Contrairement aux opérations de procédé dont la
qualité des flux traités est généralement bien maîtrisés en amont, le
traitement des effluents d'une usine ou d'un atelier doit faire face à
des flux de qualité très variables. La présence de matières solides en
suspension en particulier est fréquente. C'est pourquoi la première
étape de traitement doit être une décantation permettant d'extraire
aussi bien les matières solides que les huiles et graisses.
Vitesse de décantation
La
vitesse de décantation de particules solides ou de gouttelettes
d'huiles dans l'eau suit la loi de Stokes; elle est proportionnelle à:
- la différence de masse volumique entre le milieu continu et les particules à séparer
- le carré du diamètre des particules
En
pratique, pour des particules de moins de 30µm de diamètre la vitesse
devient si faible que de nombreux phénomènes parasites viennent
contrarier la décantation (vibrations, convection thermique, ...) qui
devient inapplicable.
Bassin de rétention et de captation
Si
la présence d'huile est très faible ou seulement accidentelle, un
simple dispositif fonctionnant selon le principe d'une garde
hydraulique est nécessaire et peut être suffisante.
Son volume doit
être suffisant pour permettre la décantation de la plus grosse partie
de l'huile, celle-ci s'accumule en partie haute et son élimination est
faite selon le besoin par un système de pompage mobile.
Bassin API
Il doit son nom à
l'
American
Petroleum
Institute
qui a standardisé sa conception dans les
années 1950 pour le traitement des effluents de raffineries (API Manual
on Disposal of Refinery Wastes, Chapters 5 and 6 Oil-Water Separator
Process Design and Construction Details (API publication 1630, 1979).
Il est
adapté à la séparation de matières huileuses surnageant et de matières
solides sédimentant.
Il est constitué d'un bassin rectangulaire,
souvent maçonné mais parfois aussi métallique, dans lequel l'effluent
circule à une vitesse de 15 mm/sec environ. La matière huileuse
surnageant est prélevée au moyen d'un tube fendu et disposé sur toute
la largeur du bassin sur le coté opposé à l'alimentation. Les matières
solides s'accumulant au fond sont raclées et éliminées par un sas.
Cette conception ne permet d'éliminer que des gouttelettes d'huile supérieures à 100µm.
Ce
bassin souvent installé en extérieur à l'air libre voit son
fonctionnement facilement perturbé par la pluie ou le vent qui crée des
turbulences contrariant la décantation. La phase huileuse recueillie
reste fortement chargée en eau.
Séparateurs à plaques
Pour augmenter l'efficacité et réduire l'encombrement du bassin API les
séparateurs à plaques ont été développés à partir des années 1960.
En
faisant passer l'effluent à traiter entre des plaques faiblement
espacées, les gouttelettes sont rassemblées et coalescées sur leur face
inférieure. En grossissant, leur vitesse de décantation augmente
rapidement comme l'exprime la loi de Stokes. Si les plaques sont faites
d'un matériau oléophile (polypropylène pr exemple) la coalescence des
goutelettes est favorisée.
Cette technique permet de
diminuer le temps de séjour dans le bassin nécessaire à l'effluent, et
donc son volume.
Séparateur PPI (Parallel Plate Interceptor)
L'effluent
à traiter est dirigé vers un empilement de plaques plates, parallèles,
orientées à 45 degrés.
L'inclinaison des plaques permet l'écoulement
des matières huileuses vers le haut, et les matières solides denses
vers le bas.
Séparateur CPI (Corrugated Plate Interceptor)
Une autre perfectionnement des séparateurs à plaques est obtenu en
utilisant des plaques ondulées qui peuvent être métalliques ou en
matières plastiques.
Les ondulations permettent de rassembler plus efficacement les gouttelettes pour mieux les coalescer.
Séparateurs à tubes verticaux (Vertical tube coalescing VTC)
Utilise
un assemblage de tubes perforés disposés verticalement. Le flux à
épurer passe à l'intérieur des tubes, l'huile s'accroche à la paroi, et
coalesce formant de grosses gouttes qui cheminent vers le haut. Le
solides présents cheminent vers le bas s'ils sont plus denses. Les
tubes sont souvent fait de polypropylène qui par ses propriétés
oléophiles favorise la coalescence des goutelettes d'huile.
Ce type de séparateur est assez sensible à l'encrassement. Les particules solides tendant à s'accumuler dans les tubes.
Le récupérateur par tambour oléophile est un dispositif de
récupération continu et sélectif des hydrocarbures présents à la
surface des bassins de décantation d'eau huileuse.
Il est constitué d'un cylindre revêtu d'un matériau oléophile.
En rotation continue à la surface de l'eau, il retient sélectivement
les hydrocarbures qui sont ensuite éliminés par un racleur fixe.
La teneur en eau de l'huile récupérée est très faible, rendant inutile sa déshydratation par chauffage ou centrifugation.