Effet de la floculation sur la réduction des MES et du Pt

La floculation vise notamment l’agglomération des particules afin d’accélérer la vitesse de décantation. Les essais sur l’eau synthétique vérifient l’effet de la floculation afin de connaître son utilité, et si elle est utile, sous quelles conditions. Les eaux usées synthétiques contiennent initialement 20 mg P/L d’o-PO4 et les niveaux de pH se situant entre 11,0 et 11.2 après chaulage.

Cette hausse de pH est obtenue par l’ajout de lait de chaux, faite à partir de la chaux hydratée technique au dosage équivalant de 0,2 g Ca(OH)2/L d’eau usée synthétique. Les concentrations

de MES et de Pt sont réalisées à partir des échantillons prélevés des volumes écoulés suite à l’ouverture des robinets des B-Ker2 à la fin de la période de décantation. Un faible temps de décantation de trois minutes est utilisé afin de limiter la sédimentation. Une trop longue décantation pourrait rendue l’ensemble des résultats trop performants, sans discrimination possible de l’effet de la floculation.

Résultats, analyses et discussions

La figure 4.5 compare l’évolution temporelle des concentrations des MES et de Pt de surnageants recueillis, et ce, après un mélange rapide d’une minute à la vitesse de rotation de 300 rpm, une floculation à 30 rpm, de « 0 » minute pour le témoin jusqu’à 30 minutes, le tout suivi d’une décantation de trois minutes.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 3 5 10 30 M E S ( m g/ L) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 P t ( m g/ L) MES Pt

Durée de floculation (min)

20 mg P/L d'o-PO4, lait de chaux équivalent à 0,2 g Ca(OH)2/L F.M.: 300 rpm 1 min, Floc.: 30 rpm, pH 11 à 11,2, déc.: 3 min

Effet de la floculation

sur le surnageant d'eau usée synthétique chaulée

Figure 4.5 : Influence de la durée de la floculation sur les MES et le Pt

La courbe de MES obtenues à la figure 4.5 laisse comprendre qu’une floculation est bénéfique, avec comme temps optimal cinq minutes. Il faut toutefois être prudent avec ce constat. Tous les échantillons disposent de trois minutes de décantation, mais les particules floculées disposent indirectement de plus de temps, car elles peuvent débuter leur décantation durant la période de floculation. Il aurait été intéressant de réaliser cinq autres essais sans floculation, mais en prolongeant la durée de décantation selon les durées des essais avec floculation, ce qui aurait donné des durées de décantation de 4, 6, 8, 13 et 33 minutes sans floculation. Avec de telles informations complémentaires, il aurait été possible de savoir, si la floculation est vraiment meilleure que le temps de décantation. À titre d’exemple, est-ce qu’une floculation de cinq minutes suivie d’une décantation de trois minutes est préférable à une décantation de huit minutes sans floculation?

Les remontées des concentrations de MES, après le premier cinq minutes de floculation, soit à 10 et à 30 minutes de floculation, laissent penser que les flocs de MES obtenus sont fragiles, parce que le niveau d’agitation à 30 rpm (G de 23 s-1, puissance de 0,53 W/m3, tableau 2.7) est pratiquement deux fois plus faibles que le plus faible G recommandé, soit 40 s-1 (tableau 2.6). De plus, les périodes de 10 et 30 minutes de floculation, de façon indirecte, allongent la période de décantation, mais les résultats sont moins bons.

L’essai sans floculation présente un surnageant à 0,185 mg Pt/L, soit 99,1 % d’enlèvement des 20 mg P/L d’o-PO4 initiaux, ce qui est très élevé. À un tel niveau d’enlèvement, il devient difficile

de percevoir une réelle amélioration avec la floculation. Les réductions du phosphore total, avec floculation, ont été de 96,9 % à 99,6 %. La floculation a légèrement nui ou à peine aidée, mais sans patron temporel spécifique contrairement aux résultats des MES avec un optimum à cinq minutes. En fonction de ces résultats du Pt, il est impossible d’affirmer qu’une floculation apporte un réel effet bénéfique au pH d’environ 11 avec une concentration initiale de 20 mg P/L d’o-PO4. Pour observer une différence, il aurait possiblement fallu réduire la décantation à moins

de trois minutes, étant donné le trop fort niveau d’enlèvement sans floculation.

La figure 4.6 compare la durée de floculation sur les MES restants dans le surnageant, à 30 rpm et à 100 rpm. Les courbes présentent leur meilleure performance à cinq minutes de floculation avec détérioration par la suite. La vitesse de rotation de 30 rpm donne de meilleurs résultats qu’à 100 rpm. Comme 100 rpm correspondent à un G de 105 s-1 à 20oC (11 W/m3, tableau 2.7), soit à peine supérieur au maximum recommandé de 100 s-1 du tableau 2.6, les flocs obtenus supportent peu le cisaillement.

Effet de la durée et de la vitesse de rotation de la floculation sur un surnageant chaulée

d'une eau usée syntyhétique

0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 5 10 15 20 25 30

Durée de la floculation (min)

M E S ( m g/ L) Floc. 100 rpm Floc. 30 rpm

20 m g P/L d'o-PO4, lait de chaux équivalent 0,2 g Ca(OH)2/L F.M.: 300 rpm 1 m in, pH 11,0 à 11,2, déc.: 3 m in

Figure 4.6 : Influence du niveau et de la durée de la floculation sur les MES

En résumé des essais de floculation

La floculation a amélioré la réduction des MES jusqu’au temps optimal de cinq minutes. Or, malgré que la période de floculation accroît indirectement le temps de décantation, elle a conduit à une détérioration de l’enlèvement des MES lors de plus longues périodes, soit à 10 et à 30 minutes. Le floc formé est fragile, d’autant plus qu’à la vitesse de rotation de 100 rpm les enlèvements étaient moins bons qu’à 30 rpm. La vitesse de rotation de 30 rpm correspond à un G de 23 s-1 (0,53 W/m3). Un enlèvement de plus de 99 % du Pt est possible sans floculation. La floculation a légèrement nui ou aidée l’enlèvement du Pt. Conséquemment, si une floculation est réalisée, elle devrait être limitée à cinq minutes et à un très faible niveau, soit 0,53 W/m3. Ces constats reposent toutefois sur un faible nombre d’essais, il faut rester prudent face à ces tendances observées qu’au pH de 11 avec une concentration initiale de 20 mg P/L d’o-PO4.