La floculation a pour objectif de favoriser les contacts entre les particules fines pour former des flocs qui seront éliminés. Le processus est influencé par des facteurs comme le temps de contact, l'agitation, et l'ajout de substances. La formule de Smoluchowski permet de calculer l'évolution du nombre de particules en fonction du temps et d'estimer la vitesse de floculation.
Formule de Smoluchowski :
Cette formule permet de calculer l’évolution du nombre de particules en fonction du temps, et donc d'estimer la vitesse de floculation.
N/N0=−αΩGt
Où :
- N et N₀ : Nombre de particules à l’instant t et t₀,
- α : Facteur de fréquence de collision,
- Ω : Volume des particules / volume de la suspension,
- G : Gradient de vitesse,
- t : Temps de contact.
Le temps de contact doit être supérieur à 10 minutes pour une floculation optimale. L'agitation doit être contrôlée : un gradient de vitesse G élevé favorise la formation des flocs, mais une agitation excessive peut détruire ces flocs. L'ajout de microsable peut favoriser l'agrégation.
Les floculants, polymères à haut poids moléculaire, agissent par pontage et neutralisation des charges. Les solutions mères de floculants sont visqueuses et doivent être manipulées avec soin. Il faut veiller à ne pas dégrader le polymère avec une agitation excessive.
Le taux de traitement (Tt) correspond à la quantité de réactif par volume d'eau. Méthodes de détermination : le Jar Test simulant la coagulation-floculation à petite échelle, extrapolation selon la turbidité ou l'alcalinité, et le zétamètre pour mesurer la charge des particules.
Formule :
Tt×QEB=QPPE×CR
Où :
- Tt : Taux de traitement,
- QEB : Débit d’eau brute,
- Q_PPE : Débit de l’unité de traitement,
- C_R : Concentration du réactif.
L'ajout de coagulants réduit l’alcalinité de l’eau, affectant la formation des flocs. Cette réduction est souvent compensée par du lait de chaux ou de la soude. Il est crucial pour éviter une acidification excessive et maintenir l'efficacité du processus.
Formule de compensation de la perte d’alcalinité :
Perte d’alcaliniteˊ=Dose de coagulant (mg/L)/Facteur de conversion
Formule pour le débit de soude :
Debit de soude=Perte d’alcaliniteˊ (mol/L)×QEB×Csoude
Où :
- QEB : Débit d’eau brute,
- C_soude : Concentration de la soude utilisée.
La coagulation est optimale dans une plage de pH spécifique, souvent entre 6 et 8 pour l’aluminium. Des écarts de pH peuvent diminuer l'efficacité de la floculation. Certains coagulants, comme les polyhydroxysulfates, nécessitent moins de correction du pH.
