Quelle méthode pour calibrer le dosage polymère via floculation prolongée en présence de microbulles quand le débit varie ?

Quelle méthode pour calibrer le dosage polymère via floculation prolongée en présence de microbulles quand le débit varie ?

Excellent question. Calibrer le dosage d'un polymère dans un contexte de floculation prolongée avec des microbulles (ce qui évoque un procédé de type DAF - Dissolved Air Flotation) et avec un débit variable est un défi opérationnel classique.

La méthode ne peut pas être une simple règle fixe (e.g., X mg/L). Elle doit être un processus dynamique et itératif.

Voici la méthode structurée recommandée, de la préparation à l'optimisation en continu.

Principe de Base

L'objectif est de trouver le "point sucré" où :

• La floculation est optimale (flocs gros, denses et résistants).
• L'effet de flottation est maximum (fixation efficace des microbulles sur les flocs).
• Le coût du polymère est minimisé.
• La qualité de l'eau traitée (turbidité, MES, DCO) est conforme aux spécifications.

Méthode en 5 Étapes

Étape 1 : Préparation et Essais de Jar Test Spécialisés

Le Jar Test est votre outil principal, mais il doit être adapté pour simuler la flottation.

• Équipement :Utilisez un Jar Test équipé de béchers transparents (au moins 6 pots).
• Simulation de la Floculation :
  • o Phase de mélange rapide (flash mix) :30-60 secondes à une vitesse élevée (100-150 rpm) pour disperser le polymère.
  • o Phase de floculation prolongée :15-25 minutes à une vitesse lente (20-40 rpm). C'est cette durée prolongée qui permet la croissance de flocs "solides" capables de piéger les microbulles.
• Simulation de la Flottation (étape clé) :
  • o Après la floculation, arrêtez l'agitation.
  • o Observez le comportement de flottation :
    • Vitesse à laquelle les flocs remontent à la surface.
    • Formation d'une couche de boue ("sludge blanket") en surface.
    • Clarification de l'eau en profondeur (la partie basse du bécher doit devenir claire).
  • o Vous pouvez introduire manuellement une petite quantité d'eau saturée en air (si disponible) pour mieux simuler les microbulles, mais l'observation de la remontée des flocs est souvent suffisante.

Étape 2 : Déterminer la Courbe de Dosage Optimal à Débit Constant

Avant de gérer la variation, il faut une référence.

• Prélevez un échantillon représentatif de l'eau à traiter.
• Sur une série de pots, faites varier le dosage de polymère (par exemple : 0,5 - 1,0 - 1,5 - 2,0 - 2,5 mg/L).
• Exécutez le protocole de Jar Testdécrit à l'étape 1.
• Évaluez les résultats pour chaque dosage :
  • o Qualité de l'eau clarifiée :Mesurez la turbidité sur un échantillon prélevé à mi-hauteur après une période de sédimentation/flottation.
  • o Observation des flocs :Taille, structure et vitesse de remontée.
  • o Épaisseur de la boue en surface :Une boue trop épaisse et "lourde" peut indiquer un surdosage.
• Identifiez le dosage optimal (D_opt) :Le dosage qui donne la meilleure clarification sans gaspillage de polymère. C'est souvent le point juste avant que l'amélioration ne devienne négligeable.

Étape 3 : Établir une Relation entre le Débit et le Dosage

C'est le cœur de la gestion des variations de débit. La relation n'est pas toujours proportionnelle.

• Hypothèses de travail :
  • o Hypothèse A (Relation linéaire) :Si la charge polluante (MES, DCO) est relativement constante, le dosage peut être proportionnel au débit. Dosage (g/h) = D_opt (mg/L) * Débit (m³/h).
  • o Hypothèse B (Relation non-linéaire) :Si la charge polluante varie indépendamment du débit, c'est plus complexe. Le dosage doit suivre la charge polluante, pas seulement le débit.
• Validation par le Jar Testmulti-conditions :
  • o Répétez l'Étape 2 avec des échantillons prélevés à différents débits et/ou différentes charges polluantes.
  • o Tracez une courbe ou créez un tableau de référence :

Étape 4 : Mise en Œuvre et Boucle de Contrôle

• Pilotage de la pompe doseuse :Configurez votre pompe doseuse pour qu'elle suive le signal de débit de l'installation (signal 4-20 mA). Utilisez la relation établie à l'étape 3 pour calculer le débit de la pompe.
• Surveillance en continu (Boucle de contrôle) :
  • o Paramètres à monitorer :Turbidité ou MES de l'eau traitée, aspect de la couche de boue en surface du DAF.
  • o Ajustements manuels :Même avec un pilotage automatique, l'opérateur doit pouvoir corriger le dosage de base (le "setpoint" D_opt) en fonction de ses observations.
  • o Correction par la charge polluante :Si vous avez un analyseur en ligne de MES ou de turbidité sur l'eau brute, vous pouvez créer une boucle de contrôle plus sophistiquée qui ajuste le dosage en fonction de cette charge, en plus du débit.

Étape 5 : Ré-étalonnage et Optimisation Continue

Les caractéristiques de l'eau changent. La calibration n'est pas un événement, mais un processus.

• Refaire des Jar Testspériodiquement (quotidiennement, hebdomadairement selon la variabilité de l'eau).
• Analyser la consommation de polymèrevs la qualité de l'effluent pour identifier les dérives.
• Former les opérateursà reconnaître visuellement les signes de sous-dosage (flocs petits, eau laiteuse, mauvaise flottation) et de surdosage (flocs filandreux, boue trop fluide ou trop compacte, coût excessif).

Résumé des Bonnes Pratiques

• Ne pilotez pas uniquement sur le débit.La charge polluante est souvent le paramètre clé.
• L'observation visuelle est cruciale.Un opérateur expérimenté qui "lit" la floculation et la couche de boue est irremplaçable.
• Commencez toujours par un Jar Test.C'est le seul moyen de déterminer un point de départ scientifique.
• En cas de variation brutale de débit,il peut être nécessaire d'anticiper la correction, car la floculation a un temps de réponse long. Une avance/retard sur le signal de débit peut être programmée dans le automate.

En suivant cette méthode, vous passerez d'un dosage statique et souvent inefficace à un dosage dynamique, optimisé et économique, capable de s'adapter aux variations de votre installation.

 Papa Mbagnick THIAM: Chef de service laboratoire et controle traitement des eaux usées à ONAS/Sénégal