Chlorure de polyaluminium (souvent abrégé en CAP ) est un coagulant inorganique largement utilisé dans le traitement de l’eau potable et des eaux usées. Si vous demetez " qu'est-ce que le chlorure de polyaluminium ", la réponse la plus pratique est qu'il s'agit d'un coagulant préhydrolysé à base d'aluminium conçu pour déstabiliser les particules fines et la matière organique naturelle afin qu'elles puissent être éliminées par sédimentation, flottation et filtration.
Qu'est-ce que le chlorure de polyaluminium et pourquoi il est différent de l'alun
Le chlorure de polyaluminium est une famille de sels d'aluminium polymères produit en neutralisant partiellement le chlorure d’aluminium. Contrairement à l'alun (sulfate d'aluminium), le PAC est déjà partiellement hydrolysé, ce qui signifie qu'il contient une distribution d'espèces d'aluminium (y compris des formes polymérisées) qui sont plus efficaces pour former des flocs solides sur une fenêtre d'exploitation plus large.
Implication pratique clé
Étant donné que le CAP est pré-hydrolysé, il consomme généralement moins d'alcalinité que l'alun pour le même niveau de coagulation. Dans de nombreuses usines, cela se traduit par un contrôle plus constant du pH et une réduction du besoin d’ajout d’alcalinité lorsque l’alcalinité de l’eau brute est faible.
- Alun : chimie plus simple, mais plage de pH optimale souvent plus étroite et demande d'alcalinité plus élevée.
- CAP: stronger charge neutralization and floc formation at lower doses in many waters, especially cold or low-turbidity conditions.
Comment fonctionne le PAC dans le traitement de l’eau
CAP removes turbidity and color by destabilizing negatively charged colloids and dissolved organics, allowing them to aggregate into flocs that can be separated. In practical operations, PAC performance is usually explained through three overlapping mechanisms.
Des mécanismes qui comptent sur le plan opérationnel
- Neutralisation des charges : les espèces d'aluminium neutralisent la charge de surface des particules, réduisant ainsi la répulsion afin que les particules puissent entrer en collision et coller.
- Adsorption et pontage : les espèces polymères s'adsorbent sur les particules et les relient en agrégats plus grands.
- Flocage par balayage (à doses plus élevées) : les précipités d'hydroxyde d'aluminium peuvent enchevêtrer des solides fins et certaines matières organiques.
Un avantage opérationnel courant est l'amélioration de la résistance des flocs : dans des conditions de mélange et hydrauliques comparables, les flocs générés par le PAC résistent souvent mieux au cisaillement que les flocs d'alun, ce qui peut améliorer la stabilité de la clarification et la durée de fonctionnement du filtre.
Formes, qualités et spécifications typiques que vous verrez
CAP is sold in liquid and powder forms. Product labels usually specify aluminum content (often expressed as Al 2 Ô 3 ), la basicité (une mesure de pré-neutralisation), la densité (pour les liquides) et les limites d'impuretés pertinentes pour les exigences en matière d'eau potable ou de rejets industriels. Les valeurs varient selon le fabricant, mais les plages ci-dessous sont couramment rencontrées dans les achats et les opérations.
| Paramètre | PAC liquide (typique) | Poudre PAC (typique) | Pourquoi c'est important |
|---|---|---|---|
| Teneur en aluminium (comme Al 2 Ô 3 ) | 10 à 18 % | 28 à 30 % | Définit les calculs de dose et le coût par volume traité. |
| Basicité | 40 à 70 % | 50 à 80 % | Une basicité plus élevée signifie souvent une consommation d’alcalinité plus faible et de meilleures performances en eau froide. |
| pH (produit) | ~2–4 | N/A (solide) | Corrosivité, compatibilité et planification d'intervention en cas de déversement. |
| Insolubles | Faible (défini par le fournisseur) | Faible (défini par le fournisseur) | Des teneurs élevées en insolubles peuvent encrasser les points d'injection et fausser la relation dose-réponse. |
| Limites d'impuretés de qualité potable | Spécifié sur CoA | Spécifié sur CoA | Critique pour la conformité de l’eau potable et la protection de la santé publique. |
Pour l'eau potable, vérifiez que le produit PAC spécifique est approuvé pour une utilisation potable sous votre juridiction et que votre fournisseur fournit un certificat d'analyse (CoA) à jour indiquant les limites d'impuretés appropriées pour la consommation humaine.
Ôù le PAC est le plus utile
Le chlorure de polyaluminium est principalement sélectionné lorsque les opérateurs ont besoin d'une élimination robuste de la turbidité, d'une formation de floculation améliorée ou de meilleures performances dans des conditions d'eau brute variables. Il est utilisé dans les systèmes municipaux et industriels.
Cas d'utilisation à forte valeur ajoutée
- Clarification de l’eau potable : la turbidité et la réduction de la couleur avant la filtration, souvent avec des performances plus stables pendant les saisons les plus froides.
- Eaux de surface contenant des matières organiques naturelles : prend en charge l’élimination de certains composés organiques dissous qui déterminent la couleur et les précurseurs des sous-produits de désinfection.
- Prétraitement des eaux usées industrielles : séparation des solides avant les systèmes DAF, décantation ou membranaire.
- Support de co-précipitation du phosphore : peut compléter les systèmes biologiques en améliorant la capture des solides (les résultats spécifiques au site dépendent de la chimie et des permis).
Comme point de départ pour de nombreuses eaux, les doses de PAC se situent souvent 10 à 50 mg/L (en tant que produit), mais des événements très troubles, une alcalinité inhabituelle et une teneur élevée en matières organiques peuvent pousser les doses optimales à des niveaux plus élevés. Validez toujours avec des tests de bocaux.
Comment définir et optimiser une dose de PAC en pratique
Le moyen le plus défendable de déterminer la dose de PAC est un test de pot lié à des résultats mesurables (turbidité décantée, turbidité filtrée, UV254, couleur ou perte de charge du filtre en aval). Étant donné que la basicité et la teneur en aluminium des produits PAC varient, l'optimisation de la dose doit être exprimée à la fois en « mg/L en tant que produit » et en « mg/L en tant qu'Al. 2 Ô 3 » pour des comparaisons cohérentes.
Un flux de travail pratique de test de jar-test
- Définissez votre cible : par exemple, Turbidité filtrée <0,3 NTU ou une réduction de couleur/UV254 spécifiée.
- Testez au moins 5 doses allant de faible à élevée (par exemple, 5, 10, 20, 35, 50 mg/L de produit).
- Maintenez un mélange constant : mélange rapide pour la dispersion, puis floculation contrôlée pour observer la taille et la résistance des flocs.
- Enregistrer le pH avant et après la coagulation ; si le pH dérive, incluez des tests parallèles avec ajustement de l’alcalinité.
- Évaluez l’eau décantée et, si possible, simulez une filtration (filtre en papier ou filtre de banc) pour identifier la dose qui minimise la turbidité et améliore la filtrabilité.
Un modèle d'optimisation courant est que la clarté s'améliore rapidement jusqu'à un certain point, puis se stabilise. La « meilleure dose » opérationnelle est souvent la dose la plus faible qui atteint systématiquement les objectifs tout en préservant la durée de fonctionnement du filtre et en minimisant le coût des produits chimiques.
Impacts opérationnels : pH, alcalinité, boues et filtres
CAP affects more than just turbidity removal. Day-to-day plant performance depends on how PAC shifts pH, how much sludge is produced, and whether downstream filtration remains stable.
pH et alcalinité
De nombreux systèmes trouvent le PAC réalisable sur une fenêtre de pH de fonctionnement d'environ 5,5 à 9,0 , mais le véritable optimum est spécifique à l’eau. Si l’alcalinité de votre eau brute est faible, le PAC peut quand même faire baisser le pH ; la différence est qu'il le fait souvent de manière moins agressive que l'alun à performances équivalentes, en particulier à des grades de basicité plus élevés.
Volume des boues et déshydratation
En fonction de la source d'eau et de la dose, certaines installations signalent un volume de boues réduit par rapport à l'alun, car une coagulation efficace peut être obtenue avec un ajout de masse inférieur. En pratique, il est raisonnable de traiter 10 à 30 % la réduction des boues comme une hypothèse à valider lors d'un essai contrôlé, plutôt que comme un résultat garanti.
Performances du filtre
- Si les flocs sont trop petits (sous-dosage ou mauvais mélange), la turbidité peut passer à travers les clarificateurs et les filtres de charge, raccourcissant ainsi les cycles.
- En cas de surdosage, une inversion de charge peut se produire et la clarté peut se détériorer ; cela se manifeste souvent par un « flocage en épingle » et une turbidité élevée des effluents.
- Le meilleur point de fonctionnement indique généralement décantation rapide , un flocage résilient et une turbidité filtrée stable avec une perte de charge gérable.
Manipulation, stockage et éléments essentiels de sécurité
Le CAP liquide est généralement acide et peut être corrosif pour les métaux incompatibles. Une utilisation sûre et fiable nécessite une sélection correcte des matériaux, un confinement secondaire et des procédures opérationnelles claires pour les transferts et les déversements.
Liste de contrôle de manipulation pratique
- Utilisez des réservoirs et des canalisations résistants aux produits chimiques et adaptés aux sels d'aluminium acides (confirmer la compatibilité avec la FDS du produit et les directives du fournisseur).
- Maintenir un confinement secondaire dimensionné pour des scénarios de déversement crédibles et protéger du gel ou de la chaleur excessive selon les recommandations du fournisseur.
- Évitez de mélanger le CAP avec des produits chimiques incompatibles dans des conduites partagées ou des collecteurs mal rincés ; des réactions involontaires peuvent provoquer des précipitations et des colmatages.
- Former les opérateurs sur la protection contre les éclaboussures et les étapes de premiers secours pour les solutions acides ; suivre la fiche de données de sécurité (FDS).
Si vous abandonnez les sels d'alun ou de fer, planifiez une transition par étapes : recalibrez les pompes doseuses, vérifiez le mélange au point d'alimentation et validez la qualité de l'eau traitée dans des conditions d'eau brute moyennes et les plus défavorables.
Comment choisir un produit PAC et éviter les modes de défaillance courants
Le « PAC » n'est pas un produit chimique uniforme dans la pratique ; les produits diffèrent par la basicité, la concentration en aluminium et les contrôles des impuretés. La sélection doit être motivée par votre objectif de traitement et vos contraintes opérationnelles, et pas seulement par le prix à la livraison.
Contrôles d’approvisionnement et de mise en service
- Confirmez la qualité du produit (potable ou industriel) et exigez un CoA actuel indiquant la teneur en aluminium et les impuretés pertinentes.
- Standardiser les rapports de dose : suivre mg/L comme produit and mg/L en Al 2 Ô 3 comparer équitablement les fournisseurs.
- Vérifiez que le point d'alimentation fournit une dispersion immédiate (mélange rapide) avant la floculation ; une mauvaise dispersion est une cause fréquente de faibles performances.
- Exécutez des tests de jar côte à côte lors du changement de produit ; même avec la même étiquette « PAC », les doses optimales peuvent varier considérablement.
Dépannage des signaux et correctifs
- Augmentation de la turbidité des effluents après une augmentation de dose : soupçonner un surdosage/une inversion des charges ; réduisez la dose et confirmez avec un test de pot.
- Flocage de broches et mauvaise décantation : vérifier l'intensité du mélange rapide et le placement de la plume d'injection ; améliorer la dispersion avant de changer de chimie.
- Chute de pH inattendue : confirmer l’alcalinité et envisager un PAC de basicité plus élevée ou un ajout d’alcalinité contrôlée.
- Bouchage de conduite ou dépôts blancs : vérifiez s'il y a un mélange de produits chimiques incompatibles, des zones mortes stagnantes ou des protocoles de rinçage insuffisants.
Le point opérationnel le plus fiable est simple : CAP works best when dose control, mixing, and monitoring are treated as a single system . L'optimisation uniquement de la dose chimique sans fixer les contraintes de dispersion, d'énergie de floculation ou de pH/alcalinité limitera généralement les performances.
