Coagulation-floculationUn article de Wikipdia, l'encyclopdie libre. Aller : Navigation, rechercher

Traitement physico-chimique par floculation-dcantation La coagulation-floculation est un procd de traitement physico-chimique d'puration de l'eau, utilis pour le traitement de potabilisation ou le traitement d'eau use. Son principe repose sur la difficult qu'ont certaines particules se dcanter naturellement : les collodes.

Sommaire[masquer]

1 Principe

1.1 Les particules collodales 1.2 La coagulation 1.3 La floculation 2.1 Le jar test

2 Mise en uvre

3 Application dans le traitement des eaux 4 Voir aussi

4.1 Articles connexes 4.2 Liens externes

Principe[modifier]Les particules collodales[modifier]

,Les particules collodales sont caractrises par deux points essentiels : d'une part, elles ont un diamtre trs faible (de 1 nm 1 m) - d'autre part, elles ont la particularit d'tre charges lectrongativement, engendrant des forces de rpulsions intercollodales. Ces deux points confrent aux collodes une vitesse de sdimentation extrmement faible (que l'on peut mme considrer comme nulle dans le cadre du traitement de l'eau). La coagulation-floculation est un procd permettant, en deux temps, de s'affranchir de cette absence de sdimentation. Cette technique permet de s'attaquer aux deux caractristiques mentionnes prcdemment - rendant impossible une limination naturelle des particules collodales.

La coagulation[modifier]Dans un premier temps, la coagulation, par un ajout de sels mtalliques (gnralement de fer ou d'aluminium), permet de supprimer les rpulsions intercollodales : les cations mtalliques (Al3+ et Fe3+) se lient aux collodes et les neutralisent. Les particules collodales peuvent dsormais se rencontrer.

La floculation[modifier]Dans un second temps, la floculation permet de s'attaquer au problme du faible diamtre des collodes. Le vritable souci est en fait la masse, qui ne permet pas une sdimentation naturelle et exploitable dans le cadre d'un traitement. La solution exploite par la floculation est de provoquer, grce l'ajout de floculant, une agglomration des particules collodales. Par la suite, cet agglomrat de collodes appel floc dispose d'une masse suffisante pour pouvoir se dcanter. Le floculant ajout est gnralement un polymre, qu'il soit organique ou naturel, qui va jouer le rle de colle entre les collodes.

Coagulation puis floculation en traitement des eaux industrielles

Mise en uvre[modifier]

`

Du point de vue de la mise en uvre de la coagulation-floculation, deux paramtres ncessitent une attention particulire lors du dimensionnement d'un traitement de coagulation-floculation : les quantits de ractifs ajouter et les vitesses d'agitation du milieu ractionel. Ces quatre valeurs (une quantit de ractif et sa vitesse d'agitation associe pour la coagulation puis une quantit de ractif et sa vitesse d'agitation associe pour la floculation) sont dterminer en fonction de l'eau traiter. Et dans ce domaine, il n'existe pas de rgle ou de formule de dimensionnement : ces valeurs ne peuvent tre dtermines que de faon empirique, par ttonnements et par des essais sur chantillons en laboratoire.

Le jar test[modifier]La dtermination de ces grandeurs en laboratoire est ralise par ce qu'on appelle le jar test. Il consiste en une range de bchers aligns sous un appareillage permettant de tous les agiter la mme vitesse. Les diffrents bchers ont reu une dose diffrente de ractifs et la fin de l'exprimentation, on dtermine quels sont les couples quantits de ractifs / vitesse et temps d'agitation qui permettent d'obtenir l'eau la plus limpide, les flocs les plus gros et les mieux dcants. Concernant les vitesses d'agitation, la seule certitude est que la coagulation ncessite une vitesse d'agitation plutt rapide (afin de bien mlanger l'eau et que les collodes et les cations mtalliques se rencontrent et se neutralisent) et que la floculation - quant elle - ncessite une vitesse relativement lente (afin de favoriser la rencontre et l'agrgation des collodes mais sans dtruire les flocs dj forms)...

Application dans le traitement des eaux[modifier]Dans le cadre d'un traitement de potabilisation, la coagulation-floculation peut-tre utilise pour liminer la turbidit de l'eau (micro-particules comme l'argile responsable d'un trouble de l'eau). Pour potabiliser de l'eau, un procd de coagulation-floculation doit s'accompagner d'une dcantation et d'une limination rigoureuse des flocs. De plus, les quantits de ractifs doivent tre prcisment values pour ne pas en ajouter de trop. Dans le cadre du traitement d'eaux uses, on rencontre souvent la coagulation-floculation comme systme de traitement tertiaire - dans une station d'puration urbaine - destin liminer la pollution phosphore.

Voir aussi[modifier]Articles connexes[modifier]

Flottateur Flottation puration des eaux Traitement de l'eau Traitement primaire de l'eau vido et information sur la lectroflottation-floculation

Liens externes[modifier]

[enrouler]vdm

Eau potableEn France (loi du 3 janvier 1992) Prix Accs Eau du robinet Eau minrale Eau en bouteille Production

Portail de leau Portail de la chimie

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Coagulation - Floculation (1/2)

La turbidit et la couleur d'une eau sont principalement causes par des particules trs petites, dites particules collodales. Ces particules, qui peuvent rester en suspension dans l'eau durant de trs longues priodes, peuvent mme traverser un filtre trs fin. Par ailleurs, du fait de leur grande stabilit, elles n'ont pas tendance s'accrocher les unes aux autres. Pour liminer ces particules, on a recours aux procds de coagulation et de floculation. La coagulation a pour but principal de dstabiliser les particules en suspension, c'est--dire de faciliter leur agglomration. En pratique, ce procd est caractris par l'injection et la dispersion de produits chimiques. La floculation a pour but de favoriser, l'aide d'un mlange lent, les contacts entre les particules dstabilises. Ces particules s'agglutinent pour former un floc qu'on pourra facilement liminer par dcantation.

Quelques ordres de grandeurs Quelle est la taille de ces si petites particules dites collodales?

Diamtre des particules (micromtre)

Etat

Exemple

< 0,001

Etat dissous

.

0,001 1

Etat collodal

Oxydes et hydroxydes Argile Huiles et graisses Bactries Limon Sables Pollen

>1

Solides dcantables

Quel est le temps mis par ces particules pour chuter naturellement d'un mtre dans l'eau?

Type Gravier Sables grossiers Sables fins Argile Bactries Collodes

Diamtre des particules Temps de dcantation (micromtre) 10 000 1 000 100 10 1 0,1 0,001 1s 10 s 2 min 2h 8j 2 200 ans

Principe de la coagulation

Les particules en suspension dans une eau de surface proviennent de l'rosion du sol, de la dissolution de substances minrales et de la dcomposition de matire organique. A cet apport naturel, s'ajoutent les eaux d'gouts domestiques, industriels ou agricoles. En gnral, la turbidit est cause par des particules de matire inorganique, alors que la couleur est imputable aux particules de matire organique et aux hydroxydes de mtaux.

Structure des collodes

Dans une eau de surface, les collodes portent des charges ngatives situes leur surface. Ces charges ngatives attirent les ions positifs en solution dans l'eau. Ceux-ci sont troitement colls au collode et forment la couche lie ou de STERN, qui attire son tour des anions accompagns d'une faible quantit des cations : c'est la couche diffuse ou de GOUY. Il y a donc formation d'une double couche ionique, l'une accompagnant la particule lors de ces dplacements, l'autre se

dplaant indpendamment ou avec un certain retard.

Les traitements de l'eau, C. Cardot, Ed. Ellipses

Il existe entre ces deux couches un potentiel lectrostatique ou de NERNST, qui varie en fonction de la distance par rapport la surface du collode. Dans la couche lie, le potentiel de NERNST dcrot linairement car les cations constitutifs sont empils uniformment. En revanche, dans la couche de GOUY, le potentiel lectrostatique varie de manire non linaire, tant donn que la rpartition ionique rsulte d'un mlange alatoire de cations et d'anions. La valeur du potentiel la surface de la couche de NERNST est appel potentiel zta. Les collodes tant chargs ngativement, ce potentiel est ngatif. Dans les eaux naturelles, sa valeur varie de -30 -35 mV. Les particules de potentiel zta ngatif se repoussent trs fortement. C'est pourquoi, les collodes sont trs stables et inhibent toute agglomration.

Phnomne de coagulation

On en dduit donc que l'limination des collodes passe par l'annulation du potentiel zta afin d'annuler les forces de rpulsion. Considrons deux particules collodales A et B. Entre ces deux particules, il existe des forces de rpulsion lectrostatiques, dues la charge de surface, et des forces d'attraction intermolculaires, dues aux interactions de Van der Walls.

L'nergie potentielle de A et B varie donc en fonction de la distance les sparant.

Les traitements de l'eau, C. Cardot, Ed. Ellipses

Distance interparticulaire d>d3 d3