Résumé Aperçu

En termes simples, PAC et PAM sont un "duo dynamique" classique dans le traitement des eaux usées, généralement utilisés ensemble dans le processus de coagulation et de flocculation.

Le PAC agit comme un coagulant. Son rôle principal est de neutraliser les charges et de déstabiliser de minuscules particules en suspension et colloïdes, ce qui les provoque à former des micro-flocs.

Le PAM agit comme flocculant. Son rôle principal est l'adsorption et le pontage, qui tire les micro-flocs créés par le PAC ensemble en flocs grands, denses et à dépôt rapide.

Leur relation peut être analogisée comme: PAC est la "colle" qui lie le sable en petits grappes, et PAM est le "filet" qui rassemble les grappes en une grande pierre facile à enlever.

1.Chlorure de polyaluminium (PAC)

1.1. Mécanisme d'action

Le PAC est un coagulant polymère inorganique. Son mécanisme de coagulation repose sur trois principes clés :

Neutralisation de charge : Après dissolution dans l'eau, le PAC hydrolyse pour produire une multitude d'ions complexes chargés positivement (p. ex. [Al(OH)] ₂]⁺, [Al₈(OH)₂₀]⁴⁺). La plupart des particules colloïdales présentes dans les eaux usées (p. ex. argile, colloïdes organiques) portent une charge superficielle négative qui provoque la répulsion des particules et leur stabilité en suspension. Les ions positifs du PAC neutralisent efficacement ces charges négatives, comprimant la double couche électrique et provoquant une déstabilisation. Cela permet aux particules de se collider et d'agréger.

Adsorption et pontage: Les produits hydrolysés de PAC, tels que le gel d'hydroxyde d'aluminium [Al(OH) ₃], forment une vaste structure en forme de filet avec une grande surface et une forte capacité d'adsorption. Ce gel peut "faire pont" entre les particules déstabilisées et les solides en suspension, formant de petits "micro-flocs" initiaux ou "flocs à épingles".

Flocculation par balayage: À une plage de pH optimale, le PAC génère un précipité substantiel d'hydroxyde d'aluminium. Au fur et à mesure que ce précipité s'installe, il emmêle et balaie les particules suspendues avec lui, similaire à un filet qui tombe.

1.2. Méthode d'utilisation

Préparation de la solution: le PAC solide doit d'abord être dissous dans une solution liquide. Une concentration typique en solution de travail est de 5 à 10% (c'est-à-dire de 50 à 100 g de PAC solide par litre d'eau). Il doit être ajouté lentement sous agitation pour éviter la formation de bosses.

Point de dosage: Généralement ajouté au stade du "mélange rapide" ou du "réservoir de coagulation" du processus de traitement.

Mélanger et réaction: Après dosage, un mélange rapide et intense (environ 1-3 minutes) est nécessaire pour assurer une dispersion complète et uniforme du PAC dans les eaux usées, facilitant la neutralisation de la charge et la formation initiale de floc.

Contrôle du dosage: Le dosage optimal doit être déterminé par des tests en pot. Un surdosage peut conduire à une inversion de charge (re-stabilisation) et à une mauvaise performance. La gamme typique est de 50 à 200 mg/L.

1.3. Effets du traitement

Élimination efficace des solides en suspension (SS), des particules colloïdales, de la matière organique dissoute et de la couleur.

Réduction des paramètres clés: turbidité, demande d'oxygène chimique (DOC) et phosphore total (TP, via la formation de précipité de phosphate d'aluminium).

Formes: Petits flocs légers qui s'installent lentement.

2.Polyacrylamide (PAM)

2.1. Mécanisme d'action

Le PAM est un flocculant polymère organique. Son mécanisme central est l'action de pontage de sa structure polymère à longue chaîne.

Adsorption et pontage: les molécules PAM ont des chaînes extrêmement longues (poids moléculaire dans les millions à des dizaines de millions) avec de nombreux groupes fonctionnels actifs (par exemple, les groupes amide -CONH) ₂, des groupes ioniques). Ces longues chaînes agissent comme des « cordes » ou des « ponts », s’adsorbant sur la surface d’un micro-floc et s’étendant dans la solution pour s’adsorber sur d’autres. Cela relie de multiples flocs en agglomérats grands, denses et à dépôt rapide.

Effets de charge (type ionique):

PAM cationique: possède une charge positive. En plus du pontage, il fournit également une neutralisation de charge, ce qui le rend très efficace pour les boues organiques chargées négativement (p. ex. eaux usées municipales, eaux usées de transformation alimentaire). C'est le type le plus courant utilisé pour la déshydratation des boues.

PAM anionique: possède une charge négative. Il repose principalement sur le pontage à longue chaîne et est souvent utilisé en conjonction avec des coagulants inorganiques comme le PAC, ciblant les flocs faiblement positifs formés après la coagulation.

PAM non ionique: efficace dans des conditions acides ou neutres et offre une bonne tolérance au sel.

2.2. Méthode d'utilisation

La sélection du type est critique :

Suspensions inorganiques (p. ex., traitement des minéraux, eau de lavage de sable): utilisez souvent le PAM anionique.

Épaysissement et déshydratation des boues organiques (p. ex., municipales, industrielles): Utiliser principalement le PAM cationique.

Eau usée acide ou à salinité élevée: PAM non ionique peut être considéré.

Préparation de la solution: Généralement préparée sous forme de solution de 0,1 à 0,3 %. La dissolution nécessite plus de temps (40-60 minutes) et une agitation douce pour éviter le cisaillement (rupture) des longues chaînes polymères. Un réservoir de vieillissement est essentiel pour une "activation" complète du polymère.

Point de dosage: Ajouté après PAC, dans le "réservoir de flocculation" ou "zone de mélange lent". Ici, une agitation lente (conditions d'écoulement laminaire) est nécessaire pour favoriser la croissance du floc sans rompre les agglomérats formés.

Contrôle du dosage: Le dosage requis est très faible, généralement 1-5 mg / L, et doit être déterminé par des tests en pot.

2.3. Effets du traitement

Accélére considérablement la vitesse de dépôt des flocs.

Forme des flocs grands, forts et compacts qui sont faciles à séparer.

Améliore considérablement l'efficacité de déshydratation des boues et augmente la teneur en solides du gâteau déshydraté.

Produit un surnageant plus clair (eau traitée).

3. Processus de collaboration Principales considérations

Flow de processus typique:

Eau brute → (Ajustement du pH) → Dosage PAC → mélange rapide → Dosage PAM → mélange lent → Sédimentation → Traitement clarifié des effluents / boues

Principales considérations et Précautions :

L'ordre de dosage est critique: il doit d'abord être PAC, puis PAM. Ajouter le PAM en premier lui fera adsorber sur des particules stables individuelles, les protégeant potentiellement et empêchant le PAC de neutraliser efficacement leurs charges, conduisant à l'échec du traitement.

Dépendance du pH: PAC fonctionne mieux dans une plage de pH de 6,5 à 8,0. Des valeurs de pH extrêmes nuisent à son hydrolyse et à son efficacité. Un ajustement du pH peut être nécessaire.

Dissolution complète du PAM: Le PAM incomplètement dissous, avec des "yeux de poisson" (grumes de gel), est un gaspillage de produits chimiques et réduit considérablement les performances.

Intensité de mélange: Valeur G élevée (mélange rapide) pour la dispersion de PAC; Faible valeur G (mélange lent) pour la flocculation PAM.

Les tests en bocal sont essentiels: la qualité de l'eau varie considérablement. Les tests en bocal sont la méthode la plus rentable pour déterminer le type et le dosage optimaux de PAC/PAM, le pH et les points de dosage.

Sécurité & Environnement: Le monomère PAM (acrylamide) est une neurotoxine. Choisissez toujours des produits de haute qualité à faible teneur en monomères résiduels. Les boues traitées doivent être éliminées correctement.

Résumé des effets combinés

Grâce à l’action synergique de PAC et PAM, un système de traitement des eaux usées peut réaliser:

Élimination hautement efficace des solides en suspension et colloïdales, avec des taux d'élimination de turbidité dépassant souvent 90%.

Réduction significative de la COD et du phosphore total, ce qui est crucial pour répondre aux normes de décharge.

Séparation solide-liquide grandement améliorée, réduisant l'empreinte requise et le temps de rétention des réservoirs de sédimentation.

Création de meilleures conditions pour des traitements biologiques ou avancés ultérieurs.

Amélioration substantielle de la déshydratabilité des boues.