décantation lamellaire

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principe

La décantation lamellaire repose sur le principe qu’en décantation libre, d’après la loi de Hazen (voir différents types de décantation), la rétention d’une particule grenue est indépendante de la hauteur de l’ouvrage. Il est donc possible d’augmenter de manière très importante la surface disponible à la décantation en superposant sur la hauteur de l’ouvrage un grand nombre de cellules de séparation eau/boue.

La figure 20 présente les gains théoriques possibles sur un ouvrage, en débit ou en dimension, à efficacité de traitement équivalente en superposant n étages de hauteur H/n.

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Figure 20. Décantation lamellaire à flux horizontal

mise en oeuvre

De nombreux modèles de faisceaux lamellaires (ou lamelles) sont disponibles : plaques planes, plaques ondulées, tubes ronds, tubes carrés, chevrons, modules hexagonaux.

Afin d’assurer l’évacuation gravitaire de la boue décantée, les lamelles sont inclinées d’un angle q par rap­port à l’horizontale. La vitesse de Hazen se calcule alors sur la surface projetée de l’ensemble des éléments lamellaires :

Formule : vitesse de Hazen

avec SL = Surface élémentaire de chaque lamelle.

La figure 21 illustre ce principe pour un réseau de plaques parallèles et montre, dans ce cas, la surface de décantation équivalente au sol.

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Figure 21. Décantation lamellaire à plaques : effet cumulé des surfaces unitaires

Pour qu’un décanteur lamellaire puisse être efficace, les particules à décanter doivent changer de morpho­logie au sein des lamelles en s’agglomérant, pour qu’une fois sorties des lamelles, elles ne soient pas réen­traînées par le flux liquide et puissent s’écouler au fond du décanteur.

Trois types de décantation lamellaire sont possibles (figures 22, 23 et 24) :

à contre-courant

L’eau et la boue circulent en sens inverse (l’eau vers le haut à la vitesse V et les boues vers le bas). À son entrée dans le système, le trajet d’une particule est la résultante de V et de sa vitesse de chute u.

à courants croisés

L’eau et la boue circulent perpendiculairement l’un par rapport à l’autre (l’eau horizontalement et la boue du haut vers le bas).

à cocourant

L’eau et la boue circulent dans le même sens de haut en bas.

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Figure 22. Décantation lamellaire à contre-courant
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Figure 23. Décantation lamellaire à courants croisés
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Figure 24. Décantation lamellaire à cocourant

La décantation à contre-courant permet l’organisation hydraulique la plus simple et la plus fiable. En revanche, la décantation à cocourant se heurte à de grandes difficultés pour la reprise de l’eau traitée. Pour la décantation à courants croisés, l’équirépartition des flux hydrauliques est délicate.

choix du type de faisceaux lamellaires

L’efficacité d’un système lamellaire est liée à différents paramètres :

hydraulique

La forme des lamelles doit favoriser le passage du régime d’écoulement de turbulent (à l’entrée des lamel­les, zone LT) à laminaire (au sein des lamelles, zone LD), et il faut donc éviter les systèmes de supportage des lamelles mettant en œuvre des entretoises qui perturbent l’écoulement et la décantation.

répartition de l’eau dans les cellules de décantation

Chaque cellule doit recevoir le même débit d’eau afin d’éviter les survitesses à l’origine d’une dégradation de la décantation.

écartement des lamelles

Il doit être suffisant pour éviter le colmatage des lamelles par la boue décantée et pour permettre éven­tuellement leur nettoyage

surface de décantation équivalente

Plus elle est importante, meilleure sera la décantation en tenant compte, toutefois, de la remarque précé­dente.

Dans la figure 25, l’efficacité des différents types de faisceaux lamellaires, présentés précédemment, est comparée en utilisant comme paramètre la surface de décantation équivalente.

Hypothèses utilisées pour la comparaison des six systèmes : diamètre hydraulique (80 mm), inclinaison (60°) et longueur de lamelles (1,5 m).

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Figure 25. Conclusion

Le choix du type de faisceaux lamellaires ne doit pas se faire uniquement en considérant la plus grande surface de décantation équivalente possible ; les faisceaux à plaques parallèles peuvent développer des sur­faces importantes à condition de réduire l’espace entre plaques et au risque de rendre l’installation non fia­ble (problème de bouchage) et inexploitable (impossible de procéder au nettoyage de l’espace entre les plaques).

Par ailleurs, la mise en place des plaques est délicate ; elle nécessite la pose de supports et d’entretoises qui, souvent, perturbent l’hydraulique et la décantation, et favorisent l’accrochage des boues.

conclusion

L’efficacité hydraulique des modules hexagonaux est supérieure à celle des autres faisceaux tubulaires et des plaques parallèles. Ces modules minimisent considérablement les risques de colmatage tout en offrant une surface de décantation équivalente très importante.

SUEZ utilise de tels modules avec des diamètres hydrauliques de 80 ou 50 mm suivant les applica­tions.