Qu'est que la coagulation ?
Définition de la coagulation
La coagulation est un mécanisme permettant l’agglutination de différentes particules qui vont se transformer en bloc, appelé floc, plus ou moins compact.
Les petites particules contenues dans un liquide ont souvent la même charge (négative) et de ce fait elle se repoussent. Avec la coagulation, un produit chimique (appelé coagulant) élimine les charges des particules afin de faciliter leur agglomération.
La coagulation pour le traitement de l’eau
Le processus de traitement
La coagulation est le procédé chimique largement utilisé dans le traitement de l’eau. Il sert principalement à éliminer les particules (matières en suspension) de l’eau, en manipulant les charges électrostatiques des particules en suspension dans l’eau. Ce procédé introduit de petites molécules très chargées dans l’eau pour déstabiliser les charges des particules, des colloïdes ou des matières huileuses en suspension.
La coagulation est présente dans de nombreuses stations d’épuration, car son mécanisme est très efficace pour réaliser un traitement primaire. C’est un processus chimique ayant pour cibles, les particules qui ne sédimentent pas et que l’on peut retrouver dans l’eau.
Pour ce faire, on va simplement ajouter un coagulant pour provoquer l’agglutination de particules en suspensions. Ces coagulants sont bien souvent de charge(s) opposée(s) à celle des particules que l’on trouve en suspensions. Cette manœuvre va faire perdre aux particules leur caractère électronégatif et donc leur capacité de répulsion.
Ainsi, elles vont pouvoir entrer en contact. Cette manipulation permet de repousser les limites de la décantation. En effet, certains matériaux augmentant la turbidité de l’eau et ne sont pas sensibles à la décantation (argile). Il nécessite donc cette phase de coagulation au préalable.
Cette coagulation est souvent suivie d’une phase mécanique appelée floculation. La floculation va forcer la rencontre des particules neutralisées. Cette deuxième phase est indispensable pour assurer l’efficacité de cette première phase de traitement.
Les produits coagulants
Il existe de nombreux agents coagulants. Ils ont tous un point commun, ils possèdent une charge opposée à celle des matières en suspension. Ce sont souvent des sels inorganiques d’aluminium ou de fer. Parmi eux, on trouve le sulfate d’aluminium, le sulfate ferrique et le chlorure d’aluminium. Les sulfates ferriques et d’aluminium sont les plus couramment utilisés.
Chlorure ferrique
Le chlorure ferrique est le coagulant de choix pour de nombreuses applications de traitement des eaux usées industrielles et sanitaires, en raison de sa grande efficacité dans la clarification et de son utilité en tant qu’agent de déshydratation des boues. Bien qu’il laisse une légère couleur résiduelle, ce produit chimique offre une excellente élimination de la turbidité.
On le retrouve dans de nombreuses applications, aussi bien biologique (élimination du sang) qu’environnemental (traitements des eaux usées industrielles et sanitaires, déshydratation des boues, précipitation des métaux, etc.)
Voici également quelques propriétés physico-chimiques de ce coagulant. Il est disponible sous forme liquide, il possède une odeur légèrement âcre, couleur rougeâtre, un pH inférieur à 1, il est donc très acide.
Sulfate d'alumine
Le sulfate d’alumine tient sa force de sa polyvalence. Il est par ailleurs le produit chimique le plus polyvalents utilisés sur les marchés municipaux et industriels. On le retrouve dans les deux cycles de l’eau :
- Les eaux usées pour garantir la clarification et l’élimination du phosphore
- Les lacs et étangs pour éliminer les nutriments en excès, comme les phosphates qui contribuent à la croissance des algues.
On le retrouve également dans plusieurs usines:
- de traitement de papier
- l’industrie du textile afin de fixer les teintures aux tissus sans en altérer la qualité.
De nombreuses autres utilisations nécessitent l’intervention de ce coagulant, comme la production de catalyseurs synthétiques ou dans la régulation de l’ammoniac dans les poulaillers.
L’alun est le coagulant le plus utilisé dans les applications d’eau potable et usées. Combiné au processus de floculation, l’alun va éliminer les MES, la DBO, la turbidité et le carbone organique total.
FAQ
Quelle est la différence entre un coagulant organique et un coagulant minéral ?
Les coagulants organiques sont généralement des polymères synthétiques ou naturels qui favorisent l’agglomération des particules fines sans produire de métaux résiduels. Ils sont souvent utilisés pour améliorer la formation des flocs en complément d’un coagulant minéral. Les coagulants minéraux, comme le sulfate d’aluminium ou le chlorure ferrique, agissent par neutralisation de charge et forment des précipités insolubles qui entraînent les particules en suspension. Le choix dépend des caractéristiques de l’eau à traiter, du pH, et des performances recherchées.
Pourquoi ajuste-t-on le pH lors d’un traitement par coagulation ?
Le pH influence fortement l’efficacité des coagulants. Certains coagulants comme les sels d’aluminium sont plus efficaces dans une plage de pH spécifique (généralement entre 5,5 et 7,5). Un pH trop élevé ou trop bas peut empêcher la formation correcte des flocs, réduire l’élimination des métaux lourds ou augmenter la solubilité des composés. C’est pourquoi on ajuste parfois le pH avec des acides ou des bases avant la coagulation.
Comment choisir la dose optimale de coagulant pour une eau à traiter ?
La dose idéale de coagulant est généralement déterminée par un test de jarres en laboratoire. Ce test consiste à simuler différentes doses sur de petits échantillons d’eau pour observer la formation des flocs et la clarté finale de l’eau. Une surdose peut générer des résidus chimiques inutiles ou des flocs instables, tandis qu’une sous-dose ne sera pas efficace. Le test permet de trouver un équilibre entre performance, coût et impact environnemental.
Quel est le rôle des équipements mécaniques dans le processus de coagulation-floculation ?
Les équipements comme les pompes doseuses, agitateurs ou mélangeurs statiques sont cruciaux pour garantir une bonne efficacité du traitement. Les pompes assurent un dosage précis des réactifs chimiques, tandis que les agitateurs assurent un brassage homogène dans les différentes phases : mélange rapide lors de la coagulation et mélange lent pendant la floculation. Un mauvais dimensionnement ou une vitesse inadaptée peuvent compromettre tout le traitement.
La coagulation est-elle utilisée uniquement dans le traitement des eaux usées ?
Non, la coagulation est également une étape essentielle dans le traitement de l’eau potable. Elle permet d’éliminer les matières organiques naturelles, les particules fines, les agents pathogènes et la turbidité. En réduisant la charge polluante dès les premières étapes, elle facilite l’efficacité de la filtration et limite la formation de sous-produits toxiques lors de la désinfection (comme les trihalométhanes).
