Le traitement primaire

Le traitement primaire consiste en une étape de décantation et/ou flottation. Cette phase permet d’éliminer une fraction des matières en suspension jusqu’à 60% et de la matière organique, de l’ordre du tiers de la DBO₅ entrante (Degrémont, 1989). Cette pollution constitue alors les boues primaires, fortement organiques et fermentescibles qui sont envoyées vers la chaîne de traitement des boues. Le traitement primaire permet de réduire la charge polluante arrivant au traitement secondaire mais génère un volume important de boues. Ce traitement ne permet pas d’atteindre les seuils de rejets règlementaires. Dans les stations qui fonctionnent uniquement par traitement physico-chimique, le traitement primaire est la seule étape de traitement de l’eau. Dans ce cas, la décantation est optimisée par un conditionnement préalable avec un coagulant. Ce dernier est mélangé à l’eau usée (coagulation) et regroupe les particules et colloïdes faiblement décantables en flocs plus lourds (floculation) qui sont alors piégés par décantation. La décantation lamellaire, version optimisée de la décantation classique, permet également d’améliorer la performance de cette étape et de diminuer l’emprise au sol des ouvrages.

Le traitement primaire et une étape facultative et dans de nombreuses Station d’Epuration (STEP) les eaux usées prétraitées sont directement acheminées vers la phase de traitement secondaire.

Il existe plusieurs méthodes intervenant dans le traitement physico-chimique.

Elles sont différentes les unes par rapport aux autres et peuvent être citées à titre d’illustration la coagulation-floculation, l’absorption, l’électrolyse, la flottation, la précipitation, les échanges d’ions, l’extraction liquide-liquide, la filtration

Caractérisation et essais de traitement des eaux usées industrielles avec le sulfate d’aluminium et

des matériaux locaux : cas du jus d’Opuntia dillénii et des cendres d’épluchures de bananes plantains

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membranaire etc. (KHALFAOUI, 2012). Dans le cadre de notre étude, on ne s’intéressera qu’à la coagulation-floculation.

3.2.1. Définition de la coagulation-floculation

Ce procédé est un traitement primaire qui permet de débarrasser les eaux usées des impuretés qu’elles contiennent grâce à la réaction d’émulsion.

Coagulation et floculation sont des processus souvent indissociables. En effet, la coagulation, en diminuant les forces de répulsion entre les particules, favorise les collisions et la formation d'agrégats ; et la floculation, en permettant la croissance des agrégats accélère la séparation des phases.

(Source : Mottot Y., 2000)

Figure 4: Différentes phases de la coagulation et de la floculation

3.2.2. But de la coagulation-floculation

On trouve en suspension dans l’eau des solides qui, par dimensions décroissantes, vont de matières dont la structure est assez grossière et qui se

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déposent facilement, aux particules très fines qui ne sédimentent que si elles s’agglomèrent d’abord elles-mêmes ou si on ajoute à l’eau un coagulant. Les précipités formés par la coagulation sont finement divisés, à moins que leurs éléments n’aient été agglomérés en particules solides de plus fort diamètre ou en véritable floc par agitation de l’eau procédée qui met en contact entre elles les fins éléments solides, de sorte qu’ils adhèrent les uns aux autres et forment des particules de plus en plus volumineuses. Ces grosses particules du floc se déposent ensuite dans les bassins.

3.2.3. Principe de la coagulation-floculation

Pour bien comprendre les procédés de coagulation et de floculation, il convient de distinguer les phases successives du processus. En premier lieu, on ajoute à l’eau une substance chimique coagulante. Ce réactif ne peut agir de manière uniforme que s’il est réparti rapidement dans toute la masse liquide.

Cela exige donc une agitation (ou un mélange) rapide au point d’introduction du coagulant. En second lieu, se produit un ensemble complexe de réactions et de modifications chimiques et physico-chimiques aboutissant à la coagulation et à la formation de particules microscopiques. En troisième lieu, en agitant l’eau beaucoup plus doucement cette fois-ci, on provoque l’agglomération de ces fines particules, autrement dit la floculation, dont le produit dénommé « floc » sédimente. diffuserait que très lentement en eau calme et les réactions chimiques initiales ne se produiraient que dans la zone d’introduction du coagulant concentré.

L’opération n’aurait donc que des résultats localisés, tous différents de ceux que

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l’on voulait obtenir, car la nature des réactions provoquées varie grandement avec la concentration du réactif. D’autre part, si le calme succédait à la phase d’agitation rapide, il faudrait trop de temps pour passer, par agglomération, du procédé fin à un floc de dimensions suffisantes. Pour obtenir, dans des conditions économiques, une clarification satisfaisante, il faut donc que la coagulation et la floculation soient achevées avant que les eaux traitées arrivent aux bassins de sédimentation.

Le processus de coagulation est courant dans la nature : ainsi la chaleur modifie l’état physique du blanc d’œuf, qui devient gel ou solide ; de même, l’acide lactique du lait aigre fait coaguler la caséine, ce qui donne du lait caillé.

Des forces complexes entrent en jeu dans la coagulation et la floculation de l’eau, phénomènes qui dépendent du caractère et de la qualité de l’eau, de la nature du coagulant employé et de la dose utilisée, de la température de l’eau, de la durée de cycle et de l’intensité de l’agitation. Tous ces divers facteurs, qui jouent un rôle de premier plan et sont contrôlés par un agent des services d’exploitation, doivent avoir été bien compris pour que l’on puisse obtenir les résultats voulus.