Le traitement physico-chimique

Pour le prétraitement de l'eau

Qu'est ce que le traitement physico-chimique ?

Qu’il s’agisse de produire de l’eau potable ou de dépolluer des eaux usées, une étape cruciale du process de traitement consiste à éliminer les particules.  Ces particules ont des tailles différentes. Elles sont classées en 4 catégories :

  • dissoutes (< 0,08 µm),
  • colloïdales (0,08 – 1 µm),
  • supracolloïdales (> 1 – 100 µm)
  • décantables (> 100 µm).

Le type de traitement et son efficacité dépendent de la taille des particules présentes dans les eaux à traiter. Des grosses particules sont faciles à éliminer avec un décanteur lamellaire par exemple. Des particules plus fines décantent mal, mais un filtre à tambour peut aisément les retenir. Cependant, les particules colloïdales et dissoutes ne peuvent pas être correctement traitées par des procédés mécaniques. Nous avons alors recours à des traitements physico-chimiques ! Grâce à l’ajout de produits chimiques (appelés coagulants et floculants), nous créons les conditions permettant leur agglomération pour mieux pouvoir les éliminer.

Les étapes de traitement

Le traitement physico-chimique est la combinaison de deux étapes que l’on appelle la coagulation-floculation. Il s’agit d’une méthode classique pour séparer les matières en suspension dans les stations de traitement. Généralement, on associe un traitement physico-chimique à des procédés de décantation ou encore à de la filtration.

Après une étape de correction de pH appelée « neutralisation », les eaux sont soumises à une coagulation puis une floculation. Ainsi, les particules s’agglomèrent et nous obtenons des « flocs ». Enfin, une étape de séparation physique vient séparer les flocs de l’eau traitée. Nous pouvons détailler les étapes de ce procédé ainsi :

  • Neutralisation : correction du pH pour atteindre l’optimum d’efficacité du coagulant (valeur indiquée sur la fiche technique du produit)
  • Coagulation : mélange rapide d’un produit coagulant ayant comme propriété de neutraliser les charges négatives des particules contenues dans les eaux.
  • Floculation : En mélangeant lentement un autre produit chimique appelé floculant pendant plusieurs dizaines de minutes, les flocs se forment et se regroupent.
  • Séparation : C’est la séparation physique des solides (par décantation, flottation ou filtration) qui décantent facilement grâce à leur volume et leur densité augmentée !
Le terme clarifloculation désigne toutes ces étapes réunies

A quoi sert le traitement physico-chimique ?

Ce type de traitement est utilisé dans plusieurs cas pour de nombreuses applications :
  • Accélérer la vitesse de décantation des particules (Vitesse de Hazen) pour diminuer la taille des ouvrages et économiser de la place au sol
  • Eliminer les particules fines, colloïdales et dissoutes
Un traitement physico-chimique est très efficace pour éliminer les matières en suspension (MES). Ce procédé permet aussi d’éliminer une partie du phosphore, de la DBO5, la DCO, du COT (eau potable) et des métaux lourds. Les performances du traitement dépendent de plusieurs aspects et propriétés physico-chimiques des effluents. Par conséquent, des tests en laboratoire, appelés jar test, doivent être effectués pour déterminer
  • les produits chimiques les plus adaptés
  • les doses optimales des produits chimiques
  • le temps de contact optimal.

FAQ

Quels sont les avantages du traitement physico-chimique par rapport au traitement biologique ?

Le traitement physico-chimique est particulièrement efficace pour éliminer rapidement les matières en suspension, les métaux lourds et les polluants non biodégradables. Il est souvent utilisé en prétraitement ou en traitement final, notamment dans les industries où les effluents contiennent des substances difficiles à décomposer biologiquement.

Le choix entre décantation et flottation dépend de la densité des flocs formés :

  • Décantation : utilisée lorsque les flocs sont plus lourds que l’eau et peuvent se déposer au fond du bassin.

  • Flottation : préférable lorsque les flocs sont plus légers que l’eau ; ils remontent à la surface grâce à l’injection d’air dissous.

La nature des particules à éliminer et les caractéristiques de l’effluent influencent cette décision.

Les paramètres essentiels incluent :

  • Le pH : il doit être ajusté pour optimiser l’efficacité des coagulants.

  • La turbidité : mesure la clarté de l’eau et l’efficacité du traitement.

  • La concentration en matières en suspension (MES) : indique la quantité de particules solides présentes.

  • La demande chimique en oxygène (DCO) : reflète la quantité de matière organique.

Une surveillance continue de ces paramètres permet d’ajuster le processus en temps réel pour garantir une qualité optimale de l’eau traitée. 

Le Jar Test est une méthode de laboratoire utilisée pour déterminer la dose optimale de coagulants et de floculants nécessaires au traitement de l’eau. Il consiste à mélanger des échantillons d’eau avec différentes concentrations de réactifs, puis à observer la formation et la sédimentation des flocs. Cette procédure permet d’optimiser le processus de traitement en fonction des caractéristiques spécifiques de l’eau à traiter.

Oui, le traitement physico-chimique est souvent utilisé comme étape clé dans la réutilisation des eaux usées industrielles. Il permet d’éliminer efficacement les polluants spécifiques, tels que les métaux lourds, les huiles et les substances organiques non biodégradables, rendant l’eau traitée conforme aux normes de réutilisation pour des applications industrielles ou agricoles.

Quelques exemples de packages comportant un traitement physico-chimique:

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