mise en œuvre des polymères "polyélectrolytes"

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Il faut distinguer :

  • les polymères type polyamine utilisés comme coagulants ;
  • les polymères type copolymère d’acrylamide utilisés comme floculants.

préparation des polyamines (coagulants organiques)

Il s’agit de polymères cationiques de faible masse molaire. Ils sont tous commercialisés sous forme de solutions peu visqueuses à visqueuses (50 à 10 000 centipoises). Ces produits peuvent être pompés directe­ment à partir d’un fût ou d’un conteneur sans préparation préalable. C’est un avantage certain d’autant plus que ces produits sont très stables.

En revanche, il est impératif de prévoir une bonne dilution secondaire au refoulement de la pompe doseuse (dilution en ligne 100 à 200 fois), avec de l’eau claire de salinité faible (si possible inférieure à 200 mg · L–1).

Il est cependant toujours possible d’envisager une préparation de ces polymères en solution-mère, mais il faut savoir que, dans ce cas, la stabilité du produit est souvent réduite et dépend de la qualité de l’eau de préparation (salinité inférieure à 200 mg · L–1 et turbidité inférieure à 1 NTU). Il est recommandé d’avoir une solution-mère la plus concentrée possible (10 % au moins). On peut alors prévoir une stabilité d’environ 48 heures.

préparation des copolymères d’acrylamide (floculants organiques)

Les polyacrylamides sont des polymères de très haute masse molaire utilisés comme floculants. On trouve essentiellement ces polymères sous forme de poudre ou d’émulsion. Ils peuvent être anioniques ou cationi­ques.

Quelques-uns de ces produits existent sous forme de solutions très visqueuses (5 000 à 10 000 centipoi­ses) qui peuvent être pompées telles quelles avec dilution secondaire au refoulement de la pompe doseuse.

polyacrylamides en poudre

La mise en solution des floculants en poudre demande certaines précautions :

  • les solutions, même diluées, peuvent être très visqueuses ;
  • les floculants sont sujets à une dégradation mécanique en cas d’agitation trop rapide ;
  • les floculants ont tendance à former des « grumeaux » s’ils ne sont pas dispersés dans de bonnes con­ditions.

Concentration de préparation : 2 à 5 g · L–1 (suivant la viscosité du produit et les limites de pompage).

préparation manuelle

Le skid (figure 18) comprend :

  • deux stations de préparation manuelle, le polymère est dispersé dans l’eau dans le premier bac puis suit la phase de maturation dans le second bac afin d’achever la dissolution du produit ;
  • une armoire automatique ;
  • un système de dilution ;
  • une ou deux pompes doseuses ;
  • des sondes de contrôles de niveau.

Temps de préparation : 30 à 60 minutes, correspondant au temps nécessaire à la maturation du polymère.

Skid polymère poudreImage sécurisée
Figure 18. Skid de préparation manuelle de polymère en poudre

préparation automatique

Une station (figure 19) se compose d’une cuve principale cloisonnée en trois bacs successifs avec trans­vasement par débordement :

  • un premier bac A, dit de préparation, reçoit l’eau régulée en pression et débit, ainsi que la poudre dosée au moyen d’un doseur à vis assurant une chute régulière du produit sur le disperseur ; le polymère com­mence à gonfler et à se dissoudre, puis s’écoule dans le bac suivant ;
  • un deuxième bac B, dit de maturation, souvent muni d’une agitation, assure un temps de séjour néces­saire au « gonflement » des chaînes moléculaires du floculant et à la dissolution du produit ;
  • un troisième bac C, dit d’alimentation ou de stockage, est muni d’une régulation permettant d’automa­tiser le dosage :
    • niveau très haut : alarme (sécurité),
    • niveau haut : arrêt eau temporisé + arrêt poudre,
    • niveau bas : admission eau temporisée + admission poudre,
    • niveau très bas : arrêt pompe doseuse (sécurité).
Bac  polymère poudreImage sécurisée
Figure 19. Bac de préparation automatique de polymère en poudre

copolymère d’acrylamide en émulsion

préparation manuelle

En manuel, la préparation des émulsions s’effectue de la même façon que pour les poudres mais le dis­perseur est inutile.

La concentration de la solution-mère est de 2,5 à 10 g · L–1 et le temps de préparation est limité à 15- 20 minutes, ce qui permet d’inverser l’émulsion avant une dilution secondaire en ligne.

préparation automatique

L’ensemble de préparation (figure 20) comprend :

  • une pompe doseuse (1) qui permet de pomper l’émulsion à partir d’un fût ou d’un conteneur (2) ;
  • un inverseur d’émulsion ou dispositif de mélange de l’émulsion avec le courant d’eau ;
  • une régulation de niveau (5-6) dans le bac de préparation (4) (niveau haut, niveau bas) ;
  • une armoire de commande qui automatise l’ensemble.
poste polymère  émulsion dilutionImage sécurisée
Figure 20. Poste de préparation automatique de polymère en émulsion et dilution en ligne

dilution en ligne

Pour assurer l’efficacité des polymères, il est presque toujours nécessaire d’assurer une dilution impor­tante de la solution préparée, ceci pour permettre une dispersion uniforme du polymère dans l’eau ou les boues préalablement coagulées ; cette dilution dépend donc de la viscosité du polymère et des boues, et de l’énergie de mélange dans le système. En conséquence, on vise en général une dilution de :

  • 0,5 à 1 g · L–1 en traitement de boues ;
  • 0,02 à 0,1 g · L–1 en clarification.

Cette dilution en ligne est réalisée sur le refoulement de la pompe doseuse.