floculation avec contact de boue

En intégrant les équations différentielles régissant la floculation orthocinétique, voir généralités, on obtient une relation de la forme :

qui exprime l’efficacité d’une floculation, avec

e : paramètre lié au floc formé (taille, décantabilité, filtrabilité…) ou à la qualité de l’eau décantée,
C : concentration des boues dans le réacteur de floculation,
G : gradient de vitesse,
t : temps de contact,
α, β, γ >0.

En particulier, l’augmentation de la masse de contact (C) entraîne un accroissement de la probabilité des chocs au sein du réacteur, d’où une floculation plus efficace.

Les appareils à contactde boue, créant ou apportant dans la zone de floculation une masse de boue plus importante, utilisent ce principe.

Deux méthodes différentes sont appliquées (voir aussi décantation à contact de boue) :

• la recirculation de boue : un système intégré ou externe apporte en permanence des boues concentrées en provenance du fond du décanteur vers la zone de floculation ;
• le lit de boue : dans un ouvrage à flux ascendant, un équilibre s’établit entre la vitesse de l’eau et la vitesse de décantation freinée des particules floculées. À partir d’une certaine concentration de celles-ci, il se crée un lit de boue qui joue à la fois les rôles de floculateur et de « filtre fluidisé », d’où une excellente floculation ; de plus, la décantation s’en trouve optimisée.

Le contact de boue offre de très nombreux avantages :

• amélioration de la vitesse de floculation ;
• absence de fines particules, floc homogène ;
• accroissement de la vitesse de décantation et donc diminution de la taille des ouvrages correspondants ;
• achèvement des réactions spécifiques (précipitations, adsorption sur charbon actif en poudre…) ;
• augmentation de l’élimination des matières organiques par adsorption sur le floc ;
• économie des réactifs chimiques (meilleure utilisation des réactifs, effet coagulant et floculant des boues recyclées).

Le domaine d’application de la floculation avec contact de boue est très vaste : clarification, précipitations spécifiques (décarbonatation, désiliciage…), décoloration, élimination du fer ou du manganèse, clarification en pré- ou post-traitement d’épuration biologique aérobie ou anaérobie.

Remarque : une concentration de boue trop importante dans le réacteur devient un facteur limitant la vitesse de décantation.

On verra au niveau de la décantation de ce chapitre et au floculateurs - décanteurs - flottateurs l’importance de ces concepts.