Chapitre 5 Coag-floc

CHAPITRE 5

COAGULATION ET FLOCULATJON

But

On trouve en suspension dans l'eau des solides qui, par dimensions decroissantes, vont de matieres dont la structure est assez grossiere et qui se deposent facilement, aux particules tres fines qui ne sedimentent que si elles s'agglomerent d'abord d'elles-memes ou si on ajoute a l'eau un coagu-lant. Les precipites formes par la coagulation sont finement divises, a moins que leurs elements n'aient ete agglomeres en particules solides de plus fort diametre ou en un veritable floc par agitation de l'eau- procede qui met en contact entre elles les fins elements solides, de sorte qu'ils adherent les uns aux autres et forment des particules de plus en plus volumineuses. Ces grosses particules du floc se deposent ensuite dans les bassins de sedimentation ou sont eliminees par filtration. La floculation fait done suite au traitement de l'eau par un coagulant; elle est indispensable a la preparation de l'eau en vue de la sedimentation et de la filtration de telle maniere que sa vitesse de passage a travers les filtres a sable rapides ou mecaniques soit assez elevee et que !'exploitation soit economique.

Principes

Pour bien comprendre les procedes de coagulation et de floculation il convient de distinguer les phases successives du processus. En premier lieu, on ajoute a l'eau une substance chimique coagulante. Ce reactif ne peut agir de maniere uniforme que s'il est reparti rapidement dans toute la masse liquide. Cela exige done une agitation (ou un melange) rapide au point d'introduction du coagulant. En second lieu, se produit un ensemble cornplexe de reactions et de modifications chimiques et physico-chimiques aboutissant ala coagulation et ala formation de particules microscopiques. En troisieme lieu, en agitant l'eau beaucoup plus doucement cette fois, on provoque !'agglomeration de ces fines particules, autrement dit la floculation, dont le produit denomme floc sedimente.

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COAGULATION ET FLOCULATION 61

On considerait autrefois la fioculation comme une operation de me-lange et on designait sous ce nom !'ensemble du processus. On s'est main-tenant rendu compte qu'agiter vivement l'eau pour y assurer la bonne repar-tition du coagulant n'est que le premier temps de la fioculation. Ce melange rapide, ou meme eclair, est indispensable, carle coagulant ne diffuserait que tres lentement en eau calme et les reactions chimiques initiales ne se pro-duiraient que dans la zone d'introduction du coagulant concentre. L'opera-tion n'aurait done que des resultats localises, tout differents de ceux que l'on voulait obtenir, carla nature des reactions provoquees varie grandement avec la concentration du reactif. D'autre part, si le calme succedait a la phase d'agitation rapide, il faudrait trop de temps pour passer, par agglo-meration, du precipite fin a un floc de dimensions suffisantes. Pour obtenir, dans des conditions economiques, une clarification satisfaisante, il faut done que la coagulation et la fioculation soient achevees avant que les eaux trai-tees arrivent aux bassins de sedimentation.

Le processus de coagulation est courant dans la nature: ainsi la chaleur modifie l'etat physique du blanc d'ceuf, qui devient gel ou solide; de meme, l'acide lactique du lait aigre fait coaguler la caseine, ce qui donne du lait caille. Des forces complexes entrent en jeu dans la coagulation et la fiocu-lation de l'eau, phenomenes qui dependent du caractere et de la qualite de l'eau, de la nature du coagulant employe et de la dose utilisee, de la tempe-rature de l'eau, de la duree du cycle et de l'intensite de !'agitation. Tous ces divers facteurs, qui jouent un role de premier plan et sont controles par un agent des services d'exploitation, doivent avoir ete bien compris pour que l'on puisse obtenir les resultats voulus.

Colloi:des

Lorsque des solides insolubles, tels que l'argile, sont si finement divises que les dimensions des particules se situent entre celles de la dispersion mole-culaire des vraies solutions et celles qui sont a peine visibles au microscope ordinaire, les particules sont dites a l'etat colloidal . La matiere colorante resultant de la lixiviation des feuilles et autres matieres organiques par l'eau a, elle aussi, les dimensions des colloi:des: elle peut etre formee de goutte-lettes colloi:dales d'acide humique ou tannique ou de composes complexes de fer et de substances organiques. Une des proprietes les plus interessantes de l'etat colloidal tient a ce que chaque particule, ou micelle, est porteuse d'une charge electrique. L'argile colloidale et les matieres colorantes des eaux naturelles, par exemple, sont porteuses de charges negatives, si bien que les particules colloidales se repoussent les unes les autres et, au lieu de s'agglomerer en particules plus grosses qui se deposeraient, restent en sus-pension. L'etat colloidal est en outre caracterise par la tres grande surface qu'offrent les particules par rapport a celle d'un meme poids de matiere non dispersee.

62 TECHNIQUES ET CONTROLE DU TRAITEMENT DES EAUX

Adsorption

La grande surface offerte par les particules colloi:dales favorise !'adsorp-tion ou adhesion de couches extremement fines de molecules de gaz, de liquides ou de substances dissoutes avec lesquels ces particules sont en contact. Ainsi, le charbon actif adsorbe les substances qui donnent un gout ou une odeur a l'eau .. L'adsorption des impuretes de l'eau par le floc est l'un des plus grands avantages de la floculation.

Ionisation

De nombreuses substances se dissolvent dans l'eau, leurs molecules s'y dispersant d'une maniere caracteristique de chaque substance. L'etude des solutions a montre que l'on peut classer les substances solubles en deux categories, les electrolytes et les non-electrolytes. Sont dites electrolytes les substances qui en solution dans l'eau se decomposent en particules char-gees respectivement d'electricite positive et d'electricite negative. On designe sous le nom d' ions ces particules chargees d'electricite et sous le nom d' ionisation le processus de dissociation. On appelle cations les ions positifs, anions les ions negatifs. Par exemple, le sel ordinaire ou chlo-rure de sodium (NaCI) s'ionise par dissolution dans l'eau pour donner le cation sodium (positif) Na+ et !'anion chlore (negatif) Cl-. Au contraire, les non-electrolytes (le sucre, par exemple), ne se decomposent pas: chaque molecule de sucre se retrouve inchangee dans la solution et n'est pas chargee d' electricite.

Parmi les ions qui jouent un role d'une particuliere importance dans la coagulation, on peut citer les cations aluminium (AP+), fer (Fe3+) et hydro-gene (H+), ainsi que les anions chlore (CI-), sulfate (SO~-) et hydroxyde (OH-). Les interactions qui se produisent entre ces ions sont etudiees ci-dessous.

Concentration en ions hydrogene, ou pH

On peut se representer l'eau pure, H 20, comme etant en fait HOH. Une tres petite fraction de l'eau s'ionise en ions hydrog(me H+ et ions hydro-xyde OH-, de sorte que l'eau est HOH + H+ + OH-. Les mesures.montrent qu'un litre d'eau neutre contient seulement 1/107 valence-gramme d'ions hydrogene. L'emploi de cette fraction etant peu commode, on a etabli une echelle en fonction du potentiel positif des ions hydrogene. Pour obtenir des nombres entiers plut6t que fractionnaires, on a choisi pour representer les valeurs de ce potentiel, dit pH, le logarithme vulgaire de !'inverse de la concentration en ions hydrog(me . Vu qu'a 25aC la concentration des ions hydrogene dans l'eau neutre pure est de 1/107 ou 0,000 000 1 valence-gramme par litre d'eau, son pH est le logarithme de 1/0,000 000 1, autre-


ment dit le logarithme de 10 000 000, qui est 7,0. Par consequent, le pH de l'eau neutre pure est 7,0, mais la concentration en ions hydrogene de 0,000 000 1 valence-gramme/litre.

Le tableau 4 donne l'echelle de pH et les concentrations correspondantes en ions hydrogene et en ions hydroxyde. On voit que la concentration en ions hydro gene est egale a la concentration en ions hydroxyde au point neutre ou pH = 7,0 et que la concentration en ions hydrogene augmente a mesure que la concentration en ions hydroxyde diminue. Sans entrer dans les details techniques, on peut dire que les proprietes acides des substances telles que HCl et H 2S04 sont dues a leur teneur en ions hydrogene et que les proprietes basiques des substances telles que Ca (OH)2 et NaOH sont dues a leur teneur en ions hydroxyde. La neutralite correspond done a l'equilibre des concentrations en ions hydrogene et en ions hydroxyde, comme c'est le cas pour l'eau neutre pure, H 7 0H-. Ainsi qu'il ressort du tableau 4, l'inegalite des concentrations, avec predominance des ions hydrogene, caracteristique des acides, se traduit par des valeurs de pH inferieures a 7,0 (neutralite); reciproquement, l'inegalite des concentrations, avec predominance des ions bydroxyde, caracteristique des bases, due a une plus forte concentration de

TABLEAU 4 RAPPORT ENTRE LA VALEUR DU pH ET LA CONCENTRATION EN IONS HYDROGENE

ET EN IONS HYDROXYDE

pH Valence-gramme Valence-gramme (approximatif) d'ions hydrogene (H-) d'ions hydroxyde (OH-) par litre de solution par litre de solution

0,0 1,0 0,000 000 000 000 01

1,0 0,1 0,000 000 000 000 1

2,0 0,01 0,000 000 000 001

3,0 0,001 0,000 000 000 01

4,0 0,0001 0,000 000 000 1

5,0 0,000 01 0,000 000 001

6,0 0,000 001 0,000 000 01

7,0---- Neutralite--- 0,000 000 1 ------- Neutralite --- 0,000 000 1

8,0 0,000 000 01 0,000 001

9,0 0,000 000 001 0,000 01

10,0 0,000 000 000 1 0,0001

11,0 0,000 000 000 01 0,001

12,0 0,000 000 000 001 0,01

13,0 0,000 000 000 000 1 0,1

14,0 0,000 000 000 000 01 1,0

D'apres Cox (1952) grace a l'obligeance du New York State Department of Health.

64 TECHNIQUES ET CONTROLE DU TRAlTEMENT DES EAUX

ces ions accompagnee d'une plus faible concentration en ions hydrogene, se traduit par des valeurs de pH superieures a 7,0.

La figure 18 (p. 338) fait ressortir le rapport existant entre le point occupe sur l'echelle des pH et l'acidite ou l'alcalinite des eaux naturelles. Elle met en evidence un fait apparemment paradoxa!: la gamme d'alcali-nite naturelle descend au-dessous du point neutre, pH = 7,0, empietant ainsi sur ce qu'on pourrait appeler la zone acide . Ces alcalinites de la zone inferieure sont dues a !'existence dans l'eau de bicarbonates (hydro-gena-carbonates) en presence de gaz carbonique (ou d'acide carbonique). Bien que le pH se situe dans la zone acide de l'echelle, l' eau est alca-line au methylorange, indicateur qui vire a pH = 4,6. Tout pH inferieur a 4,6 indique la presence d'acides mineraux provenant de dechets miniers ou industriels. Le point important en pratique est que, dans l'essai d'alcalinite, la quantite de reactif acide necessaire pour faire passer le pH de 7,0 a 4,6 est tres faible, de SOrte que le methylorange est un bon indicateur, a ceci pres qu'il se produit des erreurs quand il s'agit d'eaux dont l'alcalinite est tres faible.

Processus de coagulation et de floculation

Pour montrer l'interet pratique des principes exposes dans les para-graphes qui precedent, il suffit de prendre pour exemple !'utilisation du sulfate d'alumine comme produit coagulant. On le represente par la for-mule: Al2(S04) 3 14H20, qui comprend l'eau de cristallisation. Dans l'eau, le sulfate d'alumine s'ionise en donnant des ions aluminium positifs et des ions sulfate negatifs: AllS04h 14H20 +:t 2AP+ + 3SO~- + 14H20. (Le sulfate d'alumine chimiquement pur contient 18 molecules d'eau de cristalli-sation, mais le sulfate d'alumine technique n'en renferme que 14.) Les ions aluminium reagissent avec les ions hydroxyde dont la presence est due a l'alcalinite naturelle de l'eau; si celle-ci n'etait pas suffisante, on y remedie-rait en ajoutant de la chaux, Ca(OH)2, ou du carbonate de sodium, Na2C03 Dans les trois cas, il y a formation d'hydroxyde d'aluminium:

1. Al2(S04) 3 + 3Ca(HC03h +:t 2Al(OH)3 + 3CaS04 + 6C02 2. Al2(S04) 3 + 3Ca(OH)2 +:t 2Al(OH)3 + 3CaS04 3. Al2(S04) 3 + 3Na2C03 + 3H20 +:t 2Al(OH)3 + 3Na2S04 + 3C02 Ces equations sont exactes du point de vue theorique, mais elles n'indi-

quent ni la quantite d'hydroxyde d'aluminium effectivement produite, ni la quantite de substances alcalines en jeu. A une eau determinee correspond un pH optimal pour la precipitation de l'hydroxyde d'aluminium. Il s'agit done de determiner queUes sont ces conditions optimales, compte tenu des observations qui suivent.

On constate que les reactions 1 et 3 produisent du gaz carbonique. Cela peut constituer un avantage quand il s'agit d'eaux colorees pauvres en


substances minerales, traitees par coagulation a pH faible. De toute ma-niere, lorsqu'on utilise la reaction 3, on peut ajouter un supplement de car-bonate de sodium pour eliminer le gaz carbonique. On voit immediatement, en comparant les trois reactions, qu'il y a interet a utiliser la chaux, moins couteuse, pour ajuster le pH.

Pour passer du langage des equations chimiques au langage courant, on dira que ces reactions sont reversibles; dans ces conditions, si l'on introduit trop ou trop peu de substances alcalines, on provoque la formation de sels complexes d'aluminium, acides ou basiques, solubles, contrairement a l'hydroxyde d'aluminium qui est insoluble. Aux valeurs elevees du pH, par exemple, l'hydroxyde d'aluminium s'ionise en donnant des aluminates solubles, sels de l'acide Al(OH)O ou de !'anhydride Al20 3 ; si la valeur du pH se situe dans la zone acide, il donne des composes basiques tels que [Al(OH)]2+ + 20H-. Ce dernier compose reagit a son tour avec l'ion sulfate provenant du sulfate d'alumine pour former du sulfate basique soluble Al(OH)S01. Ce qui importe, en !'occurrence, c'est que les composes formes sont beaucoup plus solubles que celui que l'on voulait obtenir, l'hydroxyde d'aluminium.

Cependant, les reactions normales font precipiter de tres fines particules d'hydroxyde d'aluminium, qui sont porteuses d'une charge positive; elles se repoussent done l'une l'autre et, par suite, ne coaguleraient pas, n'etait la presence des ions sulfate negatifs qui les neutralisent, provoquant ainsi la precipitation et la coagulation de l'hydroxyde d'aluminium sous la forme d'un floc d'alumine . Ces reactions sont sensibles au pH eta la teneur de l'eau en substances minerales. Ainsi, lorsqu'elle est traitee par le sulfate d'aluminium et par la chaux, l'eau distillee, qui ne contient pas de substance minerale, donne une coagulation optimale a pH 5,5, point auquell'hydroxyde d'aluminium est le moins soluble (environ 0,3 ppm); la precipitation atteint done son maximum a cette valeur du pH. Toutefois, les eaux naturelles sont sensibles a la presence d'ions m\gatifs, tels que les ions sulfate SOl-, qui elargit la gamme des valeurs du pH ou la coagulation se fait bien du cote de la zone acide, tandis que celle d'ions positifs, tels que lesions calcium (Ca2+) elargit la gamme efficace du cote de la zone alcaline: en effet, la charge dont l'hydroxyde d'aluminium colloidal est porteur s'inverse a pH 7,0 (de positive elle devient negative) de sorte qu'aux valeurs superieures du pH, l'hydroxyde d'aluminium est precipite par l'ion calcium positif.

Quant aux substances colloi:dales colorees, qui sont chargees d'electricite negative, c'est dans la zone acide, aux valeurs de pH allant approximati-vement de 4, 4 a 6,0 qu'elles coagulent le mieux, parce que lesions aluminium positifs fournis par la dose de sulfate d'alumine introduite dans l'eau neutra-lisent ces colorants colloi:daux negatifs. Par consequent, ce n'est pas par for-mation d'un floc d'alumine ( ou hydroxyde d'aluminium) que s'effectue la coa-gulation des matieres colorantes colloi:dales. De fait, aux valeurs peu elevees du pH auxquelles on opere pour eliminer les matieres colorantes, il n'y a


pas formation d'hydroxyde d'aluminium, mais bien de composes complexes des matieres colorantes et de !'aluminium, selon le processus que l'on vient d'indiquer. Une fois que la coagulation d'eaux fortement colorees a ete reali-see, a de faibles valeurs du pH, il peut done etre necessaire de proceder a une deuxieme operation - savoir l'adjonction de chaux a !'effluent des bassins primaires ou le produit complexe issu des matieres colorantes s'est depose apres floculation- afin d'elever le pH et de precipiter !'aluminium restant, sous forme de floc d'alumine, dans les bassins secondaires. On se reportera au chapitre 12 pour toutes indications sur les autres procedes a adopter quand l'eau contient du fer en meme temps que des matieres colorantes.

En raison des rapports complexes entre les produits chimiques introduits dans l'eau traitee et les constituants de cette eau, la temperature de l'eau, la duree et.l'intensite de !'agitation, il est pratiquement impossible de deter-miner, a partir des seuls resultats d'une analyse de l'eau, la dose de reactif necessaire. Par suite, dans la pratique, c'est au moyen de l'essai en becher ou essai de coagulation et de floculation, decrit dans le supplement (p. 348), qu'on determine, par ti:Honnement, la dose de coagulant la plus efficace, done la plus economique, pour la duree et l'intensite d'agitation choisies comme etant les plus proches de celles de !'installation dont on s'occupe.

Le temps a reserver a la coagulation initiale, suivie de la floculation, est lie a la dose de coagulant requise et au degre de !'agitation, des doses assez faibles etant efficaces pourvu que l'on augmente la duree de !'agitation et son intensite. Vu que cette duree et cette intensite sont habituellement determinees par les caracteristiques de !'installation, c'est la dose de reactif que l'on modifie pour tenir compte des variations de la temperature, de la turbidite, de la coloration, du pH et des autres caracteristiques de l'eau.

Coagulants

On trouvera ci-apres des indications detaillees sur la coagulation de l'eau par divers produits chimiques. L'annexe 2 (p. 289) ou les proprietes de ces reactifs sont presentees sous forme de tableau synoptique facilitera les comparaisons.

Coagulants au sulfate d'alumine

Sulfate d' alumine so/ide Le sulfate d'alumine technique pese 480 kg/m3 On le trouve, a l'etat

sec, en masses cristallines ou en poudre plus ou moins grossiere. C'est un sel acide, done corrosif pour la plupart des metaux. Ils se dissout bien dans l'eau et il est d'utilisation facile en solution ou a l'etat sec.

Les reactions entre le sulfate d'alumine et les constituants naturels des diverses categories d'eau dependent de nombreux facteurs, de sorte qu'il est


impossible de determiner exactement la quantite de sulfate d'alumine qui reagira avec une quantite donnee de substances alcalines naturellement presentes dans l'eau, ou de chaux ou de carbonate de sodium ajoutes a l'eau. A titre d'indicaticin generale, cependant, on peut indiquer que theorique-ment:

1 ppm de sulfate d'alumine reagit avec 0,51 ppm de substances alcalines naturelles (en CaC03); 0,33 ppm de chaux vive a 85% (en CaO): 0,39 ppm de chaux eteinte a 95% (en Ca (OH)2); 0,54 ppm de carbonate de sodium.

Les concentrations indiquees ci-dessus pour les substances alcalines ajoutees a l'eau sont approximativement celles qui sont necessaires, avec le sulfate d'alumine, pour la formation d'un floc d'hydroxyde d'aluminium, si l'on ne modifie pas I'alcalinite de l'eau traitee; autrement dit, l'eau traitee par 1,0 ppm de sulfate d'alumine et 0,39 ppm de chaux eteinte, ou 0,54 ppm de carbonate de sodium, sera approximativement de meme alcalinite que I'eau brute. Si l'on n'ajoute pas de substance alcaline, l'acidite du sulfate d'alumine a 1 ppm abaissera l'alcalinite naturel!e de l'eau brute de 0,51 ppm environ. Cette diminution de l'alcalinite naturelle est souhaitable dans la plu-part des cas (l'intervalle des pH convenant ala coagulation des eaux troubles etant compris entre 5,7 et 8,0). En fait, il peut etre necessaire d'ajouter de I'acide sulfurique s'il s'agit d'une eau fortement coloree et si le sulfate d'alu-mine ne suffit pas pour ramener le pH au point voulu (l'intervalle des valeurs de pH dans lequel on obtient la coagulation des eaux tres colorees allant de 4,4 a 6,0). C'est done a l'eau filtree que I' on ajoutera la dose de substances alcalines necessaire pour eviter la corrosion, dose qui depend de la dose de sulfate d'alumine employee mais qui n'est pas rigoureusement determinee par elle.

Sulfate d' alumine en solution Les installations de traitement des eaux situees assez pres d'une usine

productrice de sulfate d'alumine pour que le transport de ce produit par camion soit justifie peuvent avoir interet a l'acheter en solution plut6t que sous forme de cristaux. Ces solutions contiennent de 5,8 % a 8,5 % d'alu-mine hydrosoluble, contre 17 % pour la forme cristallisee, mais elles coutent moins cher et se pretent bien au transport, a la manutention et au stockage, pourvu qu'on utilise un materiel acido-resistant tel que cuves et canalisa-tions d'acier inoxydable ou doublees interieurement de caoutchouc. Le choix de la forme liquide ne presente guere d'avantage s'il s'agit de petites installa-tions ou si le transport par camions, ou camions-citernes, n'est pas a la fois facile et economique.


Acide su(furique L'emploi de l'acide sulfurique en tant qu'adjuvant du traitement coagu-

lant par le sulfate d'alumine d'une eau douce coloree est interessant lorsqu'il est moins coilteux, pour amener le pH ala faiblevaleur requise, d'utiliser l'acide que d'employerunedose equivalente de sulfate d'alumine. C'estainsi, parexem-ple, qu'avec une eau polluee par les dechets d'une fabrique de papier, il fallait des doses de sulfate d'alumine allant de 68 a 85 ppm pour obtenir une bonne coagulation, a une valeur optimale du pH de 5,8, trouvee par !'experience. On a obtenu la meme valeur du pH et une coagulation satisfaisante, avec 40 ppm de sulfate d'alumine plus 14 ppm d'acide sulfurique. On a constate par la suite que la prechloration de cette eau elevait la valeur optimale du pH a 6,2 environ, en meme temps qu'elle elargissait l'intervalle des valeurs de pH efficaces, ce qui simplifiait le controle de I' operation. De surcroit, on econo-misait le coilt de l'acide sulfurique et on diminuait la dose de carbonate de sodium qu'il etait ensuite necessaire d'ajouter pour eviter la corrosion. Cependant, on utilisait a !'occasion l'acide sulfurique pour coaguler l'eau, quand les essais de laboratoire en montraient !'interet. On peut citer comme autre exemple de I' a vantage de la coagulation en presence d'acide sulfurique, un cas ou 3,4 ppm d'acide sulfurique ont permis de diminuer de 8,5 ppm la dose de sulfate d'alumine a ajouter a une eau coloree relativement douce.

La concentration habituelle de l'acide sulfurique du commerce est de 66 Baume, ce qui equivaut a 93 %- Le produit est fourni en touries de verre de 40 litres ou en filts de 25 a 250 kg. L'acide sulfurique concentre peut etre conserve dans des reservoirs de fer et amene par des conduites de fer forge, mais l'acide dilue, qui est tres corrosif, doit etre conserve dans des recipients en terre vernissee, ou dans des reservoirs d'acier doubles interieurement de caoutchouc, par exemple.

Pour diluer l' acide sulfurique, il convient de le vzrser tres lentement dans l'eau; ne jamais verser l'eau dans l'acide, car on risquerait de provoquer des projections tres dangereuses.

On peut se servir d'acide sulfurique dilue, a condition d'utiliser des doseurs resistant a la corrosion, comme ceux qui ont ete mis au point pour les solutions d'hypochlorite.

En resume, l'acide sulfurique peut etre utilise comme adjuvant du sulfate d'alumine pour coaguler les eaux colorees lorsqu'il faut obtenir de faibles valeurs du pH, car son emploi permet alors de meilleurs resultats tout en abaissant la depense totale en reactifs.

Aluminate de soude

L'aluminate de soude resulte de la stabilisation de l'oxyde d'aluminium par la soude caustique. On !'utilise comme coagulant non pas seul mais associe au sulfate d'alumine pour obtenir des resultats definis. Ainsi, le sul-


fate d'alurnine seul ne coagule pas certaines eaux tres froides; on peut y remedier en ajoutant au sulfate d'alurnine 3,4 ppm d'alurninate de soude. Ce coagulant est egalement employe dans le procede de la double coagula-tion des eaux tres colorees, qui consiste a ajouter a l'eau, avant sa pene-tration dans le bassin primaire, soit du sulfate d'alumine seulement, soit du sulfate d'alurnine et de l'acide sulfurique, pour obtenir la coagulation dans l'intervalle voulu des valeurs du pH, qui est etroit (4,4-5,0). Toutefois ce traitement a une consequence facheuse, la presence dans l'eau de sedimen-tation d'alumine soluble en trop forte concentration; on ajoute done de !'aluminate de soude, substance alcaline et, s'il y a lieu, de la chaux pour elever le pH, a 6,5 par exemple. Ce traitement secondaire provoque la for-mation d'un floc d'hydroxyde d'aluminium, qui se depose dans le deuxieme bassin de sedimentation. L'aluminate de sonde trouve une troisieme utilisa-tion dans l'adoucissement de l'eau par le procede chaux-soude; il se forme un floc d'aluminate de calcium insoluble qui coagule le carbonate de calcium et l'hydroxyde de magnesium provcnant des reactions d'adoucissement.

On peut se procurer !'aluminate de sonde soit en solution, soit a l'etat solide; pour l'introduire dans l'eau, on peut se servir des doseurs courants. Ce produit est d'un prix eleve, mais il n'en faut que de faibles doses, si bien que son emploi reste econornique quand les conditions locales s'y pretent.

Silice activee

L'emploi de la silice activee, joint a celui du sulfate d'alumine, permet I' obtention rapide d'un floc volumineux et lourd. La silice activee sert aussi, seule ou associee au sulfate d'alumine ou au sulfate ferrique, a coaguler le carbonate de calcium pour adoucir l'eau. La silice activee se prepare, selon les cas, en faisant agir sur une solution etendue de silicate de sodium l'un des produits suivants: acide sulfurique, solution de sulfate d'alumine, sulfate d'ammonium, chlore, bicarbonate de soude ou gaz carbonique. Toutes ces reactions doivent etre controlees tres soigneusement afin que l'alcalinite du silicate de sodium ne soit neutralisee qu'en partie et qu'on obtienne la silice colloidale dont on a besoin sans qu'il y ait formation d'un gel ( orthosilicate ). On prend, par exemple, du silicate de sodium du commerce a 41 Baume 1 (28 % de Si02) et on l'etend avec de l'eau, dans le rapport l : 20, c'est-a-dire de maniere que la concentration finale en SiO" so it de I ,5 % environ. Pour diminuer l'alcalinite de cette solution diluee, on I'additionne (tout en agi-tant) d'une solution d'acide sulfurique a 1 partie d'acide concentre pour 170 parties d'eau. On continue a agiter pendant deux heures, puis on dilue la solution avec de l'eau pour atteindre la proportion de 2 parties de

1 Sur l'echelle Baume des an~ometres pour Iiquides plus denses que l'eau, 0"' correspond a l'eau pure et 15o a une solution de sel a 15 ~{:. La densire est donnee par la formule

145 D~---145-n

oll n represente le nombre de degres Baume.

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solution pour 5 parties d'eau. L'emploi de sulfate d'ammonium au lieu d'acide sulfurique simplifie !'operation et permet de preparer des solutions plus concentrees.

On peut egalement obtenir la silice activee par reaction entre des solu-tions etendues de Sulfate d'alumine et de silicate de sodium. A cette fin, on melange 4 parties d'une solution de sulfate d'alumine a 1 % et 1 partie d'une solution de silicate de sodium a 1 %. II n'est pas necessaire de laisser reposer. Le melange obtenu peut etre utilise seul ou, a dose plus faible, comme adjuvant de la solution habituelle de sulfate d'alumine, que l'on introduit separement.

On fabrique aux Etats-Unis des doseurs continus de silicate de sodium et de chlore pour preparer la silice activee, que I' on ajoute a l'eau brute avant ou apres la solution habituelle de sulfate d'alumine afin d'accelerer la lo-culation.

La dose de silice activee necessaire depend des caracteristiques de l'eau brute et de la methode de preparation adoptee. On peut melanger une solu-tion de silice activee ala solution habituelle de sulfate d'alumine, puis intro-duire le melange dans l'eau, en diminuant un peu la dose; dans d'autres cas, la dose de silice activee sera introduite directement dans l'eau et pourra n'etre qu'une fraction de la dose de sulfate d'alumine introduite separement. De toute maniere, le procede et les doses les plus efficaces sont determines par des essais en becher, la silice activee jouant, par rapport au sulfate d'alumine, le role d'accelerateur de coagulation.

L'emploi de la silice activee comme adjuvant, pour obtenir un floc stable et lourd, donne des resultats particulierement interessants quand la basse temperature de l'eau gene la coagulation ou quand il faut concilier !'obtention d'un floc particulierement lourd avec une forte vitesse d'ecoule-ment du trop-plein en surface, comme c'est le cas, par exemple, pour les bassins fonctionnant sur le principe du contact des solides en suspension, expose au chapitre 6. En revanche, le traitement par la silice activee est assez delicat et demande generalement a etre conduit par des specialistes. On peut obtenir des renseignements sur ce procede aupres des fournisseurs de silicate de sodium et des fabricants de distribtJteurs de reactifs ou de chlorometres.

FlocuJants a base de fer

Sulfate ferreux Le sulfate de fer(II), couperose verte ou vitriol vert, est un compose

acide se presentant sous forme de cristaux, que l'on peut se procurer en sacs on en fUts, ou que l'on transporte en vrac. L'eau naturelle a une alcali-nite et un pH trop faibles pour donner avec le sulfate ferreux le floc d'hy-droxyde de fer que l'on veut obtenir: en effet, cette reaction comporte une

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oxydation par !'oxygene dissous dans l'eau, oxydation qui ne se produit pas quand la valeur du pH est inferieure a 8,5. Il faut done ajouter de la chaux au sulfate ferreux pour obtenir la coagulation. On n'utilise pas la couperose verte pour traiter les eaux tres colorees, dont la coagulation est optimale lorsque le pH est inferieur a 6. Mais le sulfate ferreux et la chaux constituent un coagulant tres actif utilise dans les procedes d'adoucissement par la chaux et le carbonate de soude et dans la coagulation du fer et du manga-nese (voir chapitre 12). La concentration de chaux necessaire est de l'ordre de 0,27 ppm pour 1 ppm de sulfate de fer(II). En regie genera1e, 1e floc forme est plumeux et fragile, mais sa densite est elevee.

Bien que le sulfate ferreux soit un sel acide, on peut, sans difficulte, uti-liser pour l'introduire dans l'eau les doseurs de solutions ou de produits sees; mais il est hygroscopique, si bien qu'il a nettement ten dance a former une croilte dans les tremies des doseurs de produits sees.

Chlorosulfate de fer

L'oxydation du sulfate de fer(II) par !'oxygene en solution aqueuse dans les conditions indiquees plus haut n'a lieu qu'a pH excedant 8,5 et, de prefe-rence, superieur a 9. On peut toutefois utiliser le chlore, qui reagit avec le sulfate ferreux queUe que so it la valeur du pH; il se forme du sulfate de fer (III) et du chlorure de fer(III), qui agissent comme coagulants. Theorique-ment, les quantites intervenant dans la reaction sont dans la proportion de 1 partie de chlore pour 7,8 parties de sulfate ferreux. On ajoute d'ordinaire un exces de chlore afin d'avoir une reaction complete et de desinfecter l'eau traitee. La coagulation au chlorosulfate de fer convient done particuliere-ment bien aux cas oi1 la prechloration est necessaire; la souplesse de ce procede, qui pennet d'obtenir la coagulation de l'eau dans un large inter-valle de pH, constitue un avantage supplementaire. Comme le sulfate fer-reux est plus facile a utiliser dans les doseurs que les sels ferriques, on peut se servir des appareils courants.

Suzfate ferrique

Le sulfate de fer(III) est un coagulant mis en vente sous forme de pro-duit anhydre que l'on peut transporter et conserver en barils de bois. Il se dissout tres facilement dans une assez petite quantite d'eau chaude, de sorte qu'avec les doseurs ordinaires il faut utiliser un bac de dissolution special ou I' on fera dissoudre 1 partie de sulfate ferrique dans 2 parties d'eau (vjv), pour obtenir une solution a 40 ~~environ, soit 416 g;'l.

Le sulfate de fer(III) reagit avec 1es substances alcalines naturelles de l'eau, ou avec la chaux ajoutee pour augme-nter l'alealinite, en formant un floc d'hydroxyde ferrique. Il n'y a pas de reaction intermediaire d'oxydation

72 TECHNIQUES ET CONTROLE DU TRAITEMENT DES EA UX

comme c'est le cas lorsqu'on utilise le sulfate ferreux. L'alcalinite naturelle, ou la dose de chaux a employer, varie selon les eaux. Theoriquement

1 ppm de sulfate de fer(III) reagit avec: 0,75 ppm de substances alcalines naturelles (en CaC03), ou 0,58 ppm de chaux eteinte a 95 %-

Chlorure ferrique Le chlorure de fer(III) se trouve dans le commerce en solution, en

cristaux et anhydre. La solution concentree est tres corrosive; il faut done la transporter soit en camions-citernes doubles interieurement de caout-chouc, soit en touries de verre. Sa concentration varie selon la temperature de 31 % a 45 % pjp. La forme cristallisee contient 65 % pjp de chlorure ferrique; elle est fournie en barils d'une contenance d'environ 198 kg. Le chlorure ferrique anhydre est exempt d'eau de cristallisation; il est livre en fUts d'acicr contenant 45 kg. Le produit est sans action corrosive sur les fUts a condition qu'il reste sec. Les fUts doivent done etre hermetiquement clos jusqu'au moment de l'emploi de leur contenu, dont il faut faire dissoudre la totalite en une seule fois dans l'eau.

Le chlorure ferrique reagit avec les substances alcalines naturelles de l'eau, ou avec Ia chaux d'addition, en donnant un floc d'hydroxyde de fer(III). lei encore, la concentration requise en substances alcalines naturelles ou en chaux varie, mais la reaction demande approxirnativement:

1,0 ppm de chlorure ferrique pour 0,92 ppm de substances alcalines naturelles (en CaC03); 0, 72 ppm de chaux eteinte a 95 %.

Resume

En resume, le chlorosulfate de fer, le chlorure ferrique et le sulfate fer-rique donnent des resultats semblables si l'on compare lesteneurs en fer des doses utilisees; toutefois, aux faibles valeurs du pH qu'exige la coagulation des eaux tres colorees, le sulfate ferrique est en regie generale un meilleur coagulant que le chlorure ferrique parce que l'action de l'ion sulfate, contrai-rement a celle de l'ion chlore, s'exerce dans le sens voulu. Dans ces procedes, comme dans la coagulation par le sulfate d'alumine, le floc - ici l'hydro-xyde ferrique - charge positivement, adsorbe les bacteries et les particules chargees negativement, auxquelles l'eau doit sa couleur et sa turbidite. Il convient cependant de relever brievement quelques differences entre le sul-fate d'alumine et les coagulants a base de fer(III):

1. L'hydroxyde de fer(III) se forme a de faibles valeurs du pH, de sorte que la coagulation est possible, avec le sulfate ferrique, a des pH qui peuvent descendre jusqu'a 4,0 et avec le chlorure ferrique jusqu'a 5,0.


2. L'hydroxyde de fer(IJI) est insoluble dans un intervalle de pH plus large que ne I' est l'hydroxyde d'aluminium- reserve faite pour la partie de l'echelle comprise entre 7,0 et 8,5. Cependant, le chlorosulfate de fer a ete utilise avec succes meme dans cette partie de l'echelle.

3. Le floc forme par les coagulants a base de fer(III) est plus lourd que le floc d'alumine.

4. Le floc d'hydroxyde de fer(III) ne se redissout pas aux valeurs elevees du pH.

5. Les coagulants a base de fer sont utilisables pour eliminer la colora-tion de l'eau aux valeurs elevees du pH qu'exigent la deferrisation, la deman-ganisation et I'adoucissement de l'eau.

Argilt>

La bentonite, la terre a foulon et d'autres argiles adsorbantes ont ete assez souvent utilisees ces dernieres annees comme adjuvants de la coagu-lation. On ne peut donner de renseignements precis sur les cas ou il y a interet a utiliser l'argile, sur les doses requises, etc., faute de donnees suffi-santes sur les diverses argiles et sur leur reaction dans les differentes catego-ries d'eaux. II apparait cependant que !'argile facilite la coagulation d'eaux relativement claires en fournissant des particules en suspension autour des-quelles peut se former le floc. Certaines argiles gonflent dans l'eau et donnent un floc meme lorsqu'elles sont utilisees seules ou avec une dose reduite de coagulant; leur emploi permet done d'obtenir une meilleure coagulation et de reduire le cout des reactifs. Ainsi, une dose de 10 ppm de bentonite et de 10 ppm de sulfate d'alumine donne parfois de meilleurs resultats qu'une dose plusieurs fois superieure de sulfate d'alumine sans argile. II est done indique de faire un essai de traitement par l'argile quand on rencontre des difficultes pour obtenir la coagulation d'eaux relativement claires.

Certaines argiles adsorbent les substances qui donnent a l'eau gout et odeur, et notamment les substances huileuses, de sorte qu'elles peuvent jouer un role utile dans le traitement des eaux polluees par des dechets industriels.

Calcite ou blanc de Meudon

Dans les regions ou l'on ne trouve pas dans le commerce d'argile absorbante, on trouve parfois du carbonate de chaux en poudre. On peut accelerer la coagulation d'eaux froides et douces, de faible turbidite, en y ajoutant, a proximite du point ou l'on introduit le sulfate d'alu-mine, 20 ppm environ de ce carbonate ou calcite. La poudre fournit de nombreux noyaux qui amorcent la floculation. Chaque granule de la poudre finit par se dissoudre dans les eaux corrosives, mais reste a l'etat


solide pendant la periode initiale - apres quoi, en se dissolvant au sein du floc, il fournit un apport d'alcalinite, agissant ainsi dans le sens des processus tant physiques que chimiques qui contribuent a la formation du floc.

Le carbonate de calcium en poudre s'achete sous le nom de calcite ou de blanc de Meudon , terme employe dans l'industrie du batiment. Il est facile a manipuler, a stocker et a introduire dans l'eau. La dose neces-saire pour obtenir une meilleure floculation n'est pas en relation directe avec l'alcalinite de l'eau; on la determine par l'essai en flacons. Il faut en premier lieu determiner par un essai la meilleure dose de sulfate d'alumine; on introduit ensuite dans chaque flacon cette dose optimale, puis on ajoute des doses de calcite de plus en plus elevees en passant d'un flacon a l'autre, afin de determiner la dose de calcite qui produit le floc qui sedimente le plus rapidement. On peut supprimer la dose de calcite quand la turbidite de l'eau est assez elevee pour donner un floc lourd par addition de sulfate d'alumine seul; en revanche, il peut y a voir interet a augmenter la dose de calcite dans les bassins fonctionnant suivant le principe du contact des particules solides, en raison de la concentration relativement elevee du floc dans la couche de boues, qui doit etre su:ffisamment lourde pour que la sedimentation s'effectue dans le courant ascendant qui entraine l'eau vers les deversoirs. On ajoute habituellement le carbonate de calcium apres le sulfate d'alumine, mais dans certains cas le melange intime de la solution de sulfate d'alumine et du carbonate de calcium en suspension aqueuse avant leur introduction dans l'eau a traiter a deja donne de bons resultats.

Les accelerateurs de coagulation

De grands progres ont ete realises- et se poursuivent- dans le domaine des accelerateurs de coagulation produits par un certain nombre de fabri-cants qui ont fait breveter leurs formules. Ce sont des adjuvants efficaces de la coagulation par le sulfate d'alumine, meme a des doses comprises entre 0,5 et 4 ppm. La floculation se fait mieux, le temps de sedimentation est plus court et la filtration est plus rapide. Ces produits ne se trouvent cepen-dant pas sur to us les marches: il faudra done qu'ils beneficient d'une meil-leure distribution et que !'experience ait fixe les regles pratiques de leur emploi pour qu'on puisse en envisager ]'utilisation courante dans le monde en tier.

Substances alcalines

Carbonate de soude

Le carbonate de soude anhydre est une poudre blanche tres hydro-soluble; il n'est done pas difficile de l'introduire dans l'eau a traiter. On ]'utilise quand l'alcalinite naturelle de l'eau n'est pas suffisante pour que la


reaction s'effectue avec le coagulant; on s'en sert aussi pour reduire la durete non carbonatee de l'eau. Les solutions de ce produit n'obstruent pas les canalisations, ni les orifices des appareils de dosage et, a la difference des suspensions de chaux, ne demandent pas a etre agitees une fois preparees. La reaction entre le sulfate d'alumine et le carbonate de soude donne envi-ron deux fois moins de gaz carbonique que la reaction entre les substances alcalines naturelles de l'eau et le sulfate d'alumine. Il n'y a pas formation de gaz carbonique si l'on introduit un exces de carbonate de sodium, car cet exces se combine au gaz carbonique pour donner du bicarbonate de sodium. Ainsi, l'emploi du carbonate de sodium est un moyen efficace d'obtenir l'alcalinite artificielle necessaire a certaines installations de filtration, ce qui en fait !'interet malgre le cout de ce produit, qui est sensiblement trois fois plus eleve que celui de la quantite correspondante de chaux.

Le carbonate de soude du commerce est generalement assez pur, mais il convient de specifier a la commande que la teneur du produit en carbonate de sodium doit etre d'au moins 98 %. Il faut evidemment utiliser 102 kg environ de carbonate de soude du commerce pour etre sur d'introduire dans l'eau 100 kg de carbonate de sodium.

Chaux vive

La chaux vive, ou oxyde de calcium, peut egalement etre utilisee avec le sulfate d'alumine ou avec le sulfate ferreux pour alcaliniser l'eau et pour l'adoucir lorsqu'il y a lieu. Selon les qualites de la chaux vive, la teneur en oxyde de calcium varie de 75 %a 99 %; il faut done que les services d'exploi-tation des installations de traitement connaissent la qualite de la chaux qu'ils utilisent, pour determiner les doses a appliquer. Les calculs presentes dans cette monographie supposent que la chaux vive employee est a 85 % d'oxyde de calcium. Il faut en effet utiliser une chaux riche en calcium, malgre son cout eleve, en raison de la facilite avec laquelle elle s'hydrate.

II convient de proceder a cette hydratation avec le plus grand soin, car les resultats du traitement de l'eau dependent, dans une large mesure, de la maniere dont cette operation est conduite. Elle doit etre faite dans des bacs speciaux, avec le minimum d'eau pour maintenir une temperature elevee pendant la duree de !'operation. Dans les meilleures conditions, il faut 15 a 30 min, mais les chaux de mauvaise qualite demandent parfois beaucoup plus de temps. On dilue ensuite la chaux eteinte avec de l'eau et on conserve le produit dans un bac a solution. L'hydroxyde de calcium resultant de !'operation etant peu soluble, ce qu'on appelle solution, ou eau de chaux, est en realite une suspension du reactif, dont il faut assurer !'agitation conti-nue pour etre sur de son homogeneite. L'eau qui sert a diluer !a chaux eteinte do it etre fro ide, car !' hydroxyde de calcium est plus soluble dans !' eau froide que dans l'eau chaude. Par suite de rinsolubilite de la chaux en suspen-sion, les reservoirs, boites de distribution et conduits des appareils doseurs


doivent etre frequemment nettoyes pour en prevenir !'obstruction. Il ne faut pas mettre un execs de chaux afin d'eviter !'obtention d'une eau a reaction caustique et la formation de depots sur les grains de sable des filtres, dans le reservoir d'eau traitee et dans les canalisations du reseau de distribution.

Chaux eteinte

La chaux eteinte, ou hydratee, egalement designee sous le nom d'hydroxyde de calcium, est une poudre blanche qui resulte de l'hydratation de la chaux vive par l'eau ou l'humidite de l'air. On peut se procurer ce produit, livre en quantites relativement petites, dans des sacs de papier ou de toile. II ne se deteriore pas par stockage, ne demande aucune hydratation complementaire et contient moins d'impuretes que la plupart des chaux vives. On peut le melanger directement dans les bacs de dissolution et l'intro-duire par les boites de distribution dans l'eau a traiter; on peut aussi l'appli-quer a l'aide des doseurs de produits sees. Lorsqu'on en applique une suspen-sion au moyen d'un doseur de produits liquides, il convient de prendre les memes precautions que celles qui ont ete indiquees precedemment au para-graphe intitule Chaux vive.

On trouve dans le commerce diverses qualites de chaux eteinte dont la teneur varie entre 80 % et 99 % d'hydroxyde de calcium. Les calculs presentes dans cette monographic supposent l'emploi de chaux eteinte a 95 % d'hydroxyde de calcium. La chaux eteinte etant d'un maniement facile, c'est elle qu'on utilise de preference dans les petites stations d'epuration, ou la chaux sert d'appoint pour augmenter l'alcalinite de l'eau. Mais dans de nombreuses installations d'adoucissement et dans les grandes installations de filtration c'est la chaux vive qu'on utilise, parce qu'elle coute moins cher.

Le rapport d'alcalinite entre l'oxyde de calcium pur (CaO) et l'hydroxyde de calcium pur [Ca(OH)2] est de 1 : 1,32. II s'ensuit qu'entre l'alcalinite de la chaux vive a 85% de CaO, et celle de la chaux eteinte a 95 ~~de Ca(OHh le rapport est de

1 1,32 0 85 . 0 95 = 1,18 : 1,39 ' ,

Pour plus de commodite dans la suite des calculs, on peut prendre comme unite d'alcalinite celle de l'hydroxyde de calcium a 95 %- Le facteur de conversion x a utiliser sera alors donne par la relation

1,18 : 1,39 = X : 1,00 d'ou x = 0,849

Done, 0,849 partie de chaux vive a 85 % correspond a I partie de chaux eteinte a 95 %- Pour calculer la quantite de chaux vive a 85 % equivalant a


une quantite donnee de chaux eteinte a 95 %, il suffira done de multiplier cette derniere quantite par 0,849.

Exemple : Si la quantite de chaux eteinte intervenant dans la reaction avec une dose determinee de sulfate d'alumine est de 2,35 ppm, queUe sera la quantite equivalente de chaux vive?

Solution : 2,35 x 0,849 = 1,99 ppm de chaux vive a 85 %.

De meme, en prenant pour base de calcul1a proportion Ca(OH)2 : CaO 1,0 : 0,757, on obtient le rapport selon lequel 1,00 partie de chaux vive

a 85% correspond a 1,18 partie de chaux eteinte a 95 ~~-Exemple: Si la quantite de chaux vive intervenant dans la reaction avec

une dose determinee de sulfate d'aluminium est de 3,15 ppm, queUe sera la quantite equivalente de chaux eteinte a 95 %?

Solution: 3,15 x 1,18 = 3,72 ppm de chaux eteinte a 95 %-

Les proprietes de ces substances alcalines sont indiquees dans le tableau recapitulatif de l'annexe 2.

Manutention et stockage des produits chimiques

Stockage

Les types de recipients qui servent au transport et au stockage des pro-duits chimiques utilises dans les traitements de coagulation sont indiques a l'annexe 2. Les expeditions en vrac par wagons ou par camions speciaux sont economiques pour les grandes installations a condition que le materiel de stockage soit place en contrebas des voies de dechargement (ce qui permet d'y deverser les produits chimiques directement) ou que l'on dispose de courroies convoyeuses pour les amener jusqu'a des tremies surelevees. Dans ces grandes installations, le procede le plus commode consiste a utiliser des transporteurs pneumatiques: la pression atmospherique entraine le produit le long des tuyaux et canalisations jusqu'a des recipients couverts sureleves; l'air aspire dans ces recipients par le ventilateur est alors filtre pour le debar-rasser des poussieres.

Dans les petites installations, l'emploi de sacs d'une contenance de 50 kg facilite le transport, la manutention et le stockage; pour amener les sacs jus-

. qu'aux reserves elevees on peut utiliser de petits chariots a main qui sont pousses jusqu'aux monte-charges, hisses puis decharges sur le plancher des chambres de stockage. L'emplacement reserve a l'entreposage des produits chimiques a proximite des appareils d'alimentation peut suffire dans de petites installations; pourtant, meme dans ce cas, le stockage a sec d'un camion de produits chimiques justifie !'utilisation de chambres de stockage separees. Si I' on place des tremies a fond conique sous les magasins ou sont


stockes des sacs de produits chimiques, il est facile de vider les sacs par des ouvertures situees au-dessus des tremies et munies d'un tamis. Le tamis retient les impuretes de relativement grande dimension que contiennent les produits chimiques, ce qui dimii:me les risques d'obstruction des appareils distributeurs. Les tremies elles-memes doivent etre situees au-dessus des distributeurs. II convient d'utiliser des raccords etanches ala poussiere mais souples pour mettre le fond des grandes tremies en communication avec les tremies de plus petite dimension des distributeurs de reactif. Des obturateurs installes au fond des grandes tremies permettent de n'introduire que la quan-tite voulue de produit chimique dans les tremies des distributeurs. Les petites installations peuvent utiliser des moyens variant suivant les cas pour appor-ter les sacs de produits chimiques, qui seront ensuite vides directement dans les disttibuteurs.

Les installations doivent toutes etre munies de bacs-bascules. On peut se servir de bascules pour peser les sacs a mesure qu'on les vide dans les tremies des distributeurs; on peut encore placer une balance so us chacun des distribu-teurs, la diminution de poids etant relevee a des intervalles de temps deter-mines, ce qui indique la quantite de reactifintroduite dans l'eau pendant cet intervalle. Un autte procede consiste a monter les grandes tremies de telle maniere que leur poids soit transmis a des balances speciales qui le mesurent.

Bacs de dissolution

Dans beaucoup de petites installations, on juge preferable d'introduire le sulfate d'alumine so us forme de solution; toutefois, le fait qu'il existe maintenant des distributeurs de reactif sec, dont la capacite est petite et qui sont d'une utilisation commode, tend a generaliser l'emploi de ce genre d'appareil. Le sulfate d'alumine est dissous dans un bac special, muni d'un plateau perfore qui retient les noisettes ou les grains du produit. On envoie de l'eau en pluie sur le sulfate d'alumine jusqu'a dissolution totale. La solu-tion s'ecoule par gravite dans des reservoirs de plus grandes dimensions. On ajoute dans ces reservoirs la quantite d'eau necessaire pour obtenir une solution convenablement concentree.

Preparation de solutions

Lorsqu'on prepare une solution de concentration donnee, exprimee en pourcentage p/p, on commet souvent l'erreur de croire que la quantite de produit chimique necessaire est egale a ce pourcentage du poids de l'eau. (Voir a l'annexe lies calculs et tables a utiliser pour preparer les solutions.)

Comme on le fait observer a l'annexe 1, le meilleur procede pour pre-parer une solution de concentration definie n'est pas de prendre pour base le pourcentage qui exprime cette concentration, mais le poids de produit chimique par unite de volume d'eau. Si l'on fait dissoudre, par exemple,


3 kg de sulfate d'alumine dans une quantite d'eau suffisante pour obtenir 100 1 de solution, chaque litre de la solution contient 30 g de sulfate d'alu-mine; si done on en introduit un certain volume dans l'eau au moyen d'un distributeur de solutions, le poids de reactif ajoute a l'eau sera connu sans risque de confusion. Le tableau de l'annexe 1 n'est cependant pas depourvu d'utilite, parce que les solu bilites peuvent etre exprimees en pourcentage et que, dans les indications qu'ils donnent, beaucoup de manuels de traitement des eaux utilisent ce mode d'expression. II convient de noter cependant que l'annexe 2, extraite d'un ouvrage americain, indique la solubilite de divers produits chimiques en livres par gallon des Etats-Unis (lbjgal US), c'est-a-dire en poids par volume.

Reservoirs pour solutions

Les cuves de dissolution et les reservoirs de stockage des coagulants acides, tels que le sulfate d'alumine, doivent etre faits de bois, d'acier inoxy-dable ou de Duriron, selon 1es besoins, ou encore, s'il s'agit de cuves ou de reservoirs en acier ou en beton, etre doubles interieurement de matiere plastique, Fiberglas, caoutchouc, plomb ou asphalte. Les cuves et reservoirs doivent etre gradues, ce qui permet de mesurer le volume de la solution concentree et la quantite d'eau de dilution utilisee. Cela facilite egalement I' enregistrement de la quantite de solution prelevee en un laps de temps deter-mine, d'ou 1'on peut deduire la dose de reactif introduite dans l'eau par les distributeurs de solution. II faut toujours disposer de deux reservoirs au moins, dont la capacite doit etre largement suffisante pour le volume maximal de solution a introduire pendant le temps de travail d'une equipe, soit 8 h, de maniere qu'il n'y ait pas a preparer de solution trop souvent. Le debit des tubes de vidange doit etre largement calcule pour qu'il soit facile de nettoyer les cuves ou reservoirs et d'entrainer par chasse d'eau le residu insoluble vers le reseau d'egouts.

Di~tributeurs de reactif

De nombreuses entreprises fabriquent des distributeurs de reactif. Les caracteristiques et les dimensions de chaque appareil, avec le mode d'emploi et d'entretien, figment dans les 1ivrets d'instructions fournis par le fabricant. On peut repartir ces atJpareils en deux categories, suivant qu'ils distribuent le reactif sec ou en solution; chaque categorie comprend des appareils a commande manuelle, semi-automatique ou automatique.

Les distributeurs de solution peuYent etre des bacs a niveau constant, qui re

80 TECHNIQUES ET CONTROL DU TRAITEMENT DES EAUX

d'appareil est forme d'une cuve ou tournent des godets calibres qui emportent un volume reglable de solution. Ce type d'appareil convient particulierement bien ala distribution des suspensions de chaux car, en tournant, les godets verseurs et les palettes qui leur sont associees maintiennent la chaux en suspension.

Les appareils d'alimentation a sec peuvent consister en une tremie a fond conique munie a sa partie inferieure d'un dispositif permettant d'en retirer le reactif, tel que transporteur a vis a vitesse reglable, disque tournant ou mecanisme oscillant. On se sert aussi des vibrations provoquees par un electro-aimant alimente en courant alternatif pour obtenir un ecoule-ment controle du reactif: on modifie l'intensite de la vibration pour regler le debit. Enfin, il existe un autre type d'appareil comportant un transporteur a bande sous la tremie, et dont on determine le debit en modifiant la position et la vitesse de la bande. Dans l'un des appareils de ce type, une des extre-mites du mecanisme a bande est montee sur une balance, le dispositif per-mettant l'ajustement automatique du reglage pour assurer !'introduction d'un poids uniforme de reactif, ce qui s'oppose a !'alimentation reglee en volume qui caracterise les autres distributeurs. 11 est preferable d'utiliser les distributeurs gravimetriq ues, precisement parce qu'ils distribuent le reac-tif en poids et qu'ils sont gradues en fonction des unites memes dans les-quelles s'expriment les doses. Mais les distributeurs volumetriques, qui sont plus simples, sont habituellement moins onereux.

Les reactifs sees mesures au moyen de ces appareils tombent dans des bacs de dissolution ou, grace a une arrivee d'eau continue, se forme une solution concentree. Ces bacs doivent etre de capacite largement suffi.sante pour ne pas laisser s'echapper leur contenu lorsqu'il est maintenu dans l'etat d'agitation voulu pour que la solution et les eventuels residus solides soient continuellement entraines dans la canalisation de sortie.

A l'issue des distributeurs de solution, ou des' bacs de dissolution des distributeurs de produit sec, les tuyaux ou canalisations par ou s'ecoulent les solutions de reactif doivent etre en caoutchouc, en matiere plastique ou en plomb. Ils doivent etre soutenus pour ne pas s'affaisser en formant des boucles ou pourraient s'accumuler des residus insolubles et ou pourrait egalement se produire un desamorc;age par l'air. Une mesure efficace pour prevenir cet accident consiste a placer le tuyau dans une conduite en bois-seaux de 10 em environ de diametre, d'ou il est facile de l'extraire aux fins de reparation. On doit toujours s'efforcer d'installer les distributeurs de reactif aussi pres que possible du point d'alimentation en reactif.

Fonctionnement des distributeurs de reactif Vexpose general qui precede laisse de cote certains facteurs qu'il convient

d'etudier en fonction des conditions locales. Le sulfate d'alumine, par exemple, est un produit hygroscopique qui, stocke sous un climat tres


humide, forme des grumeaux. Le fait est de peu d'importance si l'on utilise des distributeurs de solution, mais la plupart des doseurs de produit sec sont conr.;us pour distribuer le sulfate d'aluminium en poudre ou en semoule fine. I1 faudra done avoir sous la main un petit broyeur que l'on utilisera en cas de besoin. Pour les autres produits chimiques, !'importance de cette caracteristique est indiquee dans l'annexe 2. En outre, s'il est hurnide, le sulfate d'alumine forme une crofrte dans les tremies des distributeurs de reactif, a moins que ceux-ci ne soient munis d'un agitateur ou d'un vibreur. Lorsqu'ils ne le sont pas, il faut examiner de temps a autre l'etat du sulfate d'aluruine dans les treruies et, le cas ecbeant, briser la croute a l'aide d'une tige.

La proprete et, notamment, la protection contre la poussiere sont indis-pensables au maintien des appareils en bon etat.

Le debit indique par les graduations des appareils distributeurs doit etre verifie de temps a autre: on recueille la solution ou le reactif sec distri-bue en une minute et on en determine le volume ou le poids. Si ce volume ou ce poids s'ecarte, dans un sens ou dans !'autre, de celui qui se lit sur la gra-duation de l'appareil, on calcule le coefficient de correction a appliquer. Supposons, par exemple, que la graduation d'un distributeur de reactif aille de 0 a 100, et que l'indicateur soit a 40, ce chiffre correspondant, d'apres l'etalonnage de l'usine, a un debit de 30 kg/h, alors que, d'apres la mesure faite, le debit de l'appareil est de 0,6 kg/min, soit 36 kg/h. L'erreur est done de 6 kg/h. Si la dose voulue est de 30 kg/h, il faudra mettre l'indicateur de l'appareil sur un chiffre de la graduation qui sera proportionnel aux valeurs que l'on vient de mentionner, ce qui s'ecrit 30 : 36 = x : 40, d'ou x = 33. On reglera done l'appareil en mettant l'indicateur a 33 sur la graduation et on verifiera de nouveau les resultats obtenus.

Toute modification importante des caracteristiqu~s du produit chimique entrainera une modification du debit du ::listributeur et necessitera done une mise au point. De toute maniere on devra verifier s'il y a correspondance entre la dose de reactif (qui res sort des lectures faites sur la graduation de l'appareil) et le poids de reactif utilise en uncertain laps de temps et, calcule par difference entre les poids qu'indique la balance. Ce dernier chiffre est celui de la dose effectivement introduite dans l'eau pendant le temps qui correspond a la diminution de poids constatee.

Les tuyaux dans lesquels circulent des solutions de produit chimique doivent etre exempts de tartre et autres depots. S'ils sont disposes a decou-vert, on peut detacher le tartre ou les depots adherant a la face interne du tuyau en donnant, de distance en distance, quelques coups de baguette sur le tuyau, et les evacuer ensuite a l'egout par chasse d'eau.

Installations et materiel de ftoculation

Le brassage energique destine a repartir le coagulant dans toute la masse d'eau a traiter est souvent appele melange eclair. Cette agitation rapide


peut etre realisee au moyen de petites helices entrainees par des moteurs electriques dans des bassins speciaux dont la capacite doit etre a peu pres egale au volume d'eau qui s'ecoule en une minute. On utilise parfois pour realiser ce melange instantane le phenomene dit du ressaut, ou de l'onde stationnaire, que l'on provoque en augmentant la pente et la section d'une partie de la canalisation d'amenee d'eau. Le coagulant est introduit juste en amont du point ou l'eau descend vivement pour entrer dans une partie de la canalisation formant palier, ou l'energie due ala rapidite du courant se transforrne subiternenten une charge statique d'eau profonde, ce qui produit un regime turbulent sur le front d'onde de cette eau. Dans d'autres cas, on obtient un regime turbulent au moyen d'aerateurs ou de deversoirs, ou encore au moyen de dispositifs creant un ecoulement en spirale dans les reservoirs; mais, dans les .canalisations qui conduisent aux bassins de fioculation l'eau traitee par les coagulants, le regime n'est pas assez turbulent pour realiser le melange eclair, a moins que l'on n'y place des defiecteurs en aval du point ou l'on introduit le produit chimique. Les pompes centrifuges a faible hauteur de refoulement et haut rendement ne produisent pas un regime tur-bulent et ne sont done pas utilisees pour le melange rapide.

Il existe divers types de bassins de fioculation, dont certains sont munis de dispositifs brevetes. On a rapporte I' obtention de bons resultats au moyen d'appareils tres simples, consistant en un deversoir pour realiser le melange eclair, une agitation moderee etant ensuite assuree dans le canal qui amene l'eau aux bassins de sedimentation. Les premiers bassins qui furent utilises etaient munis d'une serie de chicanes aux extremites desquelles le sens d'ecou-lement de l'eau etait inverse, ce qui creait un regime moderement turbulent dans les chenaux formes par les chicanes et une agitation plus forte a chaque point d'inversion du courant. On obtient le meme resultat en disposant les chicanes de telle maniere que l'eau s'ecoule tan tot au-dessus, tan tot au-dessous de la chicane. Les bassins de ce genre sont de construction peu coil.teuse, puisque les chicanes peuvent etre faites de planches de bois ordinaire que l'on dispose dans des bassins de beton. Ils ne permettent d'obtenir que des resultats assez modestes, parce que le degre d'agitation est determine par la distance entre les chicanes, la longueur totale des chenaux et le volume d'eau qui s'ecoule. On peut certes modifier l'espacement des chicanes, rnais c'est un travail important que l'on n'entreprend generalement que s'il s'impose pour remedier a des defauts de conception. De plus, vu que !'agitation decroit avec le debit du bassin, la fioculation se fait moins. bien pendant les periodes de faible debit; d'autre part, il se produit une serieuse perte de charge, due au regime turbulent cree a chaque point de changement de direc-tion ainsi qlf'au frottement resultant du contact de l'eau en mouvement avec la surface des chicanes et le fond des chenaux entre les chicanes. Dans un bassin de ce genre ou la vitesse moyenne d'ecoulement serait, par exemple, de 0,3 mjs, il faudrait 18 m de chenal par minute du temps de loculation. Ainsi, il suffirait d'un temps de fioculation de 5 min, que l'on obtiendrait en


donnant aux chenaux une longueur de 90 m, pour qu'il se produise une serieuse perte de charge, surtout dans les petites installations ou les pertes par frottement sont proportionnellement plus elevees parce que la surface par unite de volume d'eau ( perimetre mouille ) y est plus importante. Il est done rare que ces bassins soient assez vastes pour assurer le temps de fioculation de 15 a 30 min generalement adopte dans la pratique actuelle.

Aux bassins de fioculation a chicanes, on prefere done maintenant les bassins munis d'agitateurs mecaniques ou de pales de brassage ou encore ceux dans lesquels une agitation controlee de l'eau est obtenue soit par insufflation d'air, soit en mettant a profit 1a reaction produite par l'ecoule-ment de l'eau.

Les agitateurs mecaniques, ou fioculateurs, sont constitues par des pales actionnees par un arbre horizontal ou vertical ou bien par des pales fixees a un balancier lui-meme entraine par un vilebrequin associe a un moteur electrique par l'intermediaire d'un reducteur de vitesse. La surface totale des pales est habituellement de 10% a 25% de la surface balayee par leur mouvement, de sorte que leur vitesse est sensiblement double de celle qui est imprimee a l'eau - autrement dit les pales se deplacent par rapport a l'eau a une vitesse approximativement egale a 1a moitie de la vitesse de leur mouvement propre, ce qui cree des remous aux extremites et imprime a l'eau une certaine agitation. Les reducteurs de vitesse sont generalement reglables pour obtenir l'intensite d'agitation optimale. On ajuste ainsi le degre d'agitation de l'eau independamment du debit. La vitesse maximale ala peripberie doit etre de l'ordre de 0,6 mfs afin d'assurer une gamme de vitesses inferieures suffisamment etendue.

Le bassin de fioculation dans lequel on obtient un regime agite, au moyen de la reaction produite par l'ecoulement de l'eau, est moins connu. Par exemple, 1es arrivees et sorties d'eau d'un grand bassin, ou de p1usieurs petits bassins, peuvent etre situees de maniere a produire un ecoulement en spirale. En donnant au bassin une forme rectangulaire, on cree des resis-tances a cet ecoulement et, par suite, une agitation de l'eau. On peut agir sur l'intensite de I' agitation au moyen de vannes reglables dont la mana:uvre modifie la vitesse de l'eau a son arrivee. Soit par exemple une serie de quatre bassins rectangulaires, ayant chacun une capacite egale au volume d'eau debite en 5 min, ce qui assure un total de 20 min de fioculation. On regie les vannes du premier bassin de maniere a obtenir le degre d'agitation neces-saire au debut, soit 0,45 a 0,60 m/s, pour realiser le melange eclair. On regie la vanne du deuxieme bassin de maniere que la vitesse d'ecoulement de l'eau soit de 0,36 mjs. Le floc se developpant dans les troisieme et quatrieme bassins, on sera fonde, pour eviter de le briser par une agitation excessive, a ramener la vitesse d'ecoulement a 0,2 ou 0,3 m/s.

La perte de charge est beaucoup moindre dans les bassins de ce genre que dans les bassins a chicanes; de plus, on peut choisir une plus ou moins grande intensite d'agitation selon les cas, et la maintenir au degre voulu,


dans les periodes ou le debit faiblit, en fermant partiellement les vannes. Ces bassins offrent done la meme souplesse d'utilisation que les bassins a chicanes manreuvrees par des moyens mecaniques, sans exiger les depenses que represente l'achat de ce materiel mecanique. Quant ala consommation d'energie correspondant au pompage necessaire pour compenser la petite perte de charge, elle ne doit pas etre superieure a ce qu'il faut pour mouvoir des pales.

Si l'on utilise l'air comprime pour agiter l'eau dans les bassins de flocu-lation, de fa


Temperature de l'eau

Le ralentissement des reactions chimiques et physico-chimiques a mesure que la temperature de l'eau s'abaisse rend necessaire un allongement du temps de floculation, ou !'utilisation de doses plus elevees de coagulant. En revanche, pour une vitesse donnee de l'ecoulement de l'eau ou du deplace-ment des pales !'agitation est d'autant plus forte que l'eau est plus froide (car elle est alors plus visqueuse). Pour le traitement des eaux froides, on est done amene par des considerations d'economie a choisir un temps de flocu-lation compris entre 15 et 30 min, et une large gamme d'intensites d'agita-tion.

Correction des imperfections de Ia ftoculation

Les difficultes auxquelles on se heurte pour obtenir une bonne flocula-tion en se servant du materiel existant peuvent resulter soit a) d'une erreur dans la dose de coagulant employee ou le choix des reactifs, soit b) de l'insuffisance des moyens utilises pour provoquer la floculation. Dans les deux cas on devra proceder a des essais de floculation en flacon pour resoudre le probleme. (Voir le supplement, p. 348.) On pourra proceder par etapes, comme suit:

I. Faire, a titre de premiere epreuve, des essais de laboratoire avec des doses croissantes de sulfate d'alumine ou, s'il faut modifier le pH, avec des doses croissantes de sulfate d'alumine et de chaux, compte tenu de ce que l'intervalle de pH qui permet d'obtenir de bons resultats avec le sulfate d'alumine va de 5,5 a 8,0. Si l'on ne trouve pas ainsi une dose de sulfate d'alumine qui provoque la coagulation, avec ou sans chaux, passer a la deuxieme etape.

2. Relever les caracteristiques de l'eau brute. S'il s'agit d'une eau coloree de faible alcalinite, faire un essai sur six fractions d'un meme echantillon d'eau brute, en ajoutant a chacune 30 ppm de sulfate d'alumine et des doses croissantes de chlore (sous forme de solution d'hypochlorite) pour deter-miner si la prechloration facilite la coagulation et, dans !'affirmative, quelle est la dose de chlore la plus efficace.

3. Si l'essai 2 n'a pas fourni la solution du pro bleme, le repeter en pre-nant comme reactif l'acide sulfurique. (ll faut evidemment pouvoir se pro-curer sur place de l'acide commercial.)

4. S'il s'agit d'une eau de faible alcalinite, mais relativement claire, repeter les essais avec du sulfate d'alumine et des doses croissantes de carbonate de calcium en poudre ou d"argile broyee pour determiner si l'un de ces produits peut activer la coagulation.


5. Si l'eau est froide et s'il ne se forme qu'un floc fragile et peu volumi-neux, sedimentant lentement et facile a briser, il peut etre indique d'employer la silice activee conjointement avec le sulfate d'alumine - a condition de disposer du personnel technique et du materiel qu'exige ce procede sensible d'acceleration de la coagulation.

6. Au cas ou les essais avec le sulfate d'alumine n'auraient pas donne de resultats satisfaisants et ou l'on pourrait se procurer du sulfate ferrique, reprendre les essais avec ce reactif, surtout si le pH de l'eau excede 8,5.

On obtient habituellement de bons resultats avec le sulfate d'alumine, sous reserve qu'on ait pu determiner par les essais precites l'intervalle opti-mal des valeurs du pH pour l'eau a traiter, et qu'operant dans cet intervalle on utilise les doses voulues de sulfate d'alumine, soit seul, soit associe a la chaux ou a d'autres adjuvants. De toute fa.;:on, on utilisera, a l'echelle de !'installation de traitement, les doses de reactifs indiquees par ces essais, sous reserve des legeres modifications qui pourraient etre necessaires pour tenir compte du changement d'echelle. Les doses de reactif a employer dans une installation de traitement sont en regie generale Iegerement inferieures a celles qu'il faut employer en laboratoire.

La deuxieme categorie de difficultes majeures tient ace qu'on ne parvient pas a reproduire, a l'echelle de !'installation de traitement, les resultats obtenus par l'essai de floculation; cela montre que l'intensite et la duree de !'agitation produite au laboratoire conviennent mieux au traitement que celles que I' on peut obtenir par les moyens de !'installation. Cet etat de choses se rencontre assez souvent dans les installations anciennes. On peut alors proceder comme suit:

1. Determiner, au moins approximativement, l'intensite de !'agitation (par exemple en observant de petits morceaux de papier que I' on aura jetes dans l'eau) et le temps de retention dans le bassin floculateur de !'installation.

2. Regier le materiel du laboratoire de maniere a obtenir, dans le flacon ou becher central, une intensite d'agitation apparemment egale a celle que I' on vient d'observer, et des agitations respectivement moins rapides et plus rapides dans les flacons de gauche et de droite. Si le materiel de floculation du laboratoire ne peut etre regie pour obtenir des agitations d'intensites differentes dans les divers bechers, refaire l'essai dans un becher unique jusqu'a ce qu'on ait essaye tousles degres d'agitation.

3. Introduire dans tous les flacons la dose de coagulant qui, d'apres l'essai de floculation, donne les meilleurs resultats.

4. Agiter l'eau de chaque flacon, en echelonnant les intensites d'agita-tion comme prevu, pendant un laps de temps egal au temps de retention que l'on estime etre celui du bassin floculateur de !'installation.

5. Les resultats mettent en evidence le role joue par l'intensite de !'agi-tation. S'ils sont decisifs, ils indiquent les modifications a apporter a !'instal-


lation. Si, au contraire, les operations de l'etape 4 ne donnent pas de resul-tats concluants, passer aux operations indiquees ci-apres en 6.

6. Jntroduire dans tous les flacons la dose de coagulant la plus active et realiser, egalement dans tous les flacons, une agitation de meme intensite que celle qui a paru donner les meilleurs resultats au stade 4, mais en faisant varier la duree de l'essai: on pourra par exemple agiter l'eau du premier flacon pendant 5 min, ce qui correspondrait au temps de floculation appa-remment insuffisant de !'installation, et l'eau des autres flacons pendant 10, 15, 20, 25 et 30 min.

Supposons, par exemple, que l'eau du flacon ou l'essai de floculation a ete poursuivi pendant 20 min, avec une agitation d'une intensite jugee equi-valente a 0,3 mjs, ait coagule de maniere satisfaisante, c'est-a-dire avec for-mation d'un floc ferme, qui sedimente facilement. Si, dans les conditions de !'installation au moment considere, la floculation ne durait que 5 min et si !'agitation etait insuffisante, on en conclurait que les installations doivent etre modifiees de maniere a assurer 20 min de floculation, avec une agitation de 0,3 m/s.

Dans ces conditions, on etudierait !'installation de traitement en fonc-tion des divers procedes d'agitation qui ont ete examines plus haut. Si l'on ne disposait que de ressources limitees, on pourrait appliquer la solution consistant a construire, a l'interieur du bassin de sedimentation, du cote amont, trois bassins rectangulaires, chacun d'une capacite equivalente au volume d'eau debite en 5 min, et qui, s'ajoutant aux installations existantes, assureraient un temps de floculation de 20 min. Ces petits bassins pourraient etre construits en bois de charpente, puisqu'ils ne seraient pas exposes a subir des pressions considerables. On pourrait utiliser l'effet de reaction de l'eau courante pour produire !'agitation. Si l'on disposait des moyens neces-saires pour acheter du materiel de floculation mecanique, on construirait, en travers du bassin, une paroi d'amortissement du type decrit dans le chapitre 6, au point voulu pour assurer les 15 min supplementaires de flocu-lation. On installerait dans cette partie du bassin des floculateurs a pales entrainees par un moteur. On pourrait, du reste, utiliser d'autres procedes et installer, par exemple, une canalisation d'amenee d'air et des diffuseurs dans une partie du bassin de sedimentation que l'on isolerait au moyen d'une paroi d'amortissement.

La diminution de 15 min de Ia duree de sedimentation qu'entrainerait l'emploi de ce procede ne presenterait pas d'inconvenient grave, puisque !'acceleration de Ia floculation et !'obtention d'un floc qui sedimente facile-ment augmenteraient de beaucoup le rendement du reste du bassin. Si l'on prend pour exemple le bassin de sedimentation de type courant, qui assure un temps de retention de 4 h, on Yoit que le volume d'eau isole par Ia paroi d'amortissement, equivalant a 15 min de debit, representerait 6% seulement de Ia capacite du bassin de sedimentation.


Moyens. auxiliaires de contrOle de Ia floculation

Le controle courant de la floculation est facilite par !'utilisation de quel-ques moyens simples, indiques ci-apres, qui completent utilement les procedes de caractere plus technique.

1. La formation du floc dans une eau que l'on traite par floculation et sedimentation se voit aisement quand le soleil brille sur l'eau et que l'on se tient en un point permettant d'observer la lumiere reflechie par le floc. Cette methode a toutefois !'inconvenient de limiter les observations aux cas ou les conditions d'eclairement par la lumiere du jour sont favorables. II y a done un grand a vantage a ajouter un nouvel element aux moyens de controle de !'installation, en plac;ant des eclairages noyes pres des sorties d'eau des bassins de loculation et de sedimentation pour eclairer le floc a volonte. Ces appareils d'eclairage doivent etre munis d'abat-jour ou de reflecteurs pour empecher les rayons lumineux d'atteindre directement l'c.eil de l'obser-vateur; seuls ceux qui sont rcflcchis par le floc doivent lui parvenir. Les appareils doivent etre immerges a 1,2-1,8 m de profondeur. Faute de mate-riel electrique pouvant fonctionner noye, on peut placer au-dessus du niveau de l'eau une lampe pourvue d'un abat-jour, mais ce dispositif presente !'inconvenient qu'une partie de la lumiere est reflechie par le plan d'eau, ce qui nuit a la visibilite du floc.

2. Pour evaluer l'intensite de !'agitation dans les bassins de loculation, on peut jeter dans l'eau quelques poignees de confettis qui sont emportes par les comants et remous a observer.

). Au lieu de confettis, on peut utiliser des colorants. La fluoresceine convient particulierement bien a cet usage, car elle produit une coloration vert pale, meme a de tres faibles concentrations: 1 g de cette poudre dans lld'eau donne une solution intensement coloree, qui communique a l'eau une coloration verte opalescente, perceptible meme apres une dilution consi-derable. Pour le consommateur, apres une nouvelle dilution de la solution par diffusion, au-dela du point m't se font les observations, la coloration devient imperceptible; en fait, le colorant dilue n'est visible que si on l'observe a travers plusieurs metres d'eau, sauf au point ou il est introduii, avant que la diffusion se soit produite. On n'en utilise que la quantite strictement necessaire pour indiquer la direction et l'intensite des courants resultant de !'agitation a etudier.

L'objectif final de la loculation est d'obtenir une eau pratiquement claire ou se trouve en suspension un floc nettement visible. Si l'eau separant les particnles du floc reste plus ou moins trouble, c'est qu'elle contient en suspension des solides ou des matieres colorantes non coagules ni flocules, qui ne se deposeront pas dans les bassins de sedimentation, a moins qu'une floculation tardive ne se produise par un effet d'adsorption exerce par le floc au cours de sa sedimentation a travers la masse d'eau. Le critere ultime,

COAGULATION ET FLOCULA TION 89

en matiere de fioculation, est done la qualite de l'eau qui s'ecoule vers les filtres a la sortie des bassins de sedimentation, tout autant que la qualite de !'effluent des filtres.

ContrOie de Ia floculation au Iaboratoire

Le contr6le courant de la fioculation repose sur les observations faites a !'installation de tn'.itement, completees par des mesures de la turbidite, de la coloration, du pH et de l'alcalinite. Mais ces essais faits au laboratoire ne portent que sur l'eau prelevee et n'ont d'autre objet que de renseigner sur les resultats obtenus au jour le jour. Pour determiner les resultats que l'on pourrait obtenir en modifiant le procede ou les doses de reactifs, il est necessaire, quand Ia quahte de l'eau brute varie, de proceder a des essais de coagulation et de fioculation ( essais en flacons), avant d'introduire des changements a l'echelle de !'installation de traitement.

La coagulation et la fioculation de l'eau dans le materiel utilise au labo-ratoire dependent evidemment des facteurs examines plus haut: caracte-ristiques du coagulant, temperature, turbidite, coloration, pH et alcalinite de l'eau, duree et intensite de !'agitation. Pour plus de simplicite, la methode exposee dans le supplement (p. 348) prevoit seulement l'emploi du sulfate d'alumine, avec ou sans chaux, comme coagulant. Elle vaut toutefois pour les autres coagulants. On constatera peut-etre, au laboratoire, qu'il serait preferable d'introduire certains reactifs dans un ordre different de celui que !'on suit a !'installation. Par exemple, on commence habituellement par introduire le sulfate d'alumine, puis la dose de chaux eventuellement neces-saire pour obtenir les reactions de coagulation, dose qu'il ne faut pas confondre avec la dose de chaux ajoutee a !' eau ji!tree pour prevenir la corrosion. En revanche, lorsqu'on procede a la prechloration, on peut obtenir de meilleurs resultats en introduisant les doses voulues avant la dose de sulfate d'aluminium, Les essais de laboratoire offrent un moyen simple de verifier le role que peuvent jouer des facteurs de ce genre.

Documents

Chapitre 5 Coag-floc