Coagulation et floculation. Floculation dans le traitement de l'eau

Nous sommes bien conscients que l'eau est indispensable au maintien de la vie sur notre planète et est indispensable au développement de la société. Cependant, comme indiqué dans le texte «Types de pollution de l'eau», cette ressource en eau est contaminée de plusieurs manières, ce qui peut transmettre des maladies telles que le choléra et le typhus.

Quelle que soit leur origine, qu'elles proviennent de rivières, de lacs et de barrages, ou de nappes phréatiques souterraines, toutes ces sources d'eau sont sujettes à la pollution. C'est pourquoi, avant d'être envoyée chez nous, l'eau de ces sources passe d'abord par le Stations de traitement d'eau (ETA).

Il convient de souligner la différence entre le ETA et le ETE (stations d'épuration). Comme indiqué dans les ATE, le traitement effectué est l'eau douce présente dans la nature qui contient des résidus organiques, des sels dissous, des métaux lourds, des particules en suspension et des micro-organismes. Ces eaux traitées sont envoyées dans les foyers, les industries et autres établissements pour y être consommées. Dans les ETE, le traitement effectué est constitué d'eaux usées résidentielles et industrielles, et, après avoir été traitées, cette eau peut être réintroduit dans les rivières et les lacs sans causer d'impact environnemental important comme il le ferait s'il était déversé directement sans traitement.

L'une des étapes du processus de traitement de l'eau aux ETA consiste à coagulation et le floculation. Dans ces eaux qui seront traitées se trouvent des impuretés dont les particules sont colloïdales, c'est-à-dire qu'elles ont un diamètre moyen compris entre 1 et 1000 nm. Parce qu'ils sont petits, ils ne se déposent pas (ils ne se déposent pas au fond du récipient) sous l'action de la gravité.

Par conséquent, il est nécessaire d'ajouter à l'eau coagulants chimiques. Généralement, ici au Brésil, le coagulant utilisé est le sulfate d'aluminium (Al₂(SEUL₄)₃). Mais il existe d'autres agents chimiques qui peuvent être utilisés avec cette même fonction, tels que sels de fer (III) ou encore polymères organiques. Ces coagulants sont insolubles dans l'eau et génèrent des ions positifs (cations) qui attirent les impuretés chargées négativement dans l'eau.

Chimiquement, on peut l'expliquer ainsi: le sulfate d'aluminium génère les ions suivants dans l'eau :

Al₂(SEUL₄)₃ → 2 Al³⁺ + 3 SO₄^2-

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Une plus petite partie des cations Al³⁺ neutralise les charges négatives des impuretés présentes dans l'eau, et la plupart d'entre elles interagissent avec les ions hydroxyles (OH^-) à partir d'eau, formant de l'hydroxyde d'aluminium :

Al₂(SEUL₄)₃ + 6H₂O → 2 Al(OH)₃ +6 heures⁺ + 3 SO₄^2-

Cet hydroxyde d'aluminium est un colloïde chargé positivement qui neutralise les impuretés colloïdales chargées négativement dans l'eau. Notez qu'il y a un excès de H⁺, ce qui rend le milieu acide et peut empêcher la formation d'hydroxyde d'aluminium. Par conséquent, avec le coagulant, certains composés qui augmentent le pH (alcalinité) du milieu sont également ajoutés à l'eau, tels que les bases d'hydroxyde de calcium (Ca (OH)₂) et de l'hydroxyde de sodium (NaOH), ou un sel basique tel que le carbonate de sodium (Na₂CO₃), connu sous le nom de soda.

Ainsi, les particules polluantes sont déstabilisées et s'agglutinent, ce qui facilite leur dépôt ou leur agglomération en flocons. On peut alors dire que la coagulation est un processus chimique utilisé pour déstabiliser les particules colloïdales.

Dans la partie suivante et complémentaire, appelée floculation, l'eau est agitée fortement pendant environ 30 secondes par un agitateur mécanique, comme le montre la figure ci-dessous, afin d'augmenter la dispersion du coagulant. Ensuite, le système est agité lentement, permettant le contact entre les particules.

Agitateur mécanique utilisé dans la floculation de l'eau

Ces flocons formés sont ensuite acheminés vers une autre étape de traitement, qui est la sédimentation et la décantation, où ils se déposent au fond des cuves et sont récupérés. Le texte

Séparation des mélanges par décantation montre en quoi consiste ce processus physique.

Le processus de coagulation/floculation est considéré comme un type de traitement tertiaire des eaux usées, car il utilise des techniques physico-chimiques pour éliminer des polluants spécifiques. Malheureusement, il s'agit d'une technologie pour transférer les polluants de l'eau vers un autre endroit, car ils sont transformés en déchets solides, mais la pollution n'est pas détruite.

Par Jennifer Fogaça
Diplômé en Chimie

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FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. « Coagulation et floculation »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/coagulacao-floculacao.htm. Consulté le 27 juin 2021.