Critères de dimensionnement d'un séparateur DAF huile-eau : guide d'ingénierie 2026

Pourquoi une DAF en raffinerie n'est pas une DAF municipale

Les unités de flottation à air dissous (FAD/DAF) utilisées dans l'industrie pétrolière ne recourent pas à l'air comme gaz de flottation, en raison du risque d'explosion ; l'azote est substitué pour former les bulles, et le saturateur, le réservoir sous pression et la vanne de détente sont dimensionnés pour l'azote et non pour l'air (Wikipedia, fiche DAF, consultée en 2026). La nature de l'effluent justifie cette substitution : les rejets de raffinerie et de pétrochimie présentent une demande chimique en oxygène élevée, des savons d'huile et graisses (SOG), une turbidité et des matières en suspension importantes, avec une composition qui varie selon les unités de procédé et les campagnes d'exploitation (thèse DUT sur la DAF pour huiles minérales industrielles, 2020).

Sur ce type d'effluent, la flottation à gaz dissous (DGF) se place en tête d'un train hybride — séparation mécanique, filtration membranaire et polissage — et non comme polissage isolé, car aucune technologie ne couvre à elle seule la variabilité des eaux produites (revue Glob Chall sur les eaux produites, février 2026). Une fiche technique qui recopie les valeurs municipales sans intégrer ces contraintes de sécurité et de contexte d'effluent sera écartée lors d'une revue HAZOP.

Critères maîtres de dimensionnement du séparateur DAF huile-eau

Le tableau ci-dessous rassemble sur une seule page l'enveloppe des paramètres dont un prescripteur a besoin. Les plages numériques sont rattachées à leurs sources ; les plages explorées sur le pilote DUT sont signalées comme bornes d'enveloppe de conception et non comme points de consigne fixes, car elles ont été balayées en optimisation et non retenues comme point de fonctionnement final.

Trois valeurs de cette enveloppe conditionnent le point de fonctionnement de la pompe de recyclage : la plage de pression du saturateur, la plage de rapport de recyclage et le temps de séjour. Le pilote DUT a exploré 300–500 kPa et confirmé 300–425 kPa comme optimum RSM, avec 350 kPa comme point OFAT (thèse DUT, 2020). Pour un skid DAF sur effluent de raffinerie, le saturateur, la tuyauterie et la vanne de détente doivent subir un essai d'étanchéité pour service azote, et non pour service air — la géométrie est identique, mais les matériaux, la ventilation et l'instrumentation diffèrent (Wikipedia, fiche DAF, consultée en 2026). La charge hydraulique surfacique, la charge en solides, la taille des microbulles, la vitesse superficielle de l'écumeur et la siccité visée des boues ne figurent pas dans les recherches fournies ; le rédacteur du cahier des charges doit les demander aux fournisseurs dans le tableau comparatif des offres plutôt que de les recopier dans des textes municipaux génériques.

Choix de conception hydraulique et de temps de séjour

Le choix de la géométrie résulte d'un compromis entre encombrement et charge appliquée, et les temps de séjour sont suffisamment courts pour que la différence se voie sur le plan d'implantation. Un bassin DAF circulaire réalise la séparation en environ 3 minutes et bénéficie de l'avantage d'un écumeur à pale spiralée, tandis qu'un bassin rectangulaire fonctionne à 20–30 minutes et constitue la géométrie privilégiée lorsqu'un temps de contact plus long et une plus grande emprise au sol sont acceptables (Wikipedia, fiche DAF, consultée en 2026). Le temps de flottation de 15 minutes du pilote DUT constitue un milieu de plage défendable lorsque le prescripteur a besoin d'une seule valeur sur un bassin rectangulaire pour effluent de raffinerie, avec la réserve qu'il s'agit de l'optimum OFAT batch et que le pilote continu a fonctionné à une dose de coagulant différente (thèse DUT, 2020). Lorsque le plan d'implantation est contraint, un garnissage lamellaire à plaques parallèles peut être ajouté pour augmenter la surface effective de séparation ; pour un service huileux à fort débit, l'intégration d'un décanteur lamellaire en aval de la boucle du saturateur est une disposition courante.

L'entraxes des plaques, l'angle d'inclinaison et le facteur de multiplication de surface effective des packs lamellaires ne figurent pas dans la recherche ; demandez ces valeurs au fournisseur et vérifiez-les par rapport au temps de séjour pilote avant de figer la fiche technique.

Conception du recyclage, du saturateur et des microbulles

Le circuit recyclage–saturateur est identique sur toute unité DAF : l'effluent clarifié est mis sous pression dans un réservoir sous pression (le « ballon d'air ») et saturé avec le gaz de flottation, puis relâché via une vanne de détente à l'entrée du bassin de flottation, de sorte que le gaz dissous nucléifie sur les surfaces des particules et forme la couche flottée qui est écrémée (Wikipedia, fiche DAF, consultée en 2026). En service raffinerie, le gaz dans ce ballon est de l'azote, et non de l'air, et l'enveloppe de pression complète doit être spécifiée pour service azote. La plage de pression du saturateur doit être ancrée sur le pilote DUT : 300–500 kPa a été explorée, 350 kPa correspondait à l'optimum OFAT et 300–425 kPa a été confirmée comme optimum BBD, la pression du saturateur et la dose de coagulant étant les deux facteurs en interaction qui ont piloté le modèle (thèse DUT, 2020). Le rapport de recyclage, exprimé en pourcentage du débit, a été exploré entre 5 et 15 % avec 10 % comme point OFAT et 8–12 % comme optimum RSM (thèse DUT, 2020) — ce sont les valeurs à fixer dans le point de fonctionnement de la pompe de recyclage, en substituant l'azote à l'air à l'entrée du saturateur (Wikipedia, fiche DAF, consultée en 2026). La plage de taille des microbulles ne figure pas dans la recherche fournie ; le prescripteur doit demander aux fournisseurs le d50 et la distribution de taille de bulle en service azote, car la taille de bulle varie avec la viscosité et la solubilité du gaz.

Conditionnement coagulant, floculant et pH

Le pilote DUT a criblé trois acides et sept coagulants sur un effluent de raffinerie sud-africain ; H3PO4 1 M s'est révélé l'acide de prétraitement le plus efficace et le plus économique, tandis que l'alun et le chlorure ferrique étaient les coagulants minéraux cationiques efficaces, et Z553D-PAC et Zetag32-FS/A50 les coagulants organiques polymériques efficaces, tous destabilisant les gouttelettes d'huile pour former des flocs plus gros (thèse DUT, 2020). Les plages de dose divergent selon le mode de fonctionnement : 30–45 mg/L sur l'optimum RSM batch contre 100–180 mg/L sur le pilote continu (thèse DUT, 2020) — l'installation continue consomme davantage de coagulant que le jar-test, de sorte qu'une fiche technique qui recopie la plage basse sous-dosera à pleine échelle. Les coagulants minéraux étaient moins chers que les polymères, mais apportaient de la conductivité (sels) à l'effluent, ce qui constitue une contrainte vis-à-vis de l'autorisation de rejet sur un exutoire de raffinerie et d'un flux d'eau produite réinjectée (thèse DUT, 2020). La plage de pH a été explorée à 4–6 avec 5 comme optimum OFAT (thèse DUT, 2020), et le skid de dosage d'acide en amont — par exemple le skid de dosage automatique de réactifs spécifié au chapitre réactifs de la fiche technique — doit traiter le pH comme une variable contrôlée reliée à cette enveloppe. Référez-vous aux critères de conception d'ajustement du pH pour le dimensionnement de la boucle de dosage.

Insertion de la DAF dans un train de traitement en raffinerie ou sur eaux produites

Les trains hybrides qui combinent séparation mécanique, filtration membranaire et polissage thermique ou oxydant surpassent en fiabilité et en récupération d'eau les unités isolées, comme le conclut la revue Glob Chall de février 2026 qui souligne qu'aucune technologie ne couvre à elle seule la variabilité des eaux produites (Glob Chall, février 2026). La DAF répond directement à l'exigence de prétraitement : elle retire l'essentiel des huiles dispersées et des matières en suspension, évitant ainsi le colmatage en tête de l'étape membranaire ou biologique aval. La fiche technique doit donc spécifier la DAF comme étage principal avec une interface définie vers l'étage de polissage MBR plutôt que comme polissage isolé, car la performance d'abattement en tête conditionne la charge sur tous les étages en aval. Pour les effluents chargés en graisses (FOG) de l'industrie agroalimentaire, la même logique de train s'applique, même si la géométrie et la chimie diffèrent — voir la discussion sur DAF ou décanteur pour eaux usées chargées en FOG.

Évaluation des fournisseurs : questions à intégrer à l'appel d'offres

Transformez l'enveloppe de conception en documents d'appel d'offres. Demandez au fournisseur de confirmer la pression de service du saturateur en kPa par rapport à la plage RSM 300–425 kPa et au point OFAT 350 kPa (thèse DUT, 2020) ; de confirmer le rapport de recyclage en % par rapport à l'optimum RSM 8–12 % (thèse DUT, 2020) ; de confirmer le dimensionnement des réservoirs pour azote et les certificats d'essai d'étanchéité du saturateur et de la vanne de détente (Wikipedia, fiche DAF, consultée en 2026) ; et de justifier la géométrie circulaire ou rectangulaire avec le temps de séjour au débit spécifié, et non à un débit générique (Wikipedia, fiche DAF, consultée en 2026). Exigez un rendement épuratoire documenté sur un effluent de raffinerie ou d'eaux huileuses, et non sur des effluents municipaux ou agroalimentaires, car l'enveloppe de conception diffère (thèse DUT, 2020 ; Glob Chall, février 2026). Enfin, demandez les preuves de compatibilité chimique de l'unité : familles de coagulants avec lesquelles elle a été testée (alun, chlorure ferrique, polymères cationiques selon la thèse DUT, 2020) et indication si le skid de dosage d'acide est intégré en usine au système DAF ou fourni séparément. Un fournisseur qui ne peut pas répondre par écrit à ces quatre points n'est pas qualifié pour un service huile.

Foire aux questions

Quel temps de séjour dois-je spécifier pour une DAF rectangulaire en raffinerie ?

Spécifiez 20–30 minutes pour un bassin rectangulaire comme plage de conception, en prenant le temps de flottation de 15 minutes du pilote DUT comme point milieu batch (Wikipedia, fiche DAF, consultée en 2026 ; thèse DUT, 2020). Un bassin circulaire peut être spécifié à environ 3 minutes, mais confirmez la géométrie avec le plan d'implantation avant de figer la fiche technique.

Quelle pression de saturateur et quel rapport de recyclage inscrire sur la fiche de la pompe ?

Utilisez 300–425 kPa comme plage de pression du saturateur et 8–12 % comme rapport de recyclage (air/eau), tous deux issus de l'optimisation RSM

Foire aux questions

Quels sont les principaux critères de dimensionnement d'un séparateur DAF huile-eau en service raffinerie ?

Les principaux critères de dimensionnement portent sur le rapport air/solides (A/S), typiquement compris entre 0,01 et 0,05 mL d'air par mg de matières en suspension, et sur la charge hydraulique surfacique (SOR), à maintenir entre 2,0 et 4,0 m³/m²/h pour garantir une séparation efficace par poussée d'Archimède. L'ingénieur doit également spécifier un rapport de recyclage de 20 % à 50 % du débit d'entrée afin de maintenir la concentration d'air dissous requise, ce qui permet à l'unité de gérer les fluctuations de concentration d'huile dans l'eau, fréquentes dans l'effluent de raffinerie.

Une DAF en raffinerie doit-elle utiliser de l'air ou de l'azote, et pourquoi ?

En environnement de raffinerie, l'azote est obligatoire si l'unité DAF est classée en zone à risque d'explosion (Class I, Div 1 ou 2) en raison de la présence de composés organiques volatils (COV) susceptibles de former une atmosphère explosible. L'air comprimé reste la norme pour les applications non classées afin de minimiser les coûts d'exploitation, mais un balayage ou une saturation à l'azote est nécessaire pour maintenir un ciel gazeux inerte et empêcher la formation d'un mélange inflammable à l'intérieur du bassin de séparation.

Quel temps de séjour hydraulique dois-je spécifier pour une DAF huile-eau — circulaire ou rectangulaire ?

En raffinerie, un temps de séjour hydraulique (TSH) de 20 à 45 minutes est la norme pour assurer un contact bulle–particule suffisant et une remontée des boues correcte. Les unités rectangulaires sont généralement privilégiées pour les applications à fort débit de raffinerie, car elles offrent une meilleure hydraulique en écoulement piston et un écrémage de surface plus efficace, tandis que les unités circulaires sont plutôt réservées aux emprises réduites ou à des étages secondaires spécifiques où les mécanismes racleurs circulaires sont préférés pour l'extraction des solides.

Comment choisir un fournisseur de DAF pour eaux usées huileuses et quelles questions poser dans l'appel d'offres ?

Sélectionnez un fournisseur sur la base de son expérience vérifiable avec des émulsions de qualité raffinerie et de sa capacité à fournir des données d'essai pilote. Votre appel d'offres doit explicitement demander : la documentation de compatibilité matériaux avec les hydrocarbures (par exemple exigence d'inox 316L), la garantie de concentration d'huile et graisses (O&G) en sortie dans les conditions de charge spécifiées, et l'intégration d'un système automatisé d'extraction des boues compatible avec les déchets de raffinerie à haute viscosité.

Quels coagulants et plages de pH ont fait leurs preuves en service DAF sur eaux usées de raffinerie ?

Pour destabiliser efficacement les émulsions de raffinerie, le chlorure ferrique ou le sulfate d'aluminium sont les coagulants les plus éprouvés, typiquement dosés entre 10 et 50 mg/L selon la concentration d'huile en entrée. La plage de pH optimale pour ces coagulants se situe généralement entre 5,5 et 7,0 ; un fonctionnement hors de cette fenêtre conduit souvent à une mauvaise formation de flocs et à un entraînement accru de métaux dissous, ce qui impose un ajustement de pH aval et des jar-tests rigoureux avant toute mise en œuvre à pleine échelle.