Pourquoi les eaux de fond de bac nécessitent leur propre configuration DAF
Les eaux de fond de bac se traitent de préférence par un DAF (flottation à air dissous) à pressurisation en flux recyclé, configuré à 10–25 % de recyclage, 350–500 kPa de pression de saturateur, 8–12 % de rapport air/eau, et des microbulles de 20–100 μm injectées par des buses près du fond du bac. Un temps de séjour hydraulique de 15–25 minutes, avec écumage mécanique des flottants et soutirage de l'eau clarifiée en fond de bac, permet d'atteindre 80–90 % d'abattement des huiles et des MES, niveau adapté à un polissage de réutilisation ou à un traitement biologique aval.
Les eaux de fond de bac correspondent à la phase aqueuse décantée extraite des bacs de stockage de pétrole brut, d'huiles de récupération (slop oil), de gazole, de lubrifiants et de produits chimiques lors des vidanges de routine ou des opérations de nettoyage. Il s'agit d'une classe d'alimentation distincte : les analyses typiques indiquent 200–2 000 mg/L de MES, 100–5 000 mg/L d'huiles et graisses, des couches émulsionnées fréquentes, et une viscosité souvent 1,5–3× supérieure à celle des eaux usées générales de raffinerie. Contrairement aux eaux de séparateur issues d'une unité API ou CPI, les fonds de bac transportent des chiffons, des sables et des boues pompables qui arrivent par à-coups de 50–200 m³ sur une fenêtre de 2–4 heures après chaque cycle de nettoyage de bac.
Un DAF de raffinerie dimensionné pour les eaux de séparateur ne constitue pas un dimensionnement abouti pour cette alimentation. Les essais en jarre et pilote de la Durban University of Technology (DUT) sur les eaux usées huileuses de raffinerie ont retenu un pH de 5, 50 mg/L de coagulant, un rapport A/E de 10 % et une pression de saturateur de 350 kPa comme optimum, mais ces valeurs ont été établies sur des eaux de séparateur décantées, et non sur un soutirage de fond de bac à 2 000 mg/L de MES avec des à-coups émulsionnés intermittents. La décision de configuration doit s'articuler autour de deux états finaux : la réutilisation en boucle fermée (appoint d'eau de lavage, appoint de tour de refroidissement, polissage d'eau d'alimentation de chaudière) où le DAF est une étape de prétraitement, et le rejet conforme où l'effluent du DAF alimente une filière de traitement biologique ou un égout. Pour les deux voies, le DAF lui-même est la même unité, mais le taux de recyclage, la gestion des flottants et le polissage aval changent. Le bon point de départ est un système de flottation à air dissous série ZSQ dimensionné explicitement pour l'enveloppe d'alimentation des fonds de bac, et non emprunté à un P&ID général d'eaux huileuses.
Caractérisation de l'alimentation et filière de prétraitement
Les eaux de fond de bac doivent être caractérisées et préconditionnées avant d'atteindre la chambre de flottation, faute de quoi les buses du saturateur et l'écumeur de flottants tomberont en panne en quelques semaines. Prélevez des échantillons sur au moins trois événements de soutirage et à trois positions verticales dans le bac : le coussin d'huile flottant (typiquement 80–95 % d'huile, récupéré comme écumes), la couche émulsionnée intermédiaire (la couche qui casse dans un DAF et définit la charge en huile de l'unité), et la couche de boues de fond (3–8 % de solides, 20–40 % d'huile, le plus gros flux d'alimentation unique en masse). La couche émulsionnée intermédiaire est ce que le DAF voit comme une alimentation continue ; les boues de fond sont ce que l'écumeur de flottants récupère.
La filière de prétraitement comporte quatre étapes fixes. Premièrement, un dégrillage grossier à 6 mm suivi d'un dégrillage fin à 0,5–1 mm au moyen d'un dégrilleur mécanique rotatif à barreaux pour protéger la pompe de recyclage et les buses du saturateur des chiffons et des sables qui, autrement, rayeraient les plaques d'orifice. Deuxièmement, une égalisation de 24–48 heures avec agitation mécanique douce (vitesse en bout d'hélice inférieure à 1,5 m/s) ; l'insufflation d'air est contre-indiquée car elle émulsionne le coussin d'huile flottant et annule l'effet du DAF. L'égalisation amortit également les à-coups de 50–200 m³ qui suivent le nettoyage des bacs. Troisièmement, un ajustement du pH à 5–7 à l'acide sulfurique ou à la soude via un système de dosage chimique automatique ; les données DUT confirment que le pH 5 est optimal pour les alimentations huileuses, mais les fonds de bac d'usinage des métaux (chrome, nickel, zinc en solution) nécessitent un pH de 7–8 pour maintenir les métaux lourds dissous et éviter la précipitation d'hydroxydes dans le saturateur. Quatrièmement, une coagulation au chlorure de polyaluminium (PAC) à 30–50 mg/L pour les alimentations huileuses, suivie d'un floculant polyacrylamide anionique à 1–3 mg/L pour le pontage ; la dose de PAC baisse de 30–40 % dans la configuration Acide–Coagulation–DAF par rapport au dosage post-DAF selon l'étude DUT.
Configuration DAF de base : saturateur, recyclage et taille des bulles
Quatre grandeurs figurent sur le P&ID : pression de saturateur, taux de recyclage, rapport air/eau et taille des microbulles. Chacune dispose d'une plage défendable, liée soit à des données publiées, soit à une convention d'ingénierie établie.
Pression de saturateur : la fenêtre de travail est 350–500 kPa. Les essais OFAT de la DUT ont identifié 350 kPa comme optimum pour les eaux de séparateur décantées ; l'optimisation BBD a étendu l'optimum à 300–425 kPa à l'échelle batch, mais les eaux de fond de bac avec des charges en huile supérieures à 1 000 mg/L bénéficient de 450–500 kPa, car la loi de Henry fournit plus d'air dissous par unité de recyclage, ce qui se traduit directement par une densité de bulles plus élevée dans la chambre de flottation. Au-delà de 500 kPa, le temps de rétention du saturateur doit augmenter pour maintenir l'eau pleinement saturée, et le coût énergétique de pompage croît plus vite que l'efficacité d'abattement.
Flux de recyclage : 10–25 % de l'effluent clarifié est pressurisé dans un saturateur à garnissage ou à tubes perforés, avec une rétention hydraulique d'au moins 60 secondes à la pression de conception (selon le système de pressurisation en flux recyclé décrit dans la revue Green and Sustainable Chemistry, S2). Le bas de plage (10 %) convient aux alimentations à huile libre inférieures à 500 mg/L ; le haut de plage (25 %) s'applique aux alimentations émulsionnées ou chimiquement traitées, et à tout flux destiné à une étape de polissage de réutilisation où un gain incrémental de 5–10 mg/L d'huile dans le subnatant justifie le surcoût énergétique du saturateur.
Rapport air/eau : 8–12 % en volume. L'étude BBD de la DUT a fixé 8–12 % comme plage d'exploitation ; 8 % convient aux alimentations à huile libre, 12 % aux alimentations émulsionnées ou traitées au polymère. En dessous de 8 %, la densité de bulles est trop faible pour porter une couche de flottants de 30–100 mm au chargement surfacique de conception ; au-dessus de 12 %, l'air en excès perce sous forme de grosses bulles et réentraîne les flottants.
Formation des microbulles : diamètre de 20–100 μm à la sortie des buses, obtenu en détendant le recyclage pressurisé à travers des buses à aiguille ou des collecteurs à vannes-aiguilles dans le bac de flottation à pression quasi atmosphérique (S2). Les plaques poreuses sont à éviter sur les alimentations huileuses de fond de bac, car les pores s'encrassent en 2–4 semaines ; les buses à aiguille peuvent être nettoyées en place par contre-lavage de la ligne de recyclage. Le collecteur de buses se situe sous la chambre de flottation et décharge dans un collecteur de distribution qui répartit le flux sur toute la section du bac, de sorte que les flottants remontent uniformément et que l'eau clarifiée est extraite par le fond (S2).
Hydraulique du bac de flottation et écumage
Le dimensionnement de la chambre de flottation fait ou défait l'efficacité d'abattement. Le temps de séjour hydraulique doit être de 15–25 minutes ; les essais en jarre DUT ont retenu 15 minutes comme temps de flottation optimal, mais les essais pilotes en continu sur des alimentations émulsionnées ont étendu cette durée à 20–25 minutes pour laisser à l'agglomérat bulle–floc le temps d'atteindre la surface. La vitesse de chargement surfacique s'établit à 5–15 m/h ; le bas de plage (5–8 m/h) est obligatoire lorsque le subnatant du DAF se destine à un filtre multimédia ou à un MBR (bioréacteur à membrane) pour la réutilisation, et le haut de plage (10–15 m/h) est acceptable lorsque l'effluent alimente une filière aval de boues activées ou de SBR où la biologie absorbe l'huile résiduelle.
L'épaisseur de la couche de flottants est régulée à 30–100 mm via un déversoir réglable ou un racleur mécanique fonctionnant à 0,5–1,0 m/min ; au-delà de 100 mm, les flottants se compactent, emprisonnent de l'eau et se réentraînent au passage du racleur. Le soutirage du subnatant se fait en fond de bac par une goulotte ou des drains latéraux perforés, positionnés à au moins 300 mm sous la surface de l'eau pour éviter de ramener les boues flottées dans le flux clarifié. Le choix de l'écumeur suit le volume de flottants : un écumeur de plage sur toute la largeur pour les alimentations à fort volume de flottants (supérieur à 5 % du volume d'alimentation), typiques des fonds de bac de brut, ou un écumeur à vis pour les alimentations à faible volume de flottants et forte teneur en solides, inférieures à 3 % du volume d'alimentation. Le tableau ci-dessous consolide les paramètres et leurs plages d'exploitation.
| Paramètre | Plage pour les eaux de fond de bac | Remarques |
|---|---|---|
| Pression de saturateur | 350–500 kPa | 450–500 kPa pour une charge en huile >1 000 mg/L |
| Flux de recyclage | 10–25 % de l'effluent clarifié | 10 % huile libre, 25 % émulsionné ou polissage de réutilisation |
| Rapport air/eau | 8–12 % en volume | 8 % huile libre, 12 % émulsionné ou traité au polymère |
| Diamètre des microbulles | 20–100 μm | Buses à aiguille préférées aux plaques poreuses sur les alimentations huileuses |
| Temps de séjour hydraulique | 15–25 minutes | 20–25 minutes pour les alimentations émulsionnées |
| Vitesse de chargement surfacique | 5–15 m/h | 5–8 m/h pour le polissage de réutilisation, 10–15 m/h en prétraitement biologique |
| Épaisseur de la couche de flottants | 30–100 mm | Régulée par déversoir ou racleur à 0,5–1,0 m/min |
| Rétention du saturateur | ≥60 secondes à la pression de conception | Saturateur à garnissage ou à tubes perforés (S2) |
Réutilisation ou rejet : choisir la bonne filière aval
Le subnatant du DAF quitte généralement l'unité à 10–50 mg/L d'huile et 30–80 mg/L de MES, et l'étape suivante dépend entièrement de la destination de l'eau — réutilisation ou rejet. Pour les voies de réutilisation (appoint d'eau de lavage, appoint de tour de refroidissement, irrigation), 20–50 mg/L d'huile et 30–80 mg/L de MES en sortie de DAF ne sont pas assez propres ; la réutilisation d'eau de process en boucle fermée plafonne typiquement l'huile sous 5 mg/L et les MES sous 10 mg/L, et le polissage d'alimentation de chaudière exige moins de 1 mg/L d'huile et moins de 5 mg/L de MES. La filière type est un filtre multimédia suivi d'un MBR (bioréacteur à membrane) ou d'une étape de polissage UF ; cette combinaison est cohérente avec la filière de polissage DAF plus large utilisée dans des applications analogiques de réutilisation d'eaux huileuses, telles que les guides configuration DAF pour l'eau d'étanchéité de machine à papier et configuration DAF pour l'eau diluée de stripper de solvants.
Pour les voies de rejet, 10–30 mg/L d'huile et 30–80 mg/L de MES en sortie de DAF conviennent à un polissage biologique en filière de boues activées ou de SBR, ou à un rejet direct à l'égout lorsque le permis de la station d'épuration locale l'autorise. La règle de décision est simple : si l'étape suivante est biologique, arrêtez-vous au DAF ; si l'étape suivante est membranaire ou une alimentation de chaudière, ajoutez un filtre multimédia plus un MBR ou une UF. Le choix du taux de recyclage est directement lié à la voie de réutilisation : 10 % de recyclage suffisent pour un effluent de qualité rejet, mais une filière de polissage de réutilisation justifie 25 % de recyclage, car la réduction de 5–10 mg/L d'huile au DAF prolonge considérablement la durée de vie des membranes en aval. La pénalité énergétique du saturateur pour 25 % versus 10 % de recyclage (environ 15–20 % de la puissance totale du DAF) est récupérée par une fréquence de nettoyage membranaire plus faible et une durée de vie plus longue des membranes, en particulier sur les alimentations dont la charge en huile émulsionnée dépasse 500 mg/L.
Gestion des boues flottantes et notes de conformité 2026
Les boues flottantes d'un DAF de fond de bac représentent 3–8 % du volume d'alimentation, à 2–6 % de matières sèches et 30–60 % de teneur en huile en masse. C'est le flux que tous les autres guides DAF omettent, et c'est la première question des opérateurs après le démarrage. La filière de gestion type est un bac de stockage des boues (rétention de 12–24 heures, agitation douce) alimentant un filtre-presse à plateaux et cadres dimensionné à 8–15 m² de surface de filtration par m³ de flottants journaliers, produisant un gâteau à 25–35 % de matières sèches adapté à l'élimination hors site. Lorsque les flottants sont riches en huile (fonds de bac de brut avec une teneur en huile supérieure à 50 %), les flottants sont souvent renvoyés vers un bac d'huiles de récupération (slop oil) et raffinés à nouveau plutôt qu'envoyés à la déshydratation des boues ; cela récupère la valeur de l'huile et élimine le coût d'élimination.
Cadre réglementaire 2026 : les boues flottantes huileuses issues des fonds de bacs pétroliers sont généralement classées comme déchets dangereux dans la plupart des juridictions américaines sous les codes de déchets K de la RCRA pour les déchets de raffinerie, et les flottants doivent être analysés pour le benzène, le plomb et les hydrocarbures pétroliers totaux avant de finaliser la filière d'élimination. Confirmez la classification locale auprès de l'agence environnementale de l'État avant la mise en service. L'eau de filtrat du filtre-presse est renvoyée vers le bac d'égalisation d'alimentation du DAF, et non vers le recyclage du saturateur, car les sels dissous et les traces d'huile s'accumulent dans le saturateur et dégradent la formation des bulles au fil du temps. Un décanteur à haute efficacité en amont du filtre-presse retient les solides fins qui, autrement, colmateraient les toiles de presse. Les opérateurs doivent dimensionner la capacité de gestion des flottants sur le haut de la plage 3–8 % ; le sous-dimensionnement de la presse est le rattrapage post-démarrage le plus fréquent sur les installations DAF de fond de bac.
Questions fréquentes
Quelle configuration DAF traite les eaux de fond de bac pour la réutilisation ou le rejet ?
Un DAF à pressurisation en flux recyclé à 10–25 % de recyclage, 350–500 kPa de pression de saturateur, 8–12 % de rapport air/eau et des microbulles de 20–100 μm, avec un TSH de 15–25 minutes. Cela permet 80–90 % d'abattement des huiles et des MES, laissant 10–50 mg/L d'huile et 30–80 mg/L de MES dans le subnatant pour un traitement biologique aval ou un polissage membranaire.
Quelle pression de saturateur spécifier pour un DAF de fond de bac ?
Spécifiez 350–500 kPa. Utilisez 350–425 kPa pour les fonds de bac de qualité séparateur décanté avec une charge en huile inférieure à 1 000 mg/L, et 450–500 kPa pour les soutirages de fond de bac émulsionnés ou à forte teneur en huile au-dessus de 1 000 mg/L, afin de dissoudre suffisamment d'air par unité de recyclage pour une densité de bulles stable.
Quelle quantité de boues flottantes un DAF de fond de bac produit-il, et comment sont-elles gérées ?
Les boues flottantes représentent 3–8 % du volume d'alimentation, à 2–6 % de solides et 30–60 % de teneur en huile. Orientez-les vers un bac de stockage et un filtre-presse à plateaux et cadres dimensionné à 8–15 m² par m³ de flottants journaliers, produisant un gâteau à 25–35 % de matières sèches ; les flottants riches en huile au-dessus de 50 % d'huile peuvent être renvoyés vers un bac d'huiles de récupération (slop oil) pour raffinage plutôt que vers la déshydratation.
Le DAF seul satisfait-il les spécifications de réutilisation en boucle fermée pour les eaux de fond de bac ?
Non. Le subnatant du DAF à 10–50 mg/L d'huile et 30–80 mg/L de MES dépasse les limites typiques de réutilisation de 5 mg/L d'huile et 10 mg/L de MES. Associez le DAF à un filtre multimédia et à un polissage MBR ou UF pour atteindre les spécifications d'eau de lavage, de tour de refroidissement ou d'alimentation de chaudière.
