Pourquoi les eaux de lavage d'aluminium moulé sous pression ne peuvent pas aller directement en DAF
Les eaux de lavage d'aluminium moulé sous pression transportent une charge polluante qui met en échec la flottation à air dissous (DAF) lorsqu'elles y sont envoyées sans traitement. La matrice combine des huiles libres et des huiles émulsionnées issues des agents de démoulage et des fluides hydrauliques (typiquement 200–2 000 mg/L d'huiles et graisses (FOG) en débordement non dilué), des fines métalliques d'aluminium en suspension provenant de l'ébarbage et des presses de détourage, un pH élevé de 9–11 dû aux détergents alcalins (NaOH, silicate de sodium, tensioactifs), et une dilution par eaux de refroidissement qui abaisse les températures dans la plage 40–60 °C. Les gouttelettes d'huile libre de plus de 150 µm enrobent le nuage de microbulles et font s'effondrer le contact bulle–floc ; l'huile émulsionnée inférieure à 20 µm résiste entièrement à l'accrochage des bulles. Les fines d'aluminium surchargent la couche de flottat de solides à haute densité qui coulent au lieu de remonter.
Selon Frontiers in Chemistry (2020), les unités DAF atteignent 80–99 % d'abattement des MES et 10–30 % d'abattement de la DCO soluble uniquement lorsque la coagulation et la floculation précèdent la cellule de flottation. Sans chimie amont adaptée, les performances s'effondrent et l'huile écrémée dépasse les seuils de réutilisation ou de rejet, colmatant tout polissage biologique ou membranaire en aval. Un dégrilleur mécanique rotatif en tête de filière protège les pompes et les séparateurs huile/eau en aval des chiffons, du carton et des copeaux d'aluminium de grande taille.
Étape 1 : Dégrillage grossier et dessablage
Le dégrillage grossier élimine les débris qui endommageraient les pompes, boucheraient les packs coalescents et contamineraient le flux de récupération d'huile. Un dégrilleur mécanique rotatif avec des ouvertures de 3–6 mm constitue la norme 2026 pour les lignes de moulage sous pression, traitant chiffons, calage carton et copeaux de détourage d'aluminium qui se détachent des pièces.
Spécifiez une construction en acier inoxydable (304 ou 316) pour résister aux eaux de lavage alcalines à pH 9–11 et à la contrainte chlorures liée à la correction de pH. La perte de charge typique sur un dégrilleur propre est de 200–500 mm ; les refus capturent 0,5–2 % du débit d'entrée en masse. Les fines d'aluminium séparées ici sont des solides recyclables à haute valeur, et non des boues de déchet ; orientez-les vers le four de fusion, pas vers le filtre-presse.
Étape 2 : Élimination des huiles et graisses libres
L'huile libre de taille de gouttelette supérieure à 150 µm est séparable par gravité en 30 minutes de séjour, alors que l'huile émulsionnée inférieure à 20 µm ne l'est pas. La première étape huile est un séparateur huile-eau API ou CPI, qui élimine 60–95 % de l'huile libre avant que le flux n'atteigne l'étage de chimie. Un temps de rétention hydraulique de 30 minutes dans un pack à plaques ondulées favorise la coalescence des gouttelettes ; l'huile écrémée est dirigée vers un bac de stockage pour enlèvement par un recycleur plutôt que vers le filtre-presse, car le flottat huileux à 2–5 % de MS est le gâteau le plus difficile à déshydrater.
Certaines usines sautent cette étape et utilisent un DAF de dégrossissage comme déshuileur. Cela augmente les coûts : la consommation de réactifs double approximativement, car le coagulant doit d'abord casser l'émulsion huile-dans-eau avant de pouvoir floculer les fines, et le flottat chargé d'huile est plus collant, plus difficile à racler et se pompe mal. Pour une ligne de moulage sous pression produisant 50–500 mg/L d'huiles et graisses en aval de la trempe, un séparateur API/CPI dédié s'amortit par une dose plus faible de chlorure de polyaluminium (PACl) et des gâteaux plus propres en 12–18 mois.
Étape 3 : Homogénéisation et correction du pH
Les bassins d'homogénéisation assurent la chimie d'alimentation constante requise pour l'étape de coagulation. Un bassin dimensionné pour 8–24 heures de séjour, avec agitation mécanique ou aérée, homogénéise les rejets discontinus des cellules individuelles de moulage sous pression — débit, pH, huiles et graisses et charge en fines varient tous d'une cellule à l'autre selon les plannings de production.
La correction du pH est la décision chimique critique. Le pH d'entrée 9–11 dû aux détergents alcalins doit être abaissé à 6,5–7,5 car, selon Frontiers in Chemistry (2020), le pH neutre donne la solubilité minimale de Al(OH)3 et favorise la neutralisation de charge — le mécanisme dominant lorsque les coagulants d'aluminium opèrent en dessous de 20 mg/L en Al. Utilisez l'acide sulfurique (93 % ou 98 %) pour les grands débits ou le CO2 pour des limites chlorures d'effluent strictes ; évitez HCl afin de préserver l'acier inoxydable aval de la contrainte chlorures. Les variations de température dues à l'eau de trempe chaude (40–60 °C) réduisent la saturation en air dissous dans le saturateur DAF et diminuent l'efficacité de flottation d'environ 1 % par °C au-dessus de 35 °C. Refroidissez l'eau si possible, ou augmentez la pression du saturateur pour compenser. Un système de dosage chimique automatique avec régulation pH et ORP maintient le flux homogénéisé dans la bande 6,5–7,5.
Étape 4 : Chimie de coagulation et de floculation
Le PACl est le coagulant primaire de référence 2026 pour les eaux de lavage chargées en aluminium. Selon Frontiers in Chemistry (2020), les coagulants à base d'aluminium sont les plus efficaces près du pH neutre, où la précipitation de Al(OH)3 se situe à solubilité minimale, rendant les espèces Al chargées positivement disponibles pour la neutralisation de charge. Dosez le PACl à 50–200 mg/L (en produit, base 10 % Al2O3) et associez-le à un floculant polyacrylamide anionique à 1–5 mg/L pour la floculation par pontage — les longues chaînes polymères lient les microflocs en agrégats de 0,5–3 mm que les microbulles DAF peuvent soulever.
Le chlorure ferrique est un mauvais substitut ici pour trois raisons : il élève le fer dissous à 5–20 mg/L dans l'effluent, complique toute récupération d'aluminium ou recyclage d'hydroxydes en aval, et oriente la chimie des boues vers un hydroxyde mixte Fe/Al qui se déshydrate mal sur un filtre-presse à plateaux. Selon MDPI Applied Sciences (2025-10), les programmes combinés coagulant + floculant surpassent le dosage mono-réactif pour les contaminants colloïdaux et émulsionnés. Réalisez un jar-test des deux produits sur l'eau de lavage réelle avant de spécifier la dose.
Conception hydraulique : mélange rapide 1–3 minutes à G = 300–700 s⁻¹ pour disperser le coagulant et neutraliser la charge de surface, puis mélange lent 15–30 minutes à G = 30–80 s⁻¹ pour faire croître le floc sans le casser. Le flux floculé s'écoule par gravité vers le système DAF série ZSQ. Le contrôle de dosage est assuré par un système de dosage chimique automatique asservi au signal de débit homogénéisé.
Étape 5 : Exploitation de la flottation à air dissous (DAF)
Le système DAF série ZSQ atteint 80–99 % d'abattement des MES et 10–30 % d'abattement de la DCO soluble avec une coagulation amont adaptée (selon Frontiers in Chemistry, 2020). Spécifiez une charge hydraulique de 5–25 m/h pour un DAF industriel, un taux de recyclage de 20–50 % et une pression de saturateur de 5–7 bar. Le nuage de microbulles (10–100 µm) s'accroche aux flocs enrobés d'huile et les soulève en surface pour écrémage ; un floc correctement conditionné a une vitesse de remontée de 5–20 m/h, nettement supérieure à la charge hydraulique.
L'épaisseur de la couche de flottat doit se situer à 5–10 % du volume du bassin. Une couverture plus épaisse signale un surdosage ou un sous-écoulement de fines non décantables ; en dessous de 3 %, le racleur écréme de l'air plutôt que des boues et l'unité est en sous-alimentation. Surveillez la profondeur de la couverture avec un simple capteur de niveau ultrasonique et ajustez la vitesse d'écrémage avant le début du réentraînement.
Cibles de paramètres de prétraitement 2026 en un coup d'œil
| Paramètre | Eaux de lavage brutes (typiques) | Cible effluent DAF | Méthode / source |
|---|---|---|---|
| MES | 500–3 000 mg/L | ≤30 mg/L | Frontiers 2020 (S1) ; plage d'abattement 80–99 % |
| Huiles et graisses | 200–2 000 mg/L | ≤15 mg/L | Séparateur API + DAF ; cible d'ingénierie typique |
| pH | 9–11 | 6,5–7,5 | Frontiers 2020 (S1) ; bande de solubilité minimale de Al(OH)3 |
| Température | 40–60 °C | ≤35 °C si possible | Affecte la solubilité de l'air dans le saturateur ; cible d'ingénierie |
| Aluminium dissous | 2–10 mg/L | ≤2 mg/L | Résiduel PACl ; cible d'ingénierie typique |
| DCO (totale) | 1 000–5 000 mg/L | ≤500 mg/L | Frontiers 2020 (S1) ; 10–30 % DCO soluble + DCO liée aux MES |
| Dose PACl | — | 50–200 mg/L | Produit, 10 % Al2O3 ; jar-test fournisseur de coagulant |
| Dose PAM anionique | — | 1–5 mg/L | MDPI 2025 (S2) ; jar-test fournisseur de floculant |
Orientez l'effluent DAF vers l'égout si les limites locales le permettent, vers les rinçages pour une réutilisation non critique, ou vers un polissage MBR (bioréacteur à membrane)/OI pour une récupération en boucle fermée. La même filière amont qui protège un DAF protège également toute étape membranaire aval, comme décrit dans prétraitement pour OI sur les purges de tours de refroidissement.
Gestion des boues et suite après DAF
Les boues de flottat DAF affichent 2–5 % de matières sèches, sont riches en huile et nécessitent un conditionnement avant déshydratation mécanique. Un filtre-presse à plateaux est l'équipement de référence 2026 pour ce flux : le flottat conditionné au polymère presse jusqu'à 25–35 % de MS en gâteau, le filtrat retourne au bassin d'homogénéisation pour retraitement, et le gâteau sec convient à la mise en décharge ou, si les huiles et graisses sont suffisamment basses, à la récupération métallique hors site.
L'effluent DAF peut encore nécessiter un traitement biologique pour la DCO/DBO résiduelle, un polissage MBR pour le recyclage, ou une OI pour l'eau de rinçage en boucle fermée — la filière dépend de la limite de rejet et de l'objectif de réutilisation d'eau de l'usine. Pour le prétraitement DAF biologique sur un autre flux à forte charge, voir prétraitement DAF avant traitement biologique sur effluent d'abattoir, et pour la récupération de fibres sur un autre flux à faible densité, récupération de fibres par DAF à partir des eaux blanches de papeterie.
Questions fréquentes
Quel pH les eaux de lavage d'aluminium moulé sous pression doivent-elles avoir avant DAF ?
Visez 6,5–7,5. C'est la bande où les coagulants d'aluminium tels que le PACl présentent une solubilité minimale de Al(OH)3 et une efficacité maximale de neutralisation de charge (Frontiers in Chemistry, 2020). Le pH d'entrée 9–11 dû aux détergents alcalins doit être corrigé à l'acide sulfurique ou au CO2.
Pourquoi le PACl est-il préféré au chlorure ferrique pour ce flux ?
Le PACl tient le fer dissous hors de l'effluent, évite la contrainte chlorures sur les équipements inox, et produit des boues qui se déshydratent proprement sur un filtre-presse à plateaux. Le chlorure ferrique élève le fer dissous, complique la récupération d'aluminium et oriente les boues vers un hydroxyde mixte plus difficile à conditionner.
