décanteur-épaississeur à recirculation de boues: le densadeg

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C’est un décanteur à floculation optimisée et à recirculation externe des boues, utilisant le principe de la décantation lamellaire associée à un épaississeur intégré. Il se présente (figure 20) sous la forme d’un mélangeur rapide (1), un floculateur agité (2), un floculateur piston (3), une cuve de décantation (4) (90 % des flocs décantent et s’épaississent sans monter dans le lamellaire), un lamellaire cloisonné (5) surmonté par des goulottes crénelées de reprise, un circuit de retour des boues épaissies en tête de l’appareil (6).

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Figure 20. Le Densadeg

principes de fonctionnement

une décantation à recirculation des boues

On recycle de la boue concentrée à petit débit via une pompe à rotor excentré pour ne pas casser les flocs ; comme vu précédemment, les boues recirculées multiplient les surfaces de contact et accélèrent les phéno­mènes d’agglomération des flocs. La floculation dans le Densadeg est optimale si l’occupation spatiale des flocs dans le floculateur agité est d’environ 10 %.

un dispositif optimisé de floculation

Le floculateur du Densadeg avec deux réacteurs en série (un réacteur agité à forte énergie et un réacteur piston à basse énergie) est déjà décrit au niveau mise en oeuvre du présent chapitre.

un décanteur lamellaire épaississeur

Dans cette partie du Densadeg, trois fonctions sont réalisées :

  • une décantation en piston de la majorité des boues. Ceci est rendu possible du fait de la taille et surtout de la densité du floc, induisant des vitesses de décantation très élevées ;
  • une finition dans les modules lamellaires : les flocs résiduels sont arrêtés dans les modules lamellaires mettant en œuvre le système de répartition par l’aval, grâce auquel les flocs ne subissent aucune accélé­ration (contrairement aux répartitions par l’amont) et conservent donc leur intégrité ; de plus, l’uniformité des vitesses de passage prohibe toute remontée locale de boues et l’eau décantée présente la même qua­lité sur toute la surface de reprise ;
  • ceux obtenus sur les autres décanteurs à contact de boue plus anciens).

une double injection de polyélectrolyte

Une amélioration et significative a été apportée au Densadeg grâce à la double injection de poly­mère (brevetée). Celui-ci est réparti entre le réacteur de floculation et la recirculation de boues.

À consommation de polymère identique, les conséquences se sont révélées être multiples :

  • les flocs sont encore plus denses et forment une sorte d’« auto lest » plus apte aux fortes vitesses ;
  • la concentration des boues extraites augmente. La plupart du temps, elle est multipliée par 2 et dépasse celle d’un épaississeur statique. Ainsi, grâce à cette double injection, la concentration des boues de Den­sadeg travaillant sur une eau de surface peu chargée est passée de 25 g · L–1 en moyenne à plus de 50 g · L– 1 (25 à 30 g · L–1 dans un épaississeur)
  • le polymère étant mieux utilisé, le pouvoir colmatant de l’eau décantée s’en trouve réduit, d’où, en cas de filtres en aval, une augmentation notable des durées de cycles de filtration.

avantages du Densadeg

Le Densadeg est un appareil éprouvé ; il dispose de nombreux atouts :

  • il est rapide et donc compact (tableau 3) ;
  • il est souple d’emploi et peu sensible aux variations de la qualité et du débit d’eau brute, la concentration dans la zone de floculation dépendant essentiellement de la recirculation de boues épaissies et peu des MES floculées de l’eau entrante ;
  • il permet d’atteindre de très hauts niveaux d’abattement des pollutions (en particulier, très faible turbi­dité de l’eau décantée) illustrant la qualité du réacteur et du lamellaire de sortie et dispensant dans de nombreuses applications d’EI de mettre en place des filtres (ex. : eau d’appoint à un circuit de refroidisse­ment). Dans tous les cas où la clarification est couplée à une réaction chimique de précipitation, des résul­tats excellents sont obtenus sur l’eau traitée (élimination des métaux lourds, précipitation de CaCO3, CaSO4, 2H2O, Fe2(PO4)3), quasiment jusqu’à l’équilibre théorique (voir processus industriels et traitements des effluents résiduaires) ;
  • il produit des boues bien épaissies (> 30 g · L–1) qui peuvent être déshydratées sans épaississeur inter­médiaire.

Le tableau 3 donne des ordres de grandeur obtenus sur différentes applications :

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Tableau 3. Avantages du Densadeg

Remarque : comme déjà souligné, dans tous les cas, les boues extraites sont proches de leur concentra­tion ultime (telle que mesurée en éprouvette) et la dépassent même lorsqu’une double injection de poly­mère est utilisée.

les différents Densadeg (2D30, 4D30, 2D100)

La gamme se décline en différents appareils selon l’application mise en œuvre et les objectifs de traite­ment visés :

  • pour une solution à très haut rendement de clarification : le Densadeg 2D ou 2D30 (décantation-densi­fication). Avec déjà plus de 200 références, le Densadeg 2D est l’appareil de base s’appliquant à tout type d’eau, il maximise l’élimination des MES et de la turbidité ;
  • pour une solution à très grande vitesse : le Densadeg 2D100 ou 2D TGV est l’appareil qui maximise, au contraire, la vitesse de décantation. Particulièrement dédié à la décantation primaire des eaux pluviales en surverse de réseau unitaire ou sur réseau séparatif, le Densadeg 2D TGV permet la décantation à très grande vitesse des eaux (jusqu’à 100 m · h–1), au prix d’une consommation de polymère plus élevée et d’une qualité moindre d’eau clarifiée (élimination d’environ 85 % des MES).

En ERU, comme pour le Sédipac, nous avons recherché à avoir un système incorporant l’ensemble des fonctions du prétraitement et du traitement primaire physico-chimique dans une solution très compacte : le Densadeg 4D30. Celui-ci assure en effet dans un même appareil les fonctions de dessablage, dégraissage, décantation primaire à grande vitesse et densification des boues produites. Dans certains cas, des extrapo­lations à vitesses plus élevées de cet appareil sont possibles (jusqu’à 100 m · h–1) ; ceci suppose toutefois des adaptations de la géométrie des appareils, l’emploi de doses plus élevées de réactifs… (voir 2D100).

domaines d’utilisation

Le tableau 4 récapitule les principales applications de ces appareils suivant l’objectif du traitement. Les chaînes de traitement des eaux potables, traitement des eaux résiduaires urbainestraitement et conditionnement des eaux industrielles et processus industriels et traitements des effluents résiduaires illustrent les très nombreuses applications de ces appareils.

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Photo 18. Bastrop Energy (Austin, États-Unis), Densadeg en clarification d’eau de la rivière Colorado, alimentation de tour de refroidissement et de chaudière haute pression, 3 500 gpm – 19 000 m3 · j–1, capacité hydraulique maximum 4 000 gpm – 21 800 m3 · j–1
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Photo 19. Pinal Creek (Arizona, États-Unis), traitement d’eau de drainage de mines, métaux dissous (A , Cu, Fe, Mn, Ca), SO4 2–, CO2. Deux étages (clarification puis décarbonatation), 6 500 gpm – 35 400 m3 · j–1
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Tableau 4. Principales applications du Densadeg