Coagulant pour le traitement des eaux usées : comment choisir + règles d'utilisation

Il existe de nombreuses méthodes d'épuration des eaux usées. Lors de l'installation de réseaux d'assainissement autonomes, en plus de la mise en place de filtres habituels capables de filtrer les substances nocives et de rendre l'eau plus propre, on utilise de plus en plus souvent la méthode de décantation – la coagulation.

Nous vous expliquerons le principe de fonctionnement d'un coagulant pour l'épuration de l'eau. Dans l'article proposé à votre lecture, toutes les variétés utilisées en pratique sont décrites en détail. Vous apprendrez ce qu'il faut prendre en compte lors du choix du produit et comment l'utiliser correctement.

Principe de fonctionnement des coagulants

La coagulation est une méthode d'épuration de l'eau par agglomération des substances polluantes dispersées en vue de leur élimination ultérieure par méthode mécanique, par filtration. L'agglomération des particules polluantes se fait grâce à l'introduction de réactifs coagulants, créant les conditions pour l'élimination la plus simple des polluants liés de l'eau traitée.

Le terme « coagulatio » traduit du latin signifie « épaississement » ou « coagulation ». Les coagulants eux-mêmes sont des substances capables, par réaction chimique, de créer des composés insolubles ou peu solubles, plus simples et plus faciles à éliminer de l'eau que les composants dispersés.

Le principe de fonctionnement de ces substances repose sur le fait que leur forme moléculaire possède une charge positive, tandis que la plupart des impuretés sont chargées négativement. La présence de deux charges négatives dans la structure atomique des particules sales ne leur permet pas de se lier. C'est pourquoi l'eau sale acquiert toujours une turbidité.

Au moment de l'ajout d'une petite quantité de coagulant dans le liquide, la substance commence à attirer les suspensions présentes. Résultat : avec l'augmentation de l'intensité de la lumière diffusée, le liquide devient plus trouble pendant un court instant. En effet, une seule molécule de coagulant peut facilement attirer plusieurs molécules de saleté.

Les coagulants provoquent la formation de liaisons stables entre les petites particules de polluants et les microbes présents dans l'eau

Les molécules de saleté attirées commencent à réagir avec le coagulant, ce qui les amène à s'unir en de grandes composés chimiques complexes. Des substances faiblement solubles et très poreuses se déposent progressivement au fond sous forme de précipité blanc.

La tâche de l'utilisateur consiste simplement à éliminer le précipité en temps voulu, en utilisant l'un des types de filtration dont il dispose.

Les molécules qui s'attirent mutuellement forment de grandes particules qui, en raison de leur poids accru, se déposent puis sont éliminées par filtration.

L'efficacité du produit peut être jugée par la formation au fond d'un précipité sous forme de flocons blancs – des flocs. C'est pourquoi le terme « floculation » est souvent utilisé comme synonyme de « coagulation ».

Les flocons formés, dont la taille peut atteindre de 0,5 à 3,0 mm, ont une grande surface dotée d'une forte sorption des substances précipitées.

Outre le traitement des eaux usées, les coagulants sont utilisés dans le traitement de l'eau des piscines, dans la préparation de l'eau technique et potable dans les régions aux ressources en eau limitées. Nous vous recommandons de découvrir les possibilités des compositions chimiques coagulantes, dont les caractéristiques sont décrites sur notre site.

Utilisation des réactifs : avantages et inconvénients

L'efficacité des équipements modernes de neutralisation des impuretés dans les eaux usées ne peut atteindre un niveau maximal sans l'utilisation de réactifs.

Les coagulants modernes permettent d'augmenter considérablement l'intensité et la qualité du processus de traitement des eaux usées. Le coût élevé des réactifs est compensé par un certain nombre d'avantages qu'ils offrent.

Parmi les avantages indéniables de l'utilisation de coagulants synthétiques, il convient de souligner :

• l'efficacité ;
• un coût abordable ;
• la haute qualité de traitement ;
• la polyvalence d'application.

Les eaux usées constituent un système agressif stable. Et la coagulation aide à le déstabiliser en formant de grosses particules pour les éliminer ensuite par filtration.

L'utilisation de réactifs donne de bons résultats pour l'élimination des particules en suspension et colloïdales des effluents.

En substance, les particules de la phase coagulante, formées sous l'action des coagulants, sont à la fois le centre de la formation des flocons et l'alourdisseur.

Mais la méthode de précipitation avec des réactifs n'est pas exempte d'inconvénients. Parmi ceux-ci, il faut citer :

• la nécessité de respecter strictement le dosage ;
• la formation d'un grand volume de déchets secondaires qui nécessitent une filtration supplémentaire ;
• la difficulté de mettre en place le processus par soi-même.

À l'échelle industrielle, les processus de coagulation sont utilisés partout, ils sont industrialisés. Pour mettre en place le système chez vous, vous devrez acheter des installations spéciales, dont le coût est assez élevé.

La plupart des propriétaires résolvent ce problème en utilisant des coagulants individuels de type domestique, qui sont vendus dans des récipients de petit volume.

Les substances actives sont simplement ajoutées au liquide, puis le sédiment tombé au fond est filtré ; mais ce processus est assez laborieux et nécessite donc beaucoup de temps pour sa mise en œuvre.

Dans certains cas, la coagulation peut être effectuée directement dans un système de filtration mécanique. Pour ce faire, le réactif est introduit dans la section du pipeline contenant le liquide à traiter avant son arrivée sur le filtre. Dans ce cas, ce sont déjà des particules étrangères, « transformées » en flocons, qui pénètrent dans le système de filtration.

Principaux types de coagulants

Il existe de nombreuses variétés de coagulants. Nous ne détaillerons pas leurs formules dans l'article. Examinons seulement deux groupes principaux qui, selon la matière première, se divisent en coagulants organiques et inorganiques.

Une catégorie de coagulants peut éliminer le fer de l'eau et en extraire les sels d'aluminium, une autre peut augmenter ou diminuer le pH, certains réactifs ont un effet complexe.

Aujourd'hui, de nombreuses entreprises nationales et étrangères produisent des coagulants. Les réactifs de nouvelle génération qu'elles fabriquent se distinguent des coagulants produits à l'époque soviétique par des caractéristiques techniques améliorées.

Substances organiques naturelles

Ce sont des réactifs spécialement conçus qui, en accélérant l'agglutination des particules agressivement instables présentes dans l'eau, facilitent les processus de séparation et de sédimentation. Les matières organiques aident à stimuler la combinaison des polluants en suspensions denses et en émulsions, facilitant ainsi leur élimination de l'eau.

Les substances de haut poids moléculaire luttent efficacement contre le chlore et éliminent les odeurs désagréables dans le liquide, par exemple : l'odeur de sulfure d'hydrogène souvent présente dans l'eau ferrugineuse.

Lors de l'interaction avec les molécules de polluants, les coagulants organiques réduisent considérablement leur taille. Après la réaction, ils précipitent sous forme d'une petite quantité de sédiments.

Grâce à la minimisation du volume de sédiments accumulés au fond du réservoir, la filtration est beaucoup plus simple et rapide. De plus, la quantité réduite de sédiments n'affecte en rien la qualité du traitement.

En raison de la limitation des matières premières, les réactifs naturels n'ont pas trouvé une large application dans le traitement des eaux usées à l'échelle industrielle. Mais ils sont souvent utilisés à des fins domestiques.

Composés coagulants synthétiques

Ces types de réactifs sont fabriqués à partir d'éléments minéraux et synthétiques. Les polymères contribuent à la formation d'une charge cationique élevée, stimulant ainsi l'apparition rapide de flocs. Ils interagissent parfaitement avec l'eau, produisant un effet complexe : adoucissant sa structure et éliminant les impuretés grossières et les sels.

Les sels de métaux polyvalents à base de fer ou d'aluminium sont les plus courants. Le fer est utilisé pour le traitement grossier.

Les floculants – des coagulants secondaires qui transforment les suspensions et émulsions en flocons, sont utilisés en tandem avec les coagulants primaires. Ce tandem peut traiter aussi bien de petites quantités de déchets ménagers que de grands volumes générés par les entreprises industrielles.

Parmi les composés ferreux, les plus populaires sont :

• le chlorure de fer – des cristaux hygroscopiques à l'éclat métallique sombre, éliminent parfaitement les grosses particules de pollution et suppriment facilement l'odeur de sulfure d'hydrogène ;
• le sulfate de fer – un produit cristallin hygroscopique se dissout bien dans l'eau et est efficace pour le traitement des eaux usées.

Grâce à leur faible viscosité et à leur faible masse moléculaire, ces réactifs se dissolvent parfaitement dans tout type de liquide traité.

Parmi les coagulants à base d'aluminium, les plus courants sont :

• l'oxychlorure d'aluminium (OHA) – utilisé pour traiter l'eau à forte teneur en substances organiques naturelles ;
• l'hydroxychlorosulfate d'aluminium (GSKHA) – très efficace contre les dépôts naturels dans les eaux usées ;
• le sulfate d'aluminium – un produit technique brut sous forme de morceaux de couleur gris-vert utilisé pour la purification de l'eau potable.

Dans le passé, les polymères n'étaient utilisés que comme additifs aux coagulants inorganiques, servant de stimulateurs accélérant la formation de flocons. Aujourd'hui, ces réactifs sont de plus en plus utilisés comme principaux, remplaçant les inorganiques.

Si l'on compare les substances organiques et synthétiques, les premières gagnent car elles agissent beaucoup plus rapidement. De plus, elles peuvent fonctionner dans pratiquement tout environnement alcalin et n'interagissent pas avec le chlore.

Pour l'adsorption des sels dissous dans l'eau, des ions de métaux lourds et d'autres suspensions, une dose de réactif organique sera nécessaire plusieurs fois inférieure à celle d'un analogue synthétique (+)

Les composés organiques actifs gagnent également en ce qu'ils ne modifient pas le pH de l'eau. Cela permet de les utiliser pour traiter l'eau où des colonies de plancton, des algues et de gros micro-organismes sont présents.

Recommandations pour le choix des produits

Il faut aborder le choix du coagulant pour le traitement des eaux usées avec beaucoup d'attention. En effet, bien que la substance ne présente pas de danger pour la santé humaine, elle a une spécialisation assez étroite dans son action.

En choisissant un coagulant pour le traitement des eaux usées, on peut également utiliser des manuels de référence, mais avant d'acheter le matériel consommable, il est tout de même conseillé de consulter des professionnels spécialisés dans le domaine du traitement de l'eau.

Pour éviter toute déception en cas de faible efficacité du coagulant, nous vous recommandons de faire analyser l'eau au préalable. Les analyses en laboratoire vous donneront une idée de sa composition et vous aideront à déterminer le type de traitement le plus adapté.

Connaître la composition de l'eau polluée permet de choisir beaucoup plus facilement le coagulant optimal qui résoudra rapidement le problème.

Les coagulants sont des substances assez spécifiques. Dans certains cas, ils peuvent repousser les éléments de l'eau, dans d'autres, au contraire, renforcer leur action. Par exemple, l'utilisation d'une substance active à base de sulfate d'aluminium et de fer peut avoir un triple effet : purifier le contenu, le déferriser et le ramollir considérablement.

Lors de l'utilisation de tout type de coagulant, l'essentiel est de respecter le dosage recommandé par le fabricant. Une trop petite quantité de substance active déclenchera une réaction, mais elle ne se déroulera pas aussi intensément que nécessaire pour une purification correcte. Le précipité tombera lentement et le liquide ne sera pas débarrassé des impuretés nocives.

De plus, en cas de non-respect du dosage, les flocons commencent à se déposer de manière inégale. Cela entraîne la formation de nombreux micro-flocons dans l'eau qui, en raison de leur petite taille, ne sont pas capturés par les filtres.

Les réactifs actifs sur le marché se présentent sous forme de granulés, de fractions et de morceaux, ainsi que de petites plaques informes.

Pour simplifier le calcul du volume nécessaire de substance active, les fabricants conditionnent les coagulants dans des emballages munis de doseurs, sans oublier d'y joindre un mode d'emploi détaillé.

Conditions pour le déroulement du processus

L'efficacité maximale du traitement des eaux usées est atteinte par une approche globale du problème. Ainsi, lors de la mise en place de stations d'épuration autonomes, la coagulation est utilisée en combinaison avec un traitement mécanique et biologique.

Pour ce faire, on construit des structures composées de décanteurs verticaux séparés par des cloisons. Grâce à cela, les effluents subissent un traitement en plusieurs étapes. Ils sont d'abord décantés, puis purifiés par un traitement bactérien, après quoi ils passent dans une chambre où a lieu le processus de coagulation, et enfin, ils sont filtrés.

Le coagulant peut être placé dans un conteneur en plastique séparé suspendu dans la cuvette des toilettes, de sorte qu'à chaque chasse d'eau, des particules de réactif pénètrent dans le système avec les eaux usées.

Il est préférable de confier l'installation d'équipements spécialisés, le calcul de la dose approximative de consommables et le contrôle initial à toutes les étapes du processus de traitement des eaux usées à des professionnels.

Le schéma de coagulation comprend trois étapes principales :

1. Introduction d'un coagulant dans le liquide pollué.
2. Création de conditions permettant une interaction maximale du réactif actif avec les impuretés.
3. Décantation suivie d'une filtration des particules sédimentées.

La condition nécessaire à la coagulation est l'égalité des charges opposées des particules. Par conséquent, pour obtenir le résultat souhaité et réduire au maximum la turbidité des effluents, il est essentiel de respecter la concentration du réactif utilisé.

Lors de l'utilisation de coagulants pour le traitement des eaux usées, il faut noter que ces substances ne fonctionnent qu'à température positive.

La plage de travail des réactifs varie de 10 à 40 °C, et si la température dépasse cette valeur, la réaction commence à se dérouler beaucoup plus lentement.

Il est donc crucial d'assurer la stabilité du chauffage de l'eau traitée.

Pour accélérer le processus de coagulation, on peut ajouter à l'eau des substances capables de former des systèmes colloïdaux dispersés – les floculants. Les plus couramment utilisés sont : l'amidon, le polyacrylamide, le silicate activé. Ils s'adsorbent sur les flocs du coagulant, les transformant en agrégats plus solides et plus gros.

Le floculant est introduit dans la zone de contact 1 à 3 minutes après l'introduction du coagulant. À ce moment, les processus de formation de micro-flocs et la sorption ultérieure des substances précipitantes sont terminés.

La quantité de boue déposée dans les réservoirs de contact dépend du type de réactif utilisé et du degré de pré-épuration des eaux usées à traiter.

En moyenne, après un traitement mécanique, le volume de boue par personne et par jour est d'environ 0,08 litre, après le passage par les biofiltres – 0,05 litre, et après le traitement en bassin d'aération – 0,03 litre. Il suffit de l'éliminer à temps au fur et à mesure du remplissage du réservoir.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Principe d'action du coagulant :

Vidéo de présentation des produits coagulants domestiques :

En appliquant la méthode de coagulation, vous aurez une excellente opportunité d'atteindre un résultat élevé avec un faible investissement. En choisissant judicieusement le réactif et en créant les conditions nécessaires à son utilisation, il ne sera pas difficile de éliminer simultanément de nombreuses impuretés et pollutions des eaux usées.

Des questions vous sont-elles venues en prenant connaissance des informations que nous vous avons présentées ? Connaissez-vous des subtilités de l'utilisation pratique des coagulants ? N'hésitez pas à partager vos connaissances et vos impressions, ainsi qu'à poser vos questions dans le bloc ci-dessous.