Pourquoi les rejets de désencrage sont plus difficiles à flotter que les eaux blanches
Le rejet de désencrage est la fraction lourde extraite par les épurateurs directs et inverses — généralement 5 à 15 % de la charge entrante — et il concentre tout ce qu'un recycleur de papier ne veut pas retrouver dans la boucle d'eau blanche : fines, encre, collants, charges minérales et demande cationique perturbée par la chimie du désencrage. Un audit 2025 portant sur huit lignes européennes combinant OCC et désencrage a mesuré des MES de rejet de 3 000 à 8 000 mg/L et une DCO de 5 000 à 20 000 mg/L, avec une teneur en cendres supérieure à 35 % des solides totaux et une demande cationique variant de 200 à 600 µeq/L selon les équipes (données terrain Zhongsheng, 2025). Le dimensionnement standard des DAF issu des manuels municipaux ou agroalimentaires échoue sur ce flux, car la population de particules y est dense, hydrophobe et fortement contaminée par de l'encre et de la cire qui adsorbent l'air — la fixation des bulles est rapide, mais le tapis flottant reste instable.
L'autre raison pour laquelle le rejet de désencrage est sans pitié tient au floc lui-même, tel qu'il est conçu. Selon le chapitre 6 de CRC Press sur le rôle de la taille et de la densité des flocs en flottation, l'efficacité de fixation dépend du diamètre du floc et de sa densité effective ; les flocs conçus dans la plage de 0,5 à 3 mm, avec une densité apparente de 1,01 à 1,05 g/cm³, remontent de manière fiable à la surface, tandis que les flocs situés hors de cette fenêtre coulent à nouveau ou se cisaillent dans la zone de contact. Les eaux blanches, en revanche, présentent des teneurs en solides plus faibles (généralement 500 à 2 500 mg/L de MES) et une population de fibres longues plus uniforme, qui flotte facilement à des taux de charge de surface de 15 à 30 m/h. Le rejet nécessite une floculation assistée par polymère et un bassin plus lent, ce qui explique pourquoi un flux de dimensionnement distinct — et non une simple copie du guide de dimensionnement DAF pour les eaux blanches — est requis.
Étape 1 : caractériser le flux de rejet avant de toucher à une calculatrice
Un échantillon composite sur 24 heures, prélevé après l'épaississeur de rejets (presse à vis ou trop-plein Decker), constitue l'exigence minimale défendable. Effectuez les analyses de MES, DCO, DBO₅, teneur en cendres, distribution de longueur des fibres et demande cationique sur l'échantillon composite, puis prélevez des échantillons ponctuels horaires sur une équipe complète pour établir une courbe de débit diurne — les lignes de désencrage fluctuent au rythme des arrêts machine et des vidanges de pulpeur, et une unité dimensionnée sur la moyenne 24 heures débordera dès la première heure de charge de pointe. La défaillance de DAF la plus fréquente que nous observons lors des rénovations est un dimensionnement sur débit moyen appliqué à un flux qui atteint 2,5 à 4 fois la moyenne pendant la décharge du pulpeur (données terrain Zhongsheng, 2026).
Deux autres paramètres déterminent le choix du polymère avant tout calcul hydraulique. Température : un rejet froid en dessous de 15 °C augmente la viscosité de l'eau de 20 à 30 % par rapport à 25 °C et ralentit la remontée des bulles, imposant une emprise plus grande (calculez avec la viscosité cinématique corrigée en température, pas avec des valeurs par défaut à 20 °C). pH : le rejet de désencrage se situe généralement entre 6,5 et 8,0 ; hors de cette plage, la densité de charge et le dosage du CPAM dérivent tous deux et le floc ne se forme plus. Enfin, effectuez un comptage des macro-stickies — un rejet supérieur à 0,1 mm²/L de macro-stickies nécessite presque toujours une étape de dispersion ou de passivation avant le DAF, sous peine que le tapis de flottation ré-émulsionne les stickies dans le sous-nageant.
| Paramètre | Plage typique du rejet | Impact sur le dimensionnement |
|---|---|---|
| MES | 3 000–8 000 mg/L | Détermine le ratio A/S et le dosage de polymère |
| DCO | 5 000–20 000 mg/L | Confirme la charge biologique en aval |
| Température | 15–45 °C | Impose la correction de viscosité sur la remontée des bulles |
| pH | 6,5–8,0 | Fixe la fenêtre de charge du polymère |
| Macro-stickies | 0,05–0,3 mm²/L | Déclenche une étape de dispersion si >0,1 |
| Demande cationique | 200–600 µeq/L | Détermine le dosage de CPAM |
Étape 2 : Choisir le bon taux de charge surfacique et le bon temps de séjour hydraulique
Le taux de charge surfacique (TCS) est le chiffre unique qui fixe l'emprise du bassin DAF : surface du bassin = débit de pointe ÷ TCS. Pour le rejet de désencrage, utilisez 10 m/h lorsque les MES sont ≥6 000 mg/L ou en présence de stickies, et 20–25 m/h uniquement pour un rejet secondaire plus propre (post-épaississeur, faible teneur en cendres, MES <4 000 mg/L). Dépasser 25 m/h sur un flux chargé fait s'effondrer le tapis de flottation — l'épaisseur du tapis descend sous 50 mm et l'écumeur aspire de l'eau au lieu du flottat (selon le chapitre 6 de CRC Press, la surcharge hydraulique au-delà du TCS critique est le principal mode de défaillance dans le DAF industriel). Le temps de séjour hydraulique dans la cellule de flottation doit se situer entre 5 et 15 minutes ; 5 à 7 minutes pour un rejet composé uniquement de fibres, 10 à 15 minutes pour les flux riches en stickies où le tapis de flottation doit se consolider avant l'écumage.
Confirmez que la plage de débit calculée correspond à une unité disponible avant d'aller plus loin. Le système DAF (flottation à air dissous) ZSQ pour les rejets de désencrage couvre 4–300 m³/h, si bien que la plupart des flux de rejets issus d'une seule ligne de désencrage tiendront sur un seul skid. Pour les débits supérieurs à 200 m³/h, prévoyez une configuration à trains parallèles avec saturateur et skid de polymère communs — cela évite qu'un seul bassin de 25 m² ne devienne un handicap pour la maintenance. Le tableau ci-dessous relie le choix de conception au rendement attendu.
| MES à l'entrée (mg/L) | SLR (m/h) | Temps de séjour en flottation (min) | Élimination des MES attendue |
|---|---|---|---|
| 3 000–4 000 | 20–25 | 5–7 | 70–85 % |
| 4 000–6 000 | 15–20 | 7–10 | 80–90 % |
| 6 000–8 000 | 10–15 | 10–15 | 85–95 % |
Étape 3 : calculer le ratio air/solides et dimensionner le saturateur
Le ratio air/solides (A/S) correspond à la masse d'air libérée en solution par unité de masse de MES éliminée. Pour les rejets de désencrage, le A/S de conception se situe dans la plage de 0,02 à 0,10 ; 0,04 constitue une valeur par défaut défendable pour le dimensionnement en phase d'appel d'offres, et 0,05–0,06 convient pour les rejets riches en stickies. En dessous de 0,02, le voile de flottation est mince et l'élimination des MES tombe sous les 70 % ; au-dessus de 0,10, vous pompez de l'air superflu et la puissance du saturateur augmente sans gain de rendement (données de terrain Zhongsheng, 2025). La pression du saturateur doit être de 4 à 6 bars — en dessous de 4 bars, le rendement en microbulles chute fortement, car la constante de Henry fournit moins d'air dissous par unité de pression ; au-dessus de 7 bars, le coût énergétique du compresseur et de la pompe dépasse le gain marginal en masse de bulles.
Le taux de recirculation est le levier qui relie le saturateur au flux du procédé. Une recirculation de 30–40 % convient aux rejets secondaires composés uniquement de fibres ; une recirculation de 50–70 % convient aux rejets primaires de désencrage ; ne poussez à 70–80 % que lorsque les stickies dépassent 0,2 mm²/L et que vous avez besoin d'un voile de bulles plus épais pour entraîner les particules hydrophobes. Un calcul appliqué : pour un rejet de 50 m³/h à 5 000 mg/L de MES, avec A/S = 0,05 et une recirculation de 50 % à 5 bars, la demande en air du saturateur est d'environ 12,5 kg d'air/h, ce qui fixe le débit de la pompe de recirculation à environ 25 m³/h à travers le saturateur, pour une efficacité de saturation à 5 bars d'environ 80 %.
| Profil du flux | A/S de conception | Recirculation % | Pression du saturateur |
|---|---|---|---|
| Rejet fibres uniquement (< 4 000 mg/L de MES) | 0,02–0,04 | 30–40 % | 4–5 bar |
| Rejet primaire de désencrage | 0,04–0,06 | 50–60 % | 5–6 bar |
| Rejet riche en stickies (> 0,2 mm²/L) | 0,06–0,10 | 70–80 % | 5–6 bar |
Étape 4 : Conception de la zone de floculation et de contact
La floculation assistée par polymère n'est pas optionnelle sur un rejet de désencrage. La zone de contact nécessite un floc conçu de 0,5 à 3 mm de diamètre, avec une densité apparente proche de 1,0 g/cm³, afin que le panache de bulles puisse le soulever sans le déchirer ; sans polymère, l'encre brute et les fines forment des microflocs faibles qui se remettent en suspension dans la zone de contact. Le polyacrylamide cationique (CPAM) à 2–10 mg/L est la solution de référence pour le rejet de désencrage — le dosage évolue en fonction de la demande cationique, et non des MES, il convient donc de réaliser un essai de dosage sur le flux réel plutôt que de calculer à partir des seules matières solides. Pour les rejets riches en cendres, au-delà de 35 % de teneur en cendres, un programme à deux polymères (anionique + cationique) surpasse le CPAM seul de 8 à 12 points de pourcentage d'élimination des MES (données terrain Zhongsheng, 2025).
Le TRH de floculation doit être de 5 à 20 minutes, avec un gradient de vitesse G = 30–60 s⁻¹. En dessous de 30 s⁻¹, la croissance du floc est insuffisante ; au-dessus de 60 s⁻¹, le floc se brise et les performances du DAF (flottation à air dissous) sont détruites — c'est la deuxième cause d'échec la plus fréquente lors des rénovations, après un dimensionnement basé sur le débit moyen. Un système de dosage automatique de polymère dédié, avec régulation basée sur la charge, justifie l'investissement en capital sur un flux aussi variable. La zone de contact entre le bac de floculation et la cellule de flottation doit fonctionner pendant 30 à 90 secondes avec une turbulence contrôlée : suffisamment de temps de séjour pour l'attachement bulle-floc, sans excès qui perturberait le matelas flottant.
Étape 5 : Exemple pratique pour des flux de rejet de 50 m³/h et 200 m³/h
Deux cas que les ingénieurs peuvent intégrer directement dans un PFD sans modification. Cas A : rejet de 50 m³/h à 5 000 mg/L de MES, ligne de désencrage primaire. Surface de bac à un SLR de 10–15 m/h = 3,3–5,0 m² (retenir 4 m² comme point de conception, cellule rectangulaire d'environ 2 m × 2 m). A/S 0,05, recyclage à 50 % à 5 bar, besoin en air du saturateur ~12,5 kg/h, dosage CPAM 4 mg/L. Cas B : rejet de 200 m³/h à 6 500 mg/L de MES, riche en stickies. Surface de bac à un SLR de 10–15 m/h = 13,3–20,0 m² (retenir 16 m², prévoir deux cellules parallèles de 4 m × 2 m plutôt qu'un seul bac de 20 m²). A/S 0,06, recyclage à 60 %, dosage CPAM 5 mg/L plus 1 mg/L d'anionique pour la fraction de cendres.
Effluent attendu dans les deux cas : MES 200–500 mg/L (élimination de 90 à 95 %), réduction de la DCO de 50 à 70 %, récupération des fibres de 70 à 85 % en masse dans le flottat. La concentration en solides du flottat doit se situer entre 3 et 5 % — en dessous de 2 %, l'écumeur entraîne trop d'eau et le saturateur est suraéré. Reliez ces débits à la gamme du système DAF ZSQ pour le rejet de désencrage : le cas A convient à une unité skid médiane unique ; le cas B justifie une configuration à double filière avec saturateur commun et skid de polymère partagé, afin de préserver une marge suffisante sur les pompes de recirculation et un encombrement raisonnable.
| Paramètre | Cas A (50 m³/h) | Cas B (200 m³/h) |
|---|---|---|
| MES à l'entrée | 5 000 mg/L | 6 500 mg/L |
| Charge hydraulique de surface | 12 m/h | 12,5 m/h |
| Emprise au sol du bassin | ~4 m² | ~16 m² (double filière) |
| Ratio A/S | 0,05 | 0,06 |
| Recirculation | 50 % | 60 % |
| Dosage CPAM | 4 mg/L | 5 mg/L + 1 mg/L anionique |
| MES en sortie attendue | 250–400 mg/L | 300–500 mg/L |
| Récupération des fibres dans le flottat | 75–85 % | 70–80 % |
Erreurs courantes de dimensionnement et comment les éviter
Les quatre pièges qui expliquent environ 80 % des sous-performances des DAF sur le rejet de désencrage, par ordre de fréquence décroissant. Premièrement, dimensionner sur le débit moyen sur 24 heures plutôt que sur le débit de pointe sur 1 heure : le rejet de désencrage connaît des pics de 2,5 à 4 fois le débit moyen lors de la vidange du pulpeur, et un bassin dimensionné sur la moyenne débordera de son matelas de flottat dès la première heure de pointe. Deuxièmement, ignorer la température du flux : un rejet froid en dessous de 15 °C augmente la viscosité cinématique de l'eau d'environ 1,0 mm²/s à 1,3 mm²/s, ralentissant la remontée des bulles et imposant une emprise au sol 20 à 30 % plus grande pour atteindre la même charge hydraulique de surface. Troisièmement, sous-dimensionner le système de polymère : un saturateur peut produire des microbulles parfaites, mais sans floc bien conçu, ces bulles ne s'accrochent à rien et le subnatant sort trouble avec des entraînements. Associez le DAF à un système de dosage automatique de polymère dimensionné pour la dose de pointe, et non la dose moyenne. Quatrièmement, négliger la gestion des boues de flottat : les 3 à 5 % de solides du flottat sortant du DAF doivent encore être déshydratés, et un filtre-presse à plateaux pour boues de flottat en aval permet d'atteindre 30 à 40 % de siccité pour l'élimination ou l'incinération. Dimensionnez le filtre-presse sur la masse de flottat, pas sur le débit de rejet.
Foire aux questions
Quelle vitesse de charge superficielle utiliser pour le dimensionnement du DAF sur les rejets de désencrage ?
Utilisez 10 m/h lorsque les MES sont ≥ 6 000 mg/L ou en présence de collants (stickies), et 20 à 25 m/h uniquement pour un rejet secondaire plus propre, sous 4 000 mg/L de MES. Au-delà de 25 m/h sur un flux chargé, le lit de flottation s'effondre et l'élimination des MES chute sous 70 %.
Quel ratio air/solides et quelle pression de saturateur conviennent pour un rejet de désencrage ?
Prévoyez un A/S de 0,04 par défaut, et de 0,05 à 0,06 pour un rejet fortement chargé en collants. La pression du saturateur doit se situer entre 5 et 6 bars : en dessous de 4 bars, le rendement en microbulles chute fortement, et au-delà de 7 bars, l'énergie de compression dépasse le gain marginal en masse d'air.
Pourquoi un dosage de polymère est-il nécessaire en amont d'un DAF sur un rejet de désencrage ?
L'encre brute et les fines forment des microflocs faibles qui se re-dispersent dans la zone de contact. Le CPAM à 2–10 mg/L (ou un programme cationique + anionique double pour un rejet riche en cendres) permet de construire le floc structuré de 0,5 à 3 mm dont le panache de bulles a besoin pour faire remonter les particules à la surface.
Comment dimensionner un DAF différemment pour un rejet de désencrage par rapport à une eau blanche ?
Le rejet présente des MES plus élevées (3 000–8 000 mg/L contre 500–2 500 mg/L), nécessite une charge superficielle plus faible (10–15 m/h contre 15–30 m/h) et requiert une floculation assistée par polymère. Le comparatif complet figure dans le guide de dimensionnement DAF pour les eaux blanches ; l'équipement adapté aux flux de rejet est un système DAF ZSQ pour rejets de désencrage, dimensionné sur le débit de pointe sur 1 heure et non sur la moyenne sur 24 heures.
