Réponse rapide : La dose de polymère pour un filtre-presse est déterminée par un essai au bêcher, et non par une règle empirique, puis ajustée sur la presse. Partez de la plage typique pour la boue (boue biologique 3–8 kg de polymère actif par tonne sèche, boue municipale mixte 2–5, boue chimique et minérale 0,5–2 ou aucune), trouvez la dose qui donne le drainage libre le plus rapide et le filtrat le plus clair dans le bêcher, puis faites fonctionner la presse à cette dose et réduisez-la progressivement jusqu'à ce que le temps de cycle ou la clarté du filtrat commence à se dégrader. Le surdosage est l'erreur la plus courante : il coûte de l'argent, colmate le tissu avec du polymère non réagi et produit un gâteau visqueux. Les coagulants inorganiques (chlorure ferrique, alun, chaux) sont dosés en premier lorsque la boue est huileuse, fine ou présente une faible résistance des flocs, et peuvent réduire de moitié les besoins en polymère.
Que fait le conditionnement dans un filtre-presse
Un filtre-presse sépare l'eau des solides en forçant l'eau à traverser un gâteau constitué des solides eux-mêmes. Cela ne fonctionne que si les solides forment un gâteau poreux. Les solides fins, gélatineux ou colloïdaux, ce qui décrit la plupart des boues biologiques et de nombreuses boues chimiques, s'agglomèrent en une couche imperméable et arrêtent l'écoulement en quelques minutes. Les produits chimiques de conditionnement lient ces particules fines en flocs plus grands qui laissent des canaux pour l'évacuation de l'eau, et ils éliminent une partie de l'eau liée à la surface des particules.
Deux familles sont utilisées. Coagulants inorganiques (chlorure ferrique, sulfate ferrique, alun, chlorure de polyaluminium, chaux) neutralisent la charge de surface et ajoutent un squelette minéral au gâteau. Polymères organiques (les polyacrylamides, majoritairement cationiques pour les boues) relient les particules en flocs grands et solides à des doses cent fois plus faibles en poids. Les filtres-presses utilisaient historiquement de la chaux et du ferrique ; aujourd'hui, la plupart des presses à boues utilisent du polymère seul ou une faible dose de coagulant suivie de polymère. Le choix compte pour le gâteau : la chaux et le ferrique ajoutent 15–30 % aux solides secs envoyés à l'élimination, le polymère n'ajoute presque rien. Notre article sur Tissu filtrant pour biosolides conditionnés par polymère couvre le côté tissu.
Plages de doses typiques
| Boue | Polymère cationique, kg actif par tonne sèche | Coagulant (si utilisé) | Notes |
|---|---|---|---|
| Boues activées en excès (BAE) uniquement | 5–10 | Ferrique 3–6 % du DS ou PAC lorsque le floc est faible | Cas le plus difficile ; forte demande de charge ; la presse à membrane aide |
| Mélange de primaire + WAS, non digéré | 3–6 | Habituellement aucun | Les fibres primaires aident |
| Boues biologiques digérées en anaérobiose | 6–12 | Ferrique ou chaux pour le contrôle de la struvite et des odeurs | Demande de charge plus élevée après digestion |
| Digéré en aérobiose | 5–9 | Rarement | Flocons fins, drainage lent |
| Biologique industriel (alimentaire, brasserie, papier) | 3–8 | PAC 100–300 mg/L en présence d'huile ou de fines | Large gamme ; essai en jarre essentiel |
| Boues physico-chimiques (coagulation/précipitation) | 0.5–2 | Déjà coagulé en amont | Souvent, il suffit d'un petit polymère anionique ou non ionique |
| Boues d'hydroxyde métallique | 0.5–1.5 | Aucun | Polymère anionique courant |
| Minéraux, résidus miniers, lavage de sable, céramiques | 0–1 | Aucun ou chaux pour le pH | Souvent filtré sans produits chimiques ; anionique si utilisé |
| Boues pétrolifères (raffinerie, fonds de cuve, flottation DAF) | 2–5 | Ferrique ou PAC en premier, 5–15 % du MS | Le coagulant casse l'émulsion ; le polymère seul fait peu. |
Ce sont des points de départ pour l'essai au bocal, pas des réglages. Deux boues portant le même nom peuvent différer d'un facteur trois en demande de polymère selon l'âge de la boue, la température, la présence de bactéries filamenteuses et ce que l'usine rejette en amont.
Le test du bocal : comment le réaliser pour un filtre-presse
Un test en jarre pour une presse diffère de celui pour un clarificateur parce que la question est le drainage, pas la sédimentation. La méthode que la plupart des usines utilisent :
- Préparez le polymère à 0,1–0,2 % de matière active dans de l’eau propre, laissez-le mûrir 30–60 minutes, et confirmez la concentration avec les données du fournisseur.
- Prélevez 500 mL de boue à la concentration qui alimentera la presse. Testez l'alimentation réelle, pas un échantillon dilué ou épaissi.
- Ajouter le polymère à cinq doses couvrant la plage attendue (par exemple 3, 4, 5, 6, 8 kg/t), en mélangeant chacune pendant 10 à 20 secondes à une vitesse modérée constante. Un mélange excessif cisaille le floc ; un mélange insuffisant laisse le polymère non réagi.
- Versez chaque échantillon sur un morceau du propre tissu filtrant de la presse tendu sur un entonnoir et chronométrez le temps nécessaire pour recueillir 200 mL de filtrat (le test de drainage libre ou « temps de filtration »). Notez la clarté du filtrat et si les solides restés sur le tissu sont fermes et se détachent proprement.
- La meilleure dose est la plus faible qui donne un taux de drainage proche du maximum et un filtrat clair. Au-delà, le drainage cesse de s'améliorer et le floc devient visqueux et adhère au tissu.
Le temps de succion capillaire (CST) et la résistance spécifique à la filtration (SRF) sont des versions de laboratoire du même essai, avec des chiffres associés ; un CST inférieur à environ 20 secondes indique généralement une boue qui se pressera bien. Un essai au entonnoir Buchner sous vide donne la SRF et, avec quelques calculs, une estimation du temps de cycle. Senjie réalise ces essais sur des échantillons clients dans le cadre du dimensionnement de la presse ; voir notre filtre-presse de laboratoire et mise à l'échelle article.
Réduire la dose sur la presse
Le test au bocal donne un résultat à environ 20 % de la bonne dose. La presse trouve le reste. Effectuez trois ou quatre cycles à la dose du test au bocal et enregistrez le temps de cycle pour atteindre la pression cible, la clarté du filtrat dans les dix premières minutes, la siccité du gâteau et la facilité avec laquelle le gâteau se détache. Réduisez ensuite la dose par paliers de 10 %. Les signes indiquant que vous êtes descendu trop bas sont, dans l'ordre : un filtrat qui devient trouble au début du cycle, un temps de cycle qui s'allonge, un gâteau qui devient mou et humide au centre. Les signes d'un excès sont un gâteau visqueux, un tissu qui reste glissant après le lavage et un filtrat qui mousse. La dose correcte est un palier au-dessus du point où apparaît le premier signe de sous-dosage.
Répétez cet exercice chaque fois que la boue change : saison, modification du processus biologique, nouveau rejet en amont ou nouveau lot de polymère. Les usines qui fixent la dose une fois pour toutes surdosent généralement de 30 à 50 % pendant des années.
Sélection des polymères : charge, masse moléculaire et forme
Les polyacrylamides cationiques sont vendus selon la densité de charge (faible, moyenne, élevée) et la masse moléculaire (moyenne à très élevée), sous forme de poudre sèche, d'émulsion ou de billes. Pour les filtres-presses, le schéma général est le suivant :
- Charge: les boues biologiques nécessitent une charge cationique moyenne à élevée ; les boues digérées souvent très élevée ; les boues chimiques et minérales sont généralement anioniques ou non ioniques. La charge est la première variable à examiner.
- Poids moléculaire: les presses préfèrent un poids moléculaire moyen à élevé, pas le plus élevé. Un poids moléculaire très élevé forme un floc important et mou, idéal pour une presse à bande ou une centrifugeuse, mais se comprime en une couche visqueuse sous la pression d'un filtre-presse.
- Formulaire: la poudre est la moins chère par kilogramme d'actif et se conserve bien, mais nécessite une unité de préparation appropriée avec maturation ; l'émulsion est plus facile à doser dans les petites usines, mais contient 50 à 60 % d'huile et d'eau que vous payez pour transporter.
Présélectionner trois ou quatre produits de la gamme du fournisseur par essai au jar-test avant la décantation ; la différence entre le meilleur et le moins bon produit sur une boue donnée est généralement d'un rapport de deux pour un en termes de dose.
Équipement de maquillage et de dosage
La plupart des problèmes de polymère sur les presses sont des problèmes de préparation. La poudre qui n'est pas complètement dissoute forme des « yeux de poisson » qui aveuglent le tissu et gaspillent le produit ; une solution dosée trop concentrée ne se mélange pas dans les boues. Les règles : préparer à 0,1–0,5 % et diluer davantage à 0,05–0,1 % au point d'injection ; laisser mûrir les solutions de poudre 30–60 minutes ; injecter via un mélangeur ou un mélangeur statique dans la conduite de boues avec 10–30 secondes de contact avant la pompe d'alimentation ; et ne jamais doser le polymère dans l'aspiration d'une pompe d'alimentation centrifuge, qui cisaille le floc. Une pompe d'alimentation à vis excentrée ou à membrane est plus douce. Notre page sur pompes à membrane à commande pneumatique et notre équipement de traitement des eaux usées La gamme comprend des unités de préparation de polymères et des pompes doseuses dimensionnées pour la presse.
Quand utiliser également un coagulant
Ajoutez du chlorure ferrique, du PAC ou de la chaux en amont du polymère lorsque le jar test montre un floc faible qui se casse sous pression, lorsque le gâteau est huileux, lorsque le filtrat entraîne des colloïdes fins que le polymère seul ne peut pas capturer, ou lorsque la dose de polymère dépasse 10 kg/t. Le ferrique à 3–8 % des solides secs réduit généralement la dose de polymère d'un tiers à la moitié et raffermit le gâteau, au prix de plus de solides secs à éliminer et d'une protection contre la corrosion pour l'équipement de dosage. La chaux à 10–20 % des solides secs était le conditionneur classique de filtre-presse et est encore utilisée là où le gâteau part à l'épandage et où l'élévation du pH est utile pour le contrôle des pathogènes. Notre précipitation des métaux lourds L'article traite de la chimie des coagulants dans ce contexte.
Questions fréquemment posées
Quelle quantité de polymère une presse à filtre nécessite-t-elle ?
Typiquement 3 à 8 kg de polymère cationique actif par tonne sèche pour les boues biologiques, 6 à 12 pour les biosolides digérés, 0,5 à 2 pour les boues chimiques et d'hydroxyde métallique, et souvent aucun pour les boues minérales. Déterminez la dose réelle par essai au bêcher et ajustez-la sur la presse.
Comment puis-je savoir si je surdose le polymère ?
Gâteau gluant et collant ; tissu qui reste glissant après lavage ; filtrat moussant ; et aucune amélioration du temps de cycle lorsque la dose est augmentée. Réduire par paliers de 10 % jusqu'à ce que le filtrat commence à se troubler, puis remonter d'un palier.
Quel polymère est le meilleur pour un filtre-presse ?
Habituellement, un polyacrylamide cationique à charge moyenne à élevée de poids moléculaire moyen à élevé (pas très élevé) pour les boues biologiques, et un produit anionique ou non ionique pour les boues chimiques et minérales. Sélectionnez trois ou quatre produits par essai au jar-test ; la différence de dose entre les produits peut être de deux pour un.
Dois-je utiliser du chlorure ferrique ou de la chaux au lieu du polymère ?
Utilisez-les en complément du polymère lorsque la résistance des flocs est faible, que les boues sont huileuses ou que la dose de polymère dépasse environ 10 kg/t. Ils raffermissent le gâteau et réduisent la demande en polymère, mais ajoutent des solides secs à éliminer.
Où faut-il injecter le polymère ?
Dans la ligne de boues, via un mélangeur statique ou un mélangeur en ligne, 10 à 30 secondes avant la pompe d'alimentation, à une concentration de solution de 0,05 à 0,1 %. Jamais dans l'aspiration d'une pompe centrifuge, ce qui cisaille le floc.
Pourquoi la dose correcte ne cesse-t-elle de changer ?
Les boues changent selon la saison, l'âge des boues, les rejets en amont et le procédé biologique. Refaites le test au jarre et ajustez sur la presse chaque fois que l'usine change ou qu'un nouveau lot de polymère arrive ; les usines qui fixent la dose une fois pour toutes surdosent généralement de 30 à 50 %.
Envoyez-nous un échantillon de boue et nous réaliserons les tests de drainage et de CST, recommanderons le type de polymère et la dose de départ, et dimensionnerons la presse : demander un test de conditionnement et de calibrage.
Références : US EPA — Fiche technique sur les biosolides : filtre-presse à plateaux à chambres (données de conditionnement et de performance), US EPA — Fiche technique sur les biosolides : filtre-presse à bande (plages de dosage de polymère selon le type de boue).