Qu'est que la floculation ?
La floculation est l’étape qui suit la coagulation dans le traitement des eaux usées. Une fois les particules de déchets agglomérées grâce à la coagulation, on utilise des agents flocculants pour éliminer les agglomérats.
Définition de la floculation
La floculation est une action principalement mécanique. C’est un brassage visant à encourager la rencontre de particules dans un liquide. On l’effectue avec des polymères qui feront office de colle entre les flocs et donc accélérer la manipulation. Ces flocs ou amas de particules, formés grâce à la floculation peuvent précipiter après repos et sont facilement éliminable.
La floculation est une étape importante du traitement des eaux et toujours précédée par la coagulation. Elle est ensuite suivie par une décantation pour séparer l’eau des impuretés.
La floculation pour le traitement de l’eau
Le processus de floculation
La floculation est un processus principalement mécanique, visant à rassembler des amas de matières en suspensions, au préalable déjà coagulé. Ce processus nécessite donc en amont une étape de coagulation pour pouvoir fonctionner. Après la floculation, on obtient la formation de grandes masses appelées flocs (amas de matières liées les uns aux autres). À terme, ces flocs vont se changer en précipité et rejoindre le fond pour sédimenter. C’est ce procédé qu’on retrouve pour la filtration des particules dans les stations de traitement d’eau. On le combine à la coagulation dans la phase primaire du traitement de l’eau.
Lors de la floculation, on mélange délicatement la solution pour provoquer le contact des particules que l’on souhaite éliminer. Les particules parfois invisibles à l’œil nu, vont s’associer jusqu’à devenir visible et donc facilement éliminable.
Pour rendre cette opération encore plus efficace, on ajoute des polymères organiques lourds (avec un poids moléculaire élevé). Ce rajout permet entre autre de :
- rendre l’opération plus rapide et efficace en créant des ponts entre flocs, tout en augmentant leurs poids
- faciliter le processus de décantation
Lorsque le floc atteindra sa taille optimal (une heure dans les STEPs), le processus de floculation touchera à sa fin. C’est ici qu’intervient la phase de séparation de l’eau, avec des processus tels que la décantation.
Les flocculants
Polymères anioniques
Les polymères anioniques sont des molécules solubles dans l’eau qui interviennent dans le processus de floculation. Elles possèdent des masses moléculaires forte et sont chargées négativement.
Ces propriétés vont leur permettre de se fixer et neutraliser les particules chargées positivement. Parmi ces particules, on retrouve des minéraux qui seront éliminés par la suite par un processus d’adoucissement.
Les flocculants sont les agents chimiques solubles dans l’eau permettant de garantir la liaison entre flocs. Ils sont souvent dotés d’une longue chaîne de carbone afin d’avoir un poids moléculaire important. C’est cette caractéristique qui leur permet d’entraîner la sédimentation des particules fines de l’eau. Ils peuvent détenir plusieurs natures :
- Les agents flocculants naturels, de plus en plus prisés pour le traitement des eaux usées en raison de leur caractère écologique. Le contexte actuel et sa tendance laissent paraître de bonnes perspectives pour ce type de floculant. Ce sont des mélanges de protéines et polysaccharides possédant des groupes carboxyle, hydroxyle et amine. Ils possèdent un poids moléculaire élevé, ce qui en fait des agents flocculants prometteurs. On les obtient à partir de biodiesel ou bioéthanol.
- À l’inverse, les flocculants synthétiques à base de pétrole, vont subir et subissent d’ores et déjà un désintérêt progressif.
Il existe également une autre différenciation concernant la charge du polymère. Celle-ci peut être positive ou négative ce qui nous donne respectivement des polymères anioniques ou cationiques. Et tous deux jouent un rôle indispensable dans la floculation.
Il est également important de savoir que les caractéristiques de l’eau (température, PH, etc.) exerceront une influence sur la performance des polymères.
Polymères cationiques
Comme les polymères anioniques, les polymères cationiques sont solubles dans l’eau intervient dans le processus de floculation. Elles possèdent la même propriété de masse moléculaire forte. Cependant, les polymères cationiques sont chargées positivement contrairement aux polymères anioniques. Ces propriétés vont leur permettre de se fixer et neutraliser les particules chargées négativement dans l’eau comme :
- algues
- bactéries
- limon
- organismes pathogènes, etc…
FAQ
Quelle est la différence entre un floculant et un coagulant ?
Un coagulant est utilisé pour neutraliser les charges électriques des particules colloïdales en suspension, facilitant leur rapprochement. Le floculant intervient ensuite pour agglomérer ces particules en flocs plus volumineux. Autrement dit, la coagulation prépare l’eau à la floculation, qui finalise la séparation des particules.
Pourquoi la floculation est-elle essentielle dans le traitement de certaines eaux naturelles ?
Dans des environnements comme les estuaires ou les nappes phréatiques chargées en matières fines, la floculation est cruciale pour clarifier naturellement ou artificiellement l’eau. Par exemple, lorsque l’eau douce rencontre l’eau salée, des réactions de floculation spontanée peuvent survenir grâce à la présence d’ions, améliorant la qualité de l’eau sans intervention chimique excessive.
Peut-on utiliser des floculants écologiques ou naturels dans les traitements d'eau ?
Oui, il existe des floculants naturels à base d’amidon, de chitosane ou de protéines végétales, souvent utilisés dans les procédés écologiques ou pour le traitement d’eaux destinées à l’irrigation ou à des usages sensibles. Ces produits sont de plus en plus étudiés pour leurs performances comparables aux floculants synthétiques, sans impact toxique sur l’environnement.
Quels types d’industries utilisent la floculation en dehors du traitement de l’eau potable ?
De nombreuses industries ont recours à la floculation, comme :
- La biotechnologie, pour séparer cellules et débris.
- L’industrie du papier, pour l’agglomération des fibres et des charges.
- La métallurgie, pour récupérer les métaux précieux.
Ces applications démontrent la polyvalence du processus, bien au-delà de l’eau municipale.
Quels sont les paramètres à surveiller pour une floculation efficace ?
Pour garantir une floculation optimale, plusieurs paramètres doivent être maîtrisés :
- pH de l’eau (souvent idéal entre 6,5 et 7,5 selon les floculants).
- Temps et vitesse d’agitation pour éviter la casse des flocs.
- Dosage précis des réactifs (grâce à des pompes doseuses).
- Température, car elle influence la réaction et la sédimentation. Ces ajustements assurent une formation rapide et stable des flocs.
