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Cours de sédimentation - décantation : floculation

Les séparations liquide-solide telles que décantation, centrifugation, filtration, flottation deviennent inefficaces lorsque les particules solides sont trop divisées (dimension inférieure au micro-mètre). On est alors en présence de suspensions colloïdalles qui ne peuvent être destabilisées que par un prétraitement physico-chimique de coagulation ou de floculation. Ce prétraitement consiste à obtenir l'agrégation des particules, par exemple par addition de produits chimiques.

 

On réserve habituellement le terme de coagulation aux prétraitements réalisés avec des sels minéraux, dont le rôle esr de réduire les forces électostatiques répulsives existant entre particules. C'est par exemple le rôle du chlorure ferrique FeCl3 dans le traitement des eaux.

La floculation quand à elle fait appel aux mécanismes d'adsorption. Elle constitue même, dans le cas ou il y a coagulation, la phase finale de la formation des flocs, c'est à dire des agrégats suffisament gros pour être décantés ou filtrés rapidement.

 

Les floculants

 

Le phénomène de floculation est la possibilité, par une chaîne assez longue, de capter plusieurs particules, donc de constituer des flocs denses et qui décantent mieux. Pour cela, il faut que le floculant soit étiré plutôt qu'enroulé. Ceci est obtenu en introduisant dans la chaîne des groupes dont la charge chimique provoque des effets de répulsion qui empêchent l'enroulement du floculant.

 

On distingue 3 types de floculants:

  • les floculants non ioniques à très longue chaîne
  • les floculants anioniques à longue chaîne
  • les floculants à chaîne cationique à chaîne plus courte

 

Ce sont des produits d'origine organique. Il sont efficaces à faible concentration, mais d'un coût élevé, ce qui influe sur les frais d'exploitation. Leur efficacité dépend des caractéristiques de la suspension, et notament de son pH.

 

Un ensemble de particules floculées est un équilibre souvent fragile. Si l'on souhaite réaliser une filtration consécutivement à la décantation, il faudra limiter au maximum le cisaillement dans la solution de façon à conserver les flocs intacts. On évitera par exemple l'emploi d'un pompe centrifuge dans ce cas.

 

Floculation par magnétisme

 

Le principe consiste à faire passer la solution à traiter au traves d'un champ magnétique immédiatement avant le bac de décantation. Le champ magnétique provoque l'agglomération des particules en suspension qui décante donc plus facilement (facteur x4). Par rapport à la décantation classique, on peut donc réaliser des bassins de décantation plus petits, augmenter le débit des bassins existants, ou réduire la taille ou la quantité des impuretés résiduelles