technologie générale

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Les flottateurs peuvent être circulaires ou rectangulaires. Cette dernière forme permet la réalisation harmo­nieuse d’ensembles monoblocs en réunissant le floculateur, le flottateur et les filtres avec une emprise au sol minimale et est souvent utilisée dans des traitements des grands débits typiques des eaux de consommation et dans les raffineries de pétrole.

Sur le plan hydraulique et surtout pour le traitement des eaux à forte concentration en matières en sus­pension et avec des flocs suffisamment résistants, le flottateur de forme circulaire est avantageux par rap­port au flottateur rectangulaire :

  • à capacité égale, la distance entre le haut de la chambre de mélange eau/bulles d’air et le bas de la cloi­son siphoïde est plus faible (flux d’eau plus vertical) ;
  • une répartition des bulles presque uniforme peut être maintenue sur toute la section horizontale de l’appareil ;
  • le raclage de fortes quantités de boue est facilité.

En revanche, en eau potable, pour ne pas dégrader le floc (fragile) lors de son transfert du floculateur vers la cuve de flottation, la forme rectangulaire avec un floculateur accolé s’impose.

gas utilisé pour la flottation

Le gaz utilisé pour la génération des fines bulles est le plus souvent l’air atmosphérique (acronyme anglais DAF, Dissolved Air Flotation), mais dans les eaux industrielles on peut mettre en œuvre soit l’azote (DNF), soit le gaz de champ (fuel gas, DGF ) pour :

  • ne pas risquer la création d’atmosphère explosible (suppression du comburant)
  • ou ne pas oxygéner l’eau, cas des eaux de production à réinjecter

Dans ce cas, on tient compte dans le calcul des équipements des taux de dissolution différents de ces 2 gaz, le fuel gas étant plus soluble que l’air, et l’azote un peu moins.

description générale d’un poste de flottation

Le principe de fonctionnement décrit dans la figure 26 s’applique aussi bien à un flottateur circulaire que rectangulaire :

  • l’eau à traiter (11), préalablement floculée à l’aide de réactifs (12) dans un floculateur (13), est introduite dans une chambre de mélange (1) où elle est mise en contact avec de l’eau pressurisée puis détendue, entraînant la formation de fines bulles d’air (ou de gaz) qui viennent se fixer sur les flocs. L’attelage floc/ bulle, de densité inférieure à l’eau, se sépare dans la zone (2) et vient s’accumuler en surface. La boue ainsi constituée est collectée par un système de raclage (3) (ou, en variante, par débordement) avant d’être éva­cuée par une goulotte (4). L’eau clarifiée est reprise sous une cloison siphoïde (5) ou un dispositif plus éla­boré (voir les flottateurs de clarification) avant d’être collectée et évacuée en (6) ;
  • l’eau pressurisée est obtenue (voir aussi flottation par microbulles (FAD ou DAF), figure 35) :
    • soit par pressurisation indirecte : une partie de l’eau traitée est recyclée (7) et mise en contact avec de l’air sous pression (14) dans un ballon de pressurisation (8) ;
    • soit par pressurisation directe : la totalité du liquide à traiter est pressurisée.

L’eau pressurisée est introduite dans la chambre de mélange (1) juste après les vannes de détente (9) ou juste avant d’être détendue (busettes).

Pour certaines applications et pour de grands diamètres, le flottateur est équipé d’un racleur de fond, pour faciliter l’évacuation en (10) des boues éventuellement déposées sur le radier.

Remarques : la chambre de mélange a deux buts :

  • mettre en contact l’eau à traiter et l’eau pressurisée détendue ;
  • dissiper l’énergie cinétique du mélange avant son introduction dans la zone de séparation.
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Figure 26. Schéma de principe d’une installation de flottation

ballons de pressurisation

Ces appareils de dissolution de gaz sont, suivant les applications, en acier protégé ou en acier inox. Ils peu­vent être verticaux ou horizontaux.

Les appareils standards degremont® présentent un temps de contact de quelques dizaines de secondes (maximum : une minute) et sont verticaux pour des capacités inférieures à 300 m3 · h–1 d’eau pressurisée environ.

Différents types de régulation existent (régulation dite tout ou rien sur l’air ou régulation avec variation du débit d’eau). La figure 27 montre un exemple de réalisation très souvent utilisée pour sa simplicité.

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Figure 27. Schéma de poste de pressurisation

Poseipump© (figure 28)

Une alternative pour les ballons de pressurisation est le Posïpump©. C'est un dispositif plus compact qui peut être utilisé pour obtenir une eau saturée en gaz. Une machine tournante proche d’une pompe aspire le gaz à dissoudre par son axe central, assure la mise sous pression et crée une forte turbulence assurant la dispersion du gaz au sein du liquide.

Dans certains cas ce dispositif peut être complété par un réservoir pour assurer un temps de séjour. Sa construction est moins contraignante que celle d’un ballon comportant en permanence du gaz comprimé.

PoseipumpImage sécurisée
Figure 28. Schéma Poseipump©

boues flottées (évacuation, reprise)

évacuation du flottateur

La couche de boue en surface peut atteindre, dans certains cas, plusieurs dizaines de centimètres et être extrêmement stable (épaississement de boues activées). Dans d’autres cas, elle est plus mince, quelques cm, et/ou plus fragile (flottation de flocs d’hydroxydes métalliques). Il convient donc d’adapter le système de raclage-évacuation à la nature des boues. Celles-ci peuvent être évacuées du flottateur :

  • par débordement : on facilite l’évacuation en bloc du gâteau par l’aspersion des murs afin de bien le détacher ;
  • ou par raclage : le nombre de lames racleuses en surface est conditionné par leur vitesse d’avancement, la distance entre deux lames et la quantité des boues à évacuer. Il faut éviter tout risque de désaération ou désagrégation de la boue résultant d’une mise en compression trop importante du gâteau raclé. Ceci peut nécessiter de disposer plusieurs goulottes d’évacuation à la surface des flottateurs de grand diamè­tre.

reprise depuis la fosse de réception

La reprise des boues flottées depuis la fosse de réception peut nécessiter une désaération avant pompage. Ces pompes doivent toujours être en charge.

couverture des flottateurs

La présence des boues en surface nécessite parfois une protection contre l'émission des odeurs ou des pluies fortes (ou vents forts), pour éviter de perturber le gâteau et de remettre une partie de celui-ci en suspension, par une toiture étanche.