• Le traitement physico-chimique des effluents est un procédé combiné utilisant à la fois des techniques physiques (décantation, flottation, filtration) et des réactions chimiques (coagulation, précipitation, neutralisation) afin d’éliminer les polluants présents dans les eaux usées. L’objectif est de stabiliser ou éliminer les matières colloïdales, les solides en suspension, les métaux lourds, les huiles et autres substances difficiles à traiter biologiquement.

  Ce traitement est particulièrement nécessaire lorsque les contaminants ne peuvent pas être complètement éliminés par des procédés biologiques seuls.

• Les eaux usées contiennent fréquemment des particules solides de tailles très variées. Parmi elles, certaines sont en suspension libre (traitables par décantation simple), mais d’autres sont en dispersion colloïdale — des particules de taille intermédiaire (typiquement entre 1 nm et 1 000 nm) qui restent stables en solution à cause de forces électrostatiques. (

  Ces particules colloïdales ne se déposent pas spontanément, ni ne se filtrent efficacement, ce qui rend leur séparation plus complexe. Le phénomène de stabilité colloïdale est dû à la répulsion électrostatique entre particules de même charge, souvent caractérisée par le potentiel zêta (zeta).

  Pour permettre leur séparation, on doit déstabiliser ces colloïdes via la coagulation et la floculation.

• 3.1 La coagulation : déstabilisation des particules

  La coagulation est le processus par lequel on neutralise la charge électrique des particules colloïdales, afin de diminuer les forces de répulsion entre elles. Cela se fait généralement par l’ajout de coagulants, souvent des sels métalliques chargés positivement, tels que :

  • Sulfate d’aluminium (Al₂(SO₄)₃)
  • Polychlorure d’aluminium (PAC)
  • Chlorure ferrique (FeCl₃)
  • Sulfate ferrique

  La neutralisation permet aux particules de s’approcher les unes des autres. Ce processus est souvent réalisé dans une cuve d’agitation rapide (par exemple ~1 500 tours/minute) pendant un temps court (typiquement 3 à 5 minutes) pour assurer une bonne dispersion du coagulant.

  Le pH du milieu joue un rôle crucial : selon le coagulant utilisé, le pH optimal varie (par exemple, FeCl₃ est plus efficace en milieu acide, les sels d’aluminium en milieu plus alcalin).

  3.2 La floculation : agrégation et formation de flocs

  Après la coagulation, les particules neutralisées forment des micro-flocs encore trop petits pour se séparer efficacement. On ajoute alors des floculants (polymères de longue chaîne) qui agissent comme un réseau pour lier ces microflocs entre eux, créant des flocs plus gros et plus lourds.

  Pendant la floculation, l’agitation est modérée pour ne pas briser les flocs formés. Le dosage des floculants est souvent faible (par exemple de 0,5 à 2 ppm) comparé à celui des coagulants (10 à 20 ppm).

  Il existe un phénomène connu sous le nom de flocs en forme d’épingle (pin-flocs) : ce sont des flocs fragiles et allongés, peu efficaces pour la décantation ou la flottation. Ils peuvent apparaître notamment dans des boues anciennes ou des effluents avec caractéristiques dispersives.

  3.3 Test en bocal (jar-test) pour optimiser les dosages

  Le jar-test (test en bocal) est une méthode de laboratoire couramment utilisée pour déterminer la dose optimale de coagulant et de floculant dans l’effluent. On effectue plusieurs essais dans des béchers, avec différentes dosages, et on observe la formation de flocs, leur densité, leur comportement de dépôt ou de flottation.

  Les résultats du jar-test aident à choisir le procédé de séparation le plus approprié (décantation, flottation ou filtration) selon la nature du floc formé.

• 4.1 Décantation / sédimentation

  Une fois que les flocs ont une taille et une densité suffisantes, on peut les séparer par décantation. Les flocs se déposent au fond d’un bassin, formant des boues, tandis que l’eau clarifiée est retirée. Ce procédé est efficace mais peut être lent et occuper une grande surface.

  4.2 Flottation à air dissous (DAF)

  La flottation à air dissous (DAF) est souvent une meilleure alternative pour les effluents contenant des colloïdes ou des matières légères (graisses, huiles). Elle consiste à injecter des microbulles d’air dans le liquide, qui s’attachent aux particules/flocs, les faisant remonter à la surface sous forme de mousse, qui est ensuite enlevée mécaniquement.

  Les avantages de DAF par rapport à la décantation :

  • Élimination très élevée des solides en suspension, huiles et graisses (> 95 %)
  • Concentration de la boue plus élevée (3 à 4 % de MS) comparée à la décantation (souvent ~1 %)
  • Meilleure combinaison avec des procédés de filtration membranaire en aval
  • Moins d’emprise au sol pour obtenir une efficacité semblable

Le traitement physico-chimique, renforcé par une bonne maîtrise de la coagulation, de la floculation et de la flottation DAF, constitue une solution incontournable pour la séparation des matières colloïdales et des polluants difficiles à éliminer. Avec l’appui d’EnvitechFrance, les industries peuvent bénéficier de solutions adaptées pour répondre aux normes de rejet et assurer une gestion durable de l’eau.