Coagulation
Contrôle du potentiel Zeta
Dans l'eau brute, les colloïdes sont généralement chargés
négativement et se repoussent mutuellement. Afin de neutraliser
cette charge superficielle négative, on ajoute des cations qui forment
une couche autour du colloïde favorisant le rapprochement des particules.
C'est la coagulation.
Pour mesurer la puissance de charge de la particule, on utilise un Zétamètre.
Cet appareil permet d'évaluer la charge des particules grâce
à la mesure du potentiel Zeta qui régit la manière
dont les colloïdes se déplacent et interagissent. En pratique,
plus il est négatif, plus la charge de la particule s'intensifie
(négativement bien sûr). Ainsi, au fur et à mesure
qu'il diminue en valeur absolue, les particules peuvent s'approcher les
unes des autres plus étroitement, ce qui accroît les probabilités
de collision. Dans un système de clarification classique, à
un pH compris entre 6 et 8, les coagulants fournissent des charges positives
qui diminuent le potentiel Zeta. Théoriquement, la coagulation se
produit à l'annulation de ce potentiel, ce qui correspond à
une complète neutralisation de charge. Mais, en pratique, ce n'est
pas nécessaire ; il suffit que ce potentiel soit légèrement
négatif. Il faut faire attention à ne pas trop ajouter de
coagulant, car la surface de la particule va alors se trouver chargée
positivement (potentiel Zeta positif) et les colloïdes vont se disperser
à nouveau.
Le potentiel Zeta est déterminé indirectement à
partir des données obtenues en observant les vitesses de déplacements
des particules au microscope. L'appareil utilisé s'appelle un Zétamètre.
Les mesures du potentiel Zeta servent à contrôler les doses
optimales de coagulants à utiliser.
Les coagulants
Les coagulants minéraux
La neutralisation de la charge superficielle négative du colloïde
est réalisée par l'ajout de cations. Pour choisir le coagulant,
il faut tenir compte de :
-
sa valence ; la coagulation est d'autant plus efficace que la valence du
cation est élevée (d'après la théorie de Schulze
Hardy, un ion trivalent est dix fois plus efficace qu'un ion divalent),
-
son innocuité,
-
son coût.
Ainsi les sels d'aluminium III et de fer III sont largement utilisés.
Les plus courants sont :
-
les sulfates d'aluminium et de fer III : Al2(SO4)3
et Fe2(SO4)3
-
les chlorures d'aluminium et de fer III : AlCl3 et FeCl3
-
les mélanges de sulfates et de chaux : M2(SO4)3
+ Ca(OH)2
-
les produits mixtes Al3+/Fe3+
La réaction de base lors de la mise en solution des coagulants
minéraux est une hydrolyse qui modifie les caractéristiques
physico-chimiques de l'eau à traiter (pH, conductivité).
M?+ + 3H20<=------> M(OH)3?Precip
+ 3H+
Or, le pH est un élément primordial pour l'élimination
des colloïdes. Donc, pour obtenir le pH optimal de coagulation, il
peut être nécessaire d'ajouter un acide ou une base.
Le problème posé par les coagulants minéraux vient
de la formation d'hydroxydes précipités qui entraîne
la production d'un volume de boue important. Ces boues doivent être
éliminées ultérieurement dans le processus de séparation
liquide-solide.
Les coagulants organiques de synthèse
Ce sont des molécules organiques de synthèse à caractère
cationique. Ces produits neutralisent les colloïdes négatifs
et sont utilisables directement, en remplacement total ou partiel d'un
coagulant minéral. Ils présentent l'avantage de réduire
considérablement le volume de boue produite. Mais, dans certains
cas, ils sont moins efficaces. Donc, l'utilisation conjointe des deux types
de coagulant permet une très nette diminution de la quantité
de coagulant minéral nécessaire (40 à 80%) tout en
assurant un moindre volume de boue produite.
Dernière mise à jour : 18/05/1998.
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