Le polychlorure d'aluminium (PAC) est largement utilisé pour coaguler les solides en suspension et les particules colloïdales. Cependant, de nombreuses usines de traitement des lixiviats de décharge constatent qu'une augmentation du dosage de PAC ne produit pas toujours une amélioration proportionnelle de l'élimination de la couleur.
La raison en est que le lixiviat de décharge sombre n'est pas simplement de l'eau contenant de la saleté en suspension. Sa couleur peut provenir de substances organiques complexes dissoutes et colloïdales, y compris des composés humiques et fulviques formés lors de la décomposition à long terme des déchets. Certaines de ces substances restent stables même après une coagulation conventionnelle.
Combinaison de traitement testée
Agent de décoloration de l'eau → PAC → Ajustement du pH à environ 7 → PAM anionique
Ce processus a produit une décoloration visible et a amélioré la formation de flocons en attribuant une fonction spécifique à chaque étape de traitement.
Pourquoi le lixiviat de décharge est difficile à décolorer
La composition du lixiviat de décharge change avec l'âge de la décharge. Le lixiviat jeune peut contenir de la matière organique relativement biodégradable, tandis que le lixiviat mature contient souvent une proportion plus élevée de composés réfractaires, d'azote ammoniacal, de sels et de substances humiques sombres.
Le défi du traitement peut inclure :
- Couleur brune, noire ou jaune intense
- DCO élevée avec biodégradabilité limitée
- Particules colloïdales fines
- Alcalinité élevée
- Solides en suspension variables
- Azote ammoniacal élevé
- Réponse incohérente aux coagulants conventionnels
- Mauvaise décantation ou flottation des boues
- Changements rapides après de fortes pluies
Étant donné que ces polluants ont des propriétés chimiques et physiques différentes, un seul coagulant peut ne pas être en mesure de tous les éliminer efficacement.
Que se passe-t-il lorsque le PAC est utilisé seul ?
Le PAC s'hydrolyse dans l'eau et forme des espèces chargées positivement et des précipités d'hydroxyde d'aluminium. Ces espèces neutralisent les particules chargées négativement et les capturent par coagulation et floculation par balayage. Ce mécanisme fonctionne bien pour de nombreux polluants en suspension et colloïdaux.
Cependant, le PAC seul peut avoir des difficultés lorsque :
- Une grande partie de la couleur est dissoute plutôt qu'en suspension
- Les matières organiques colorées ont une forte stabilité chimique
- Les eaux usées ont une forte concentration de substances humiques
- Le dosage de PAC abaisse le pH en dessous de la plage optimale
- Les microflocons formés sont trop petits pour se déposer
- Un excès de PAC produit des boues supplémentaires sans amélioration suffisante de la couleur
Augmenter simplement le dosage de PAC peut augmenter les coûts de traitement et le volume des boues tout en n'apportant qu'une clarification supplémentaire limitée. Une approche chimique multi-étapes peut fournir un traitement plus contrôlé.
Les quatre fonctions requises pour une clarification efficace
| Fonction requise |
Produit chimique de traitement |
Objectif |
| Décoloration et déstabilisation |
Agent de décoloration de l'eau |
Cible les composés organiques colorés difficiles |
| Coagulation |
PAC |
Neutralise les particules et forme des microflocons |
| Contrôle de la réaction |
Alcali |
Ajuste le pH à environ 7 |
| Agrandissement des flocons |
PAM anionique |
Forme des flocons plus grands pour la séparation |
La valeur du processus ne vient pas seulement des produits chimiques, mais aussi de leur utilisation dans le bon ordre.
Étape 1 : Cibler la matière organique colorée
La première étape a utilisé l'agent de décoloration de l'eau. Ce polymère décolorant cationique interagit avec les substances colorantes chargées négativement. Il favorise la neutralisation des charges, l'agrégation moléculaire et la déstabilisation de la matière organique colorée.
Cette étape aborde une limitation du traitement conventionnel au PAC : le PAC peut coaguler efficacement les particules en suspension, mais peut ne pas capturer suffisamment certains composés colorés dissous ou très stables. En traitant ces substances en premier, le processus les prépare à la coagulation ultérieure par PAC.
Étape 2 : Construire la structure de coagulation avec le PAC
Une fois le système organique coloré déstabilisé, le PAC a aidé à capturer les composés déstabilisés ainsi que les particules en suspension et colloïdales. Ses principales fonctions à ce stade étaient :
- Neutralisation supplémentaire des charges
- Formation de précipités d'hydroxyde d'aluminium
- Capture de fines particules
- Formation de microflocons initiaux
- Amélioration de l'agrégation globale des polluants
L'agent décolorant et le PAC n'ont pas des rôles identiques. Leurs fonctions se complètent.
Étape 3 : Restaurer un pH approprié
La troisième étape a été l'ajout d'alcali jusqu'à ce que le pH atteigne environ 7. La performance chimique dépend fortement du pH. Si le PAC abaisse trop le pH, les conditions d'hydrolyse, la charge des particules et la performance de floculation du PAM peuvent toutes être affectées.
L'ajustement du pH après l'ajout de PAC aide à tenir compte du changement réel causé par le coagulant. Le pH correct doit être déterminé expérimentalement car le lixiviat de décharge peut avoir une alcalinité élevée ou variable. Un objectif d'environ 7 a fonctionné pour cet échantillon, mais il ne doit pas être considéré comme une valeur universelle pour chaque usine.
Étape 4 : Convertir les microflocons en flocons séparables
La quatrième étape a utilisé du PAM anionique. Après décoloration et coagulation, de nombreux petits agrégats sont restés dispersés dans l'eau. Le PAM anionique a assuré un pontage polymérique, connectant ces agrégats en flocons plus grands.
Une floculation efficace par PAM peut fournir :
- Séparation solide-liquide plus rapide
- Flocons visibles plus grands
- Clarté du surnageant améliorée
- Meilleure capture des boues
- Charge de solides plus faible vers la filtration en aval
- Performance de sédimentation ou de flottation améliorée
Le PAM ne doit être ajouté qu'après que les polluants aient été déstabilisés et que le pH ait été confirmé.
Pourquoi l'ordre ne peut pas être aléatoire
Séquence recommandée
Agent décolorant → PAC → Ajustement du pH → PAM anionique
Chaque étape prépare les eaux usées pour l'étape suivante. Si le PAC est ajouté en premier, il peut être consommé par les solides en suspension facilement disponibles avant que les matières organiques colorées difficiles n'aient été adéquatement déstabilisées.
Si le PAM est ajouté trop tôt, il peut interagir avec les particules non traitées et les produits chimiques dissous, augmentant la consommation de polymère et produisant des flocons faibles ou irréguliers. Si le pH est ajusté avant le PAC mais pas vérifié après, le coagulant peut abaisser à nouveau le pH et faire sortir le processus de la plage préférée.
L'ordre de dosage correct améliore l'efficacité chimique et rend le test de fiole plus facile à reproduire.
Stratégie de mélange recommandée
Mélange rapide
Le mélange rapide est utilisé après l'ajout de l'agent de décoloration de l'eau et du PAC. Son objectif est de distribuer rapidement chaque produit chimique et de favoriser le contact avec les polluants. Une condition de référence typique en laboratoire peut utiliser environ 1 000 tr/min pendant 30 à 60 secondes, en fonction du testeur de fiole et du volume de l'échantillon.
Ajustement du pH
Mesurer le pH après la coagulation par PAC et ajouter l'alcali progressivement. Éviter d'en ajouter une grande quantité à la fois car des zones locales à pH élevé peuvent affecter les flocons en développement.
Mélange lent
Après l'ajout de PAM anionique, réduire la vitesse de mélange. Une étape de mélange plus lente d'environ 200 tr/min pendant deux à trois minutes peut être utilisée comme référence de départ, en fonction de l'équipement. L'objectif est de permettre le pontage polymérique sans casser les flocons nouvellement formés.
Comment optimiser les dosages chimiques
Les dosages utilisés dans un test de lixiviat de décharge doivent être considérés comme des conditions de test plutôt que des recommandations universelles. Un programme d'optimisation approprié devrait comparer :
- Plusieurs dosages d'agent décolorant
- Plusieurs dosages de PAC au niveau de l'agent décolorant sélectionné
- Différentes valeurs de pH finales
- Plusieurs grades de PAM anionique
- Différents niveaux de dosage de PAM
- Comportement de sédimentation par rapport à la flottation
- Volume et déshydratabilité des boues
Le meilleur traitement n'est pas nécessairement le test avec la couleur visible la plus basse. Le dosage chimique total, la production de boues, la vitesse de séparation et les exigences de traitement en aval doivent également être pris en compte.
Que faut-il mesurer après le test de fiole ?
La comparaison visuelle est utile pour le criblage, mais des mesures de laboratoire sont nécessaires pour confirmer la performance.
- Couleur
- Turbidité
- DCO
- Solides totaux en suspension
- Azote ammoniacal
- pH
- Conductivité
- Volume des boues
- Vitesse de sédimentation
- Aluminium résiduel, le cas échéant
- Comportement de filtration ou de déshydratation
Tester ces paramètres empêche qu'un échantillon visuellement clair ne soit confondu avec de l'eau entièrement traitée.
Où ce processus s'intègre-t-il dans une usine de traitement
Le processus agent décolorant-PAC-PAM est principalement une étape de clarification physico-chimique. Il peut être positionné à différents points en fonction de la conception de l'usine.
Avant le traitement biologique
Le prétraitement peut réduire les solides en suspension, la couleur et une partie de la charge organique entrant dans le système biologique. Cela peut aider à protéger le traitement en aval des fluctuations soudaines de l'influent.
Après le traitement biologique
Le processus peut être utilisé comme étape de polissage lorsque le traitement biologique laisse des résidus de couleur, de matière en suspension ou des polluants organiques non biodégradables.
Avant le traitement par membrane
La clarification peut réduire les solides en suspension et la charge colloïdale avant l'ultrafiltration, la nanofiltration ou l'osmose inverse. Cependant, la compatibilité des membranes et les niveaux de produits chimiques résiduels doivent être évalués.
Avant l'oxydation avancée
L'élimination préalable des polluants coagulés peut réduire la quantité d'oxydant consommée par les solides non ciblés et les composés colorés.
Sédimentation ou flottation à air dissous ?
La méthode de séparation finale doit suivre le comportement réel des boues. La sédimentation convient lorsque les flocons générés sont denses et se déposent efficacement. La flottation à air dissous peut être préférable lorsque :
- Les boues flottent naturellement
- Les flocons ont une faible densité
- De l'huile ou du gaz est présent
- La sédimentation est lente
- Un système de séparation compact est requis
Si le test de fiole produit des boues remontant, la conception à l'échelle réelle devrait évaluer la DAF au lieu de forcer les boues dans un processus de sédimentation conventionnel.
Ce que cette combinaison peut et ne peut pas réaliser
Le processus est principalement conçu pour améliorer :
- Réduction de la couleur
- Coagulation
- Formation de flocons
- Élimination des solides en suspension
- Séparation solide-liquide
Il peut également éliminer une partie de la DCO associée à la matière organique en suspension, colloïdale ou coagulable. Cependant, il ne doit pas être présenté comme une solution complète pour :
- Azote ammoniacal
- Fortes concentrations de sels dissous
- Toute la DCO dissoute réfractaire
- Chaque métal lourd
- Toxicité biologique
- Conformité du rejet final
Le lixiviat de décharge nécessite généralement un train de traitement plutôt qu'une seule étape chimique.
Erreurs de traitement courantes
Augmenter le PAC sans test de dosage
Plus de PAC ne signifie pas toujours une meilleure élimination de la couleur. Un excès de PAC peut augmenter le volume des boues, abaisser le pH et augmenter les coûts de traitement.
Ignorer le pH après l'ajout de PAC
Le pH initial peut sembler approprié, mais le PAC peut le modifier de manière significative. Toujours mesurer le pH avant d'ajouter du PAM.
Ajouter du PAM à haute vitesse de mélange
Un cisaillement élevé peut casser les chaînes polymériques ou endommager les flocons en développement. Le PAM nécessite un mélange contrôlé et doux.
Sélectionner le PAM uniquement par nom de produit
Les différents grades de PAM anionique varient en poids moléculaire et en densité de charge. La sélection du grade doit être basée sur la performance de l'eau et des boues.
Juger le résultat uniquement par l'apparence
Un échantillon plus clair peut encore contenir une DCO élevée, de l'azote ammoniacal ou des sels dissous. L'analyse de laboratoire reste essentielle.
Questions fréquemment posées
Un agent décolorant est-il identique au PAC ?
Non. Un agent de décoloration de l'eau est un polymère cationique développé pour déstabiliser les composés organiques colorés. Le PAC est un coagulant inorganique utilisé principalement pour la neutralisation des charges, la précipitation et la coagulation.
Le decolorizer peut-il remplacer le PAC ?
Pas nécessairement. Dans ce processus, l'agent décolorant et le PAC remplissent des fonctions complémentaires. La meilleure combinaison chimique doit être déterminée par des tests de fiole.
Pourquoi utiliser du PAM anionique après des produits chimiques cationiques ?
Après que l'agent décolorant cationique et le PAC aient déstabilisé les polluants, les surfaces des particules résultantes et la structure des microflocons peuvent répondre efficacement au pontage polymérique anionique. La compatibilité doit toujours être confirmée avec les eaux usées réelles.
Quelle quantité de PAM anionique doit être utilisée ?
Le dosage dépend du grade de PAM sélectionné, des solides des eaux usées, de la réponse des flocons et de la méthode de séparation. Le dosage doit être augmenté progressivement lors des tests de fiole plutôt qu'estimé sans test.
Ce processus peut-il réduire la DCO ?
Il peut éliminer une partie de la DCO associée à la matière organique en suspension, colloïdale et coagulable. La réduction réelle de la DCO doit être mesurée. La DCO dissoute réfractaire peut nécessiter un traitement biologique, une adsorption, des membranes ou une oxydation avancée.
Le pH neutre est-il toujours le meilleur ?
Non. Un pH d'environ 7 a été utilisé dans ce test. La plage optimale peut différer selon la composition du lixiviat, le dosage de PAC et l'objectif du traitement.
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Bluwat Chemicals fournit des agents de décoloration de l'eau, du polychlorure d'aluminium et du polyacrylamide anionique pour la clarification des lixiviats de décharge et des eaux usées industrielles. La sélection des produits chimiques doit commencer par les eaux usées réelles plutôt que par une formule de dosage fixe.
Pour une évaluation technique initiale, veuillez fournir :
- Type de décharge et source du lixiviat
- Volume de traitement quotidien
- Couleur et apparence de l'eau brute
- pH, DCO, azote ammoniacal et SST
- Processus de traitement existant
- Produits chimiques et dosages actuels
- Comportement de sédimentation ou de flottation des boues
- Norme d'eau traitée requise
Sur la base de ces informations et de tests de fiole représentatifs, le dosage de l'agent décolorant, le dosage du PAC, la plage de pH, le grade de PAM et la méthode de séparation peuvent être optimisés pour le système de traitement spécifique.
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