résidus organiques. Cela améliore la qualité de l’eau rejetée dans l’environnement.
- Décanteur primaire : Sépare les solides et graisses des eaux usées par sédimentation lente. Les boues sont ensuite envoyées aux décanteurs digesteurs pour un traitement supplémentaire.
- Décanteur digesteur : Utilise un processus de fermentation contrôlée pour décomposer les matières organiques restantes dans les boues à l’aide de bactéries
Les décanteurs multichambre
Les décanteurs multichambre offrent une meilleure séparation des phases, réduisant la production de boues et améliorant la qualité de l’eau traitée. Ils permettent également de lisser les débits et de minimiser la pollution carbonée. Ils sont plus efficaces que les décanteurs simples et devraient être inclus dans toutes les stations d’épuration.
Les clarificateurs
Les clarificateurs séparent les solides en suspension de l’eau pour produire une eau claire. Ils fonctionnent en faisant circuler l’eau à travers une surface de sédimentation, permettant aux solides de se déposer. Bien qu’efficaces, ils nécessitent beaucoup d’espace et ne peuvent pas éliminer tous les polluants. Ils sont généralement utilisés en complément d’autres traitements pour garantir une purification complète.
Les décanteurs lamellaires
Les décanteurs lamellaires utilisent des plaques inclinées pour séparer les effluents en trois flux (surnageant, flottants, boues), ce qui les rend plus compacts que les clarificateurs. Ils sont adaptés aux espaces réduits et peuvent traiter divers effluents industriels et municipaux, avec une récupération spécifique des flottants pour réduire les déchets.
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Décanteur lamellaire haut exterieur DLHE-M
Décanteurs lamellaires -
Décanteur lamellaire monobloc extérieur DLME-L
Décanteurs lamellaires -
Décanteur lamellaire HAUT DLH-S
Décanteurs lamellaires -
Décanteur lamellaire HAUT DLH-M
Décanteurs lamellaires
Quand est-ce que la décantation n'est pas recommandée ?
Faible sédimentation d'un effluent
La décantation est moins efficace lorsque l’effluent a une faible sédimentation. Si l’eau ne se sépare pas bien des sédiments, un test de décantation ou un jar test est recommandé pour évaluer la performance de l’effluent et ajuster les dosages de coagulants et floculants.
Limitations en termes de capacité de traitement
La décantation peut avoir des limites en termes de capacité de traitement, avec un rendement de 80 à 90% pour les décanteurs lamellaires. Si le taux de MES reste élevé, l’ajout d’autres étapes de traitement, comme un filtre à tambour, peut être nécessaire pour atteindre les normes de qualité de l’eau.
Dimensionnement, coûts et maintenance
| Paramètre | Description | Impact sur les Coûts |
|---|---|---|
| Coagulants et Floculants | Utilisation de coagulants comme FeCl₃ et floculants pour augmenter la masse des particules. | Augmente le coût des produits chimiques |
| Temps de Stockage des Boues | Plus le temps de stockage est long, plus la concentration des boues augmente. | Réduit la fréquence de vidange |
| Investissement Initial (CAPEX) | Investir dans un bassin de décantation largement dimensionné permet de réduire les coûts futurs. | Réduit les OPEX à long terme |
| Coût d’Exploitation (OPEX) | Réduction des coûts de vidange et d’exploitation par une plus grande capacité de stockage. | Réduit la fréquence de vidange |
| Optimisation des Décanteurs | Le décanteur lamellaire optimise l’espace tout en séparant efficacement les boues. | Optimise l’espace et réduit les coûts |
Les autres paramètres
Le graphique montre la relation entre la taille du bassin (en pourcentage) et les coûts associés au CAPEX (investissement initial) et aux OPEX (coûts d’exploitation).
- CAPEX augmente linéairement avec la taille du bassin, car un bassin plus grand nécessite un investissement plus élevé.
- OPEX diminue à mesure que la taille du bassin augmente, car un bassin plus grand réduit la fréquence de vidange et d’entretien, ce qui réduit les coûts d’exploitation à long terme.
En résumé, bien qu’un plus grand bassin nécessite un investissement initial plus élevé, il permet de réaliser des économies sur les coûts d’exploitation.
Plusieurs autres éléments rentrent en compte. Par exemple : charge en DBO5, débit de pointe, volume tampon, volume de sédimentation, impact du FeCl3 et de la dénitrification… Tous ces paramètres influent le calcul d’un bassin de décantation de l’eau. Pour aller plus loin, nous avons créé un formulaire de dimensionnement en ligne d’un décanteur lamellaire, et un autre pour déterminer votre indice de boues et votre vitesse de Hazen!
Facteurs influençant la décantation
La décantation est essentielle au traitement de l’eau, mais divers facteurs peuvent influer sur son efficacité.
- Débit élevé : Réduit l’efficacité en diminuant le temps de sédimentation nécessaire.
- Faible concentration en MES : Rend la séparation plus difficile.
- Température : Influence la solubilité des coagulants et floculants, impactant la formation des flocons.
- pH : Affecte la charge des particules et leur capacité à s’agglomérer.
Pour garantir une décantation efficace, il est donc important de contrôler ces facteurs et d’ajuster les dosages en conséquence.
FAQ
La décantation peut-elle être utilisée pour séparer deux liquides ?
Oui, la décantation ne sert pas uniquement à séparer les solides des liquides. Elle est aussi utilisée pour séparer deux liquides non miscibles ayant des densités différentes. Un exemple courant est l’extraction d’huiles essentielles, comme le limonène issu d’écorces d’agrumes : l’huile, plus légère, remonte au-dessus de la phase aqueuse. On utilise alors une ampoule à décanter pour les séparer proprement.
Quels sont les différents types de décantation utilisés dans l'industrie ?
On distingue plusieurs types de décantation selon la nature des particules et leur concentration :
Décantation des particules grenues : chute indépendante et rapide.
Décantation diffuse : particules floculées, vitesse variable.
Décantation en piston : séparation nette, interface visible.
Décantation freinée : interactions entre flocs ralentissant la chute.
Ces types sont pris en compte lors du dimensionnement des décanteurs pour optimiser l’efficacité de séparation.
Comment la décantation intervient-elle dans le traitement des boues de vidange ?
Dans les stations de traitement, les bassins de décantation sont essentiels pour séparer les fractions solides (boues) du surnageant. Ces bassins sont organisés en zones : dépôt des boues au fond, écume en surface, et eau clarifiée entre les deux.
Des dispositifs comme les déflecteurs améliorent la stabilité hydraulique et l’efficacité du procédé. Ce système permet de réduire le volume des boues à traiter par la suite.
Existe-t-il des procédés combinant décantation et extraction ?
Oui, notamment le lavage à contre-courant. Ce procédé industriel utilise une série de décanteurs pour faire circuler un liquide de lavage dans le sens opposé aux solides.
Il est très courant en hydrométallurgie pour récupérer les solutés résiduels des boues de lixiviation. L’efficacité de ce procédé repose sur le principe même de la décantation, utilisé ici en cascade pour maximiser le rendement (souvent >95 %).
Dans quels autres domaines la décantation est-elle appliquée, en dehors du traitement de l’eau ?
La décantation est un procédé transversal. On la retrouve dans :
La vinification, pour séparer le vin clair des lies.
L’industrie alimentaire, dans l’extraction d’huiles végétales.
La chimie, pour purifier des solutions par séparation de phases.
Le traitement des déchets industriels, pour séparer les sédiments des liquides pollués.
Ces applications montrent que la décantation est à la fois simple, économique et très adaptable.
