les décanteurs statiques

L’usage a consacré le terme « statique » pour désigner les décanteurs qui ne sont ni à recirculation de boues, ni à lit de boues, bien que, dans ces appareils, la décantation s’effectue en fait selon un processus continu et non par bâchées.

Selon le débit à traiter, la quantité et la nature des MES de l’eau brute, le volume des dépôts à évacuer et la pente du fond de l’ouvrage, le décanteur peut être équipé ou non d’un système de raclage des boues.

Sur un plan général, la décantation statique est appliquée :

  • dans le domaine des eaux de rivières :
    • sur les eaux très chargées, en premier stade de décantation (débourbage) avant la décantation princi­pale à contact de boue, de préférence après coagulation à fort gradient de vitesse par un polymère catio­nique (quand ces produits sont autorisés) ou anionique suivant la charge en MES de l’eau brute (voir la clarification) et en choisissant des appareils de type raclé ;
    • pour les petites stations rustiques des pays en voie d’industrialisation, en décantation principale après coagulation et floculation, lorsque le terrain et le GC sont bon marché et que les équipements utilisés dans d’autres types de décanteurs coûtent trop cher ;
  • dans le domaine des eaux résiduaires :
    • l’application de loin la plus répandue est la décantation primaire quel que soit le débit ou le traitement physico-chimique (après coagulation-floculation) des ERU et des ERI (exemples : traitements de surface, eaux de lavage de betteraves, industrie minière, sidérurgie…), au moins pour les petits débits (< 500 m3 · h–1) ;
    • en décantation secondaire : ils sont alors appelés aussi « clarificateurs » (voir les décanteurs secondaires).

Les vitesses de Hazen admissibles sont en général comprises entre 0,5 et 2 m · h–1 pour les eaux floculées ; elles sont supérieures dans les cas de décantation de matières grenues (ex. : battitures de laminage) ou de pré-décantation (ex. : débourbage).

décanteurs simples sans raclage de boues

décanteurs statiques cylindroconiques

Ces décanteurs, à flux presque vertical, sont utilisés pour les installations de très petit débit, jusqu’à envi­ron 20 m3 · h–1, spécialement dans le cas d’épuration par voie physico-chimique des ERI. Ils trouvent leur emploi dans des installations plus importantes chaque fois que le volume de précipités à décanter est faible et que leur densité est élevée. La pente de la partie conique de l’appareil devant être comprise entre 45 et 65° suivant la nature des boues, cette contrainte limite leur diamètre à 6 ou 7 m.

décanteurs statiques rectangulaires à flux horizontal

Ce type de décanteur n’est plus utilisé que comme débourbeur ; dans ce cas, l’évacuation des boues est faite par arrêt, drainage et enlèvement par tracto-pelle, ou plus souvent par lance à eau sous pression. Il faut le réserver à de petites stations, vu l’impact des arrêts et de la main-d’œuvre nécessaires.

les décanteurs statiques à raclage mécanique des boues

Un dispositif mécanique de raclage des boues est utilisé dès que la surface de décantation devient supé­rieure à 30 ou 40 m2. Il évite de prévoir de fortes pentes de radier, nécessaires à l’écoulement naturel des boues : ces pentes sont alors réduites (jusqu’à 2 % dans le cas des boues légères) et la construction écono­mique de grands ouvrages à profondeur limitée est possible.

Un système de raclage comporte une ou plusieurs lames poussant les boues sur le radier de l’appareil et entraînées par une passerelle à laquelle elles sont suspendues (voir un exemple sur la photo 6) : celle-ci se déplace soit longitudinalement en faisant des aller et retour (décanteurs rectangulaires), soit par rotation autour d’un pivot central (décanteurs circulaires) ; l’ensemble constitue un pont racleur.

Le système de raclage permet de conduire les boues dans une ou plusieurs fosses d’où elles sont extraites ; le raclage des boues favorise également leur épaississement, qu’il est encore possible d’améliorer dans certains cas, en prévoyant des fosses de concentration. Ces boues sont évacuées plus ou moins rapi­dement par un système automatique d’extraction, suivant la durée de stockage acceptable (compte tenu des risques de prise en masse ou de fermentation anaérobie).

Image sécurisée
Photo 6. Décanteur circulaire avec pont racleur EFA

(Voir les décanteurs secondaires)

décanteurs circulaires

En fonction de la masse de boues à évacuer, il existe plusieurs types de décanteurs circulaires raclés, sui­vant la conception des racleurs de fond (lame unique continue ou lames multiples disposées en « jalousies ») et celle du pont (radial, avec ou sans porte-à-faux opposé, ou diamétral), l’entraînement de ce dernier pouvant être en outre périphérique ou central (photos 7 et 8).

Ce sont les plus utilisés en décantation primaire des ERU, où la gamme degremont® comporte deux types suivant la taille de l’installation : le décanteur FA (diamètre 5 à 24 m) et le décanteur P2R (diamètre 26 à 40 m). Ce sont des appareils à entraînement périphérique : un groupe motoréducteur entraîne des roues à bandage en caoutchouc qui roulent sur le mur périphérique du décanteur (photo 9). Les vitesses de décan­tation recommandées sont 1,5-2 m · h–1 en vitesse moyenne et 4 m · h–1 en vitesse de pointe. En effet, il n’y a pas de raison de rechercher l’élimination maximale de DBO particulaire souvent indispensable à la nitrifi­cation-dénitrification. Les vitesses de déplacement du pont sont de 4 cm/sec. Si nécessaire, ces décanteurs sont éventuellement équipés d’une lampe infrarouge pour le dégivrage du chemin de roulement.

Image sécurisée
Photo 7. Ensemble de décanteurs primaires – Station de Gaziantep (Turquie) – Débit 200 000 m3 · j–1
Image sécurisée
Photo 8. Tête d’entraînement sur fût béton d’un décanteur primaire
Image sécurisée
Photo 9. Décanteur type P – Motoréducteur d’entraînement périphérique

En traitement des eaux naturelles, les décanteurs circulaires raclés à entraînement périphérique peuvent être munis d’une zone centrale de floculation (qui peut être aussi raclée pour traiter les eaux très chargées) équipée de barrières verticales (figure 7). Un tel appareil à floculateur intégré est intéressant pour des rai­sons d’hydraulique et de compacité ; il est parfois appelé clarifloculateur.

Dans le cas de grands décanteurs (diamètre supérieur à 40 m) ou en traitement d’eaux très chargées (ex. : débourbage), on peut également utiliser des systèmes d’entraînement central, le groupe motoréducteur (tête d’entraînement Centrideg, photo 10) étant fixé dans l’axe du bassin.

Image sécurisée
Figure 7. Décanteur statique avec zone de floculation intégrée
Image sécurisée
Photo 10. Tête de commande de Centrideg

décanteurs longitudinaux

Les décanteurs rectangulaires sont moins répandus. En effet, s’ils permettent, quand il doit y en avoir plu­sieurs, de gagner de la place par rapport aux appareils circulaires, ils sont souvent moins économiques.

Le décanteur rectangulaire (figure 8) est un bassin à flux horizontal, muni d’un pont racleur destiné à rame­ner les boues dans la (les) fosse(s) à boues en tête du bassin. La pente du radier peut dans ce cas être limitée à 1 %.

Image sécurisée
Figure 8. Décanteur longitudinal à pont racleur

Il est important de bien répartir l’eau à traiter en tête du bassin sur toute la largeur de celui-ci par l’inter­médiaire d’un canal de distribution comportant des déversoirs ou, mieux, des orifices noyés (la répartition doit rester bonne dans une large gamme de débit). Les eaux s’écoulent vers l’aval pendant que les matières sédimentables décantent sur le radier. À l’extrémité aval du décanteur, les eaux sont recueillies par déver­sement dans une ou plusieurs goulotte(s).

Le pont racleur se déplace selon un mouvement de va-et-vient en roulant sur les parois du décanteur. Un racleur de surface couplé avec celui du fond peut soit rassembler les écumes également vers l’amont de l’ouvrage, soit les pousser vers l’aval lors du retour du pont. Il y a un temps maximal admissible entre deux passages du racleur au même point pour éviter les fermentations et les amas de boues tassées. La vitesse, pendant la période de raclage, est de l’ordre de 2 à 3 cm · s–1. De ce fait, on doit se limiter à des longueurs de 60 à 80 mètres par dispositif de raclage.

La forme correspondant à la meilleure hydraulique donne un rapport longueur/largeur inférieur à 6. La profondeur des bassins est comprise le plus souvent entre 2,5 et 4 m.

Le décanteur rectangulaire présente deux inconvénients :

  • même en soignant la répartition en tête, la vitesse admissible reste légèrement plus faible que celle uti­lisable pour une même eau en décanteur circulaire ;
  • les dispositifs de collecte des boues sont plus complexes à construire et plus lourds à entretenir.