Pourquoi le condensat de compresseur est un cas particulier pour la DAF
Le condensat de compresseur n'est pas une eau usée huileuse générique, et appliquer les tableaux de dimensionnement municipaux de la DAF sous-dimensionnera systématiquement le bassin ou surdimensionnera le saturateur. Ce flux est un mélange de vapeur d'eau condensée, d'huile de lubrification entraînée (minérale ou synthétique), et de traces de métaux d'usure du compresseur, rejetés depuis les refroidisseurs intermédiaires, les post-refroidisseurs, les sécheurs frigorifiques et les purges de filtres. Les débits varient de 0,5 à 10 m³/h par compresseur, avec une teneur totale en huile de 50 à 500 mg/L, et le rejet se fait par à-coups, directement lié aux cycles de charge du compresseur plutôt qu'à un poste d'usine régulier (données terrain Zhongsheng, 2025-2026).
L'huile présente dans ce flux existe sous deux phases physiquement distinctes. L'huile libre, en gouttelettes de plus de 20 µm environ, remonte naturellement et peut être séparée par un débourbeur-déshuileur à plaques (CPI) ou un écumeur. L'huile émulsionnée, en gouttelettes inférieures à 20 µm, stabilisée par la turbulence, les additifs anti-mousse et les traces de tensioactifs, ne remonte pas d'elle-même et nécessite une fixation par bulles. Le rapport huile libre/huile émulsionnée est la donnée la plus importante de tout l'exercice de dimensionnement, car elle détermine le taux de charge surfacique, le ratio A/S, et la nécessité ou non d'un conditionnement chimique en amont.
La DAF est l'étape primaire adaptée pour ce flux, car la fixation par micro-bulles capture l'huile libre en quelques minutes et peut entraîner une fraction significative de l'huile émulsionnée lorsqu'un coagulant est dosé. Des travaux récents sur des eaux usées huileuses synthétiques utilisant une DAF suivie d'un réacteur biologique à lit mobile modifié (SSRN, 2024) ont confirmé que la DAF assure l'essentiel de l'élimination de l'huile, laissant à l'affinage biologique ou membranaire le soin de traiter les résidus. Les recommandations génériques pour la DAF (charge surfacique de 20 à 40 m/h) sont conçues pour la clarification primaire municipale et cisailleraient les émulsions du condensat de compresseur ; des taux spécifiques au condensat s'appliquent donc.
Étape 1 — Caractériser le flux de condensat
Tout calcul de dimensionnement DAF défendable part de chiffres mesurés, et non du débit nominal. Le condensat de compresseur est intermittent, et la concentration instantanée en huile peut varier d'un facteur 10 au cours d'un même poste : minimale en marche stabilisée en charge, maximale au démarrage, lors des transitions marche à vide/en charge, et après les cycles de régénération du sécheur. Des échantillons ponctuels moyennés sur un poste sous-estimeront systématiquement la charge de pointe que la DAF doit absorber.
Le jeu minimal de caractérisation comprend : le débit instantané (m³/h, relevé toutes les 15 minutes sur au moins un cycle de service complet), l'huile totale par méthode gravimétrique aux extractibles à l'hexane, la répartition huile libre/huile émulsionnée (généralement par décantation ou centrifugation), le pH, la température, et les matières en suspension totales. Le condensat issu d'un compresseur à injection d'huile chaude sort couramment entre 25 et 60 °C ; la température modifie la solubilité des gaz dans le saturateur et donc le ratio A/S, il faut donc la consigner. Trois signaux supplémentaires modifieront la conception : les agents anti-mousse dans le lubrifiant (ils inhibent la fixation par bulles et peuvent imposer un changement de chimie en amont), l'entraînement de glycol depuis le liquide de refroidissement du compresseur (augmente la DCO et la demande en polymère), et les fines de rouille ou de tartre provenant du réservoir récepteur (augmentent les MES et le poids de la couche flottante).
Réglez le débit de conception sur le débit horaire du 95e centile issu des données enregistrées, et non sur la moyenne journalière. Pour une station à 5 compresseurs avec une moyenne journalière de 3 m³/h, le débit horaire du 95e centile se situe généralement entre 6 et 8 m³/h en raison des charges synchronisées et de la régénération du sécheur.
| Paramètre | Méthode / Emplacement | Plage typique (condensat de compresseur) | Implication pour la conception |
|---|---|---|---|
| Débit instantané | Débitmètre magnétique sur collecteur commun, enregistrement toutes les 15 min | 0,5–10 m³/h par compresseur | Utiliser le débit horaire du 95e centile pour le dimensionnement |
| Huile totale | Extractible à l'hexane, équivalent EPA 1664 | 50–500 mg/L | Détermine le ratio A/S et le dosage de polymère |
| Fraction d'huile libre | Décantation 1 h ou centrifugeuse de paillasse | 20–80 % de l'huile totale | Détermine la plage de SLR et la nécessité d'un CPI |
| Température | RTD en ligne à l'entrée du DAF | 25–60 °C | Affecte la solubilité de l'air du saturateur |
| pH | Appareil portable, prélèvement ponctuel | 6,0–8,5 | Détermine le choix du coagulant |
| MES | EPA 160.2 ou gravimétrique | 20–200 mg/L | S'ajoute à la masse A/S et à la charge de flottant |
| Antimousse / glycol | Revue des FDS + test en bocal d'attachement des bulles | Spécifique au site | Peut imposer un changement de chimie |
Pour un examen plus approfondi de la façon dont le choix du coagulant et du floculant s'intègre à cette étape de caractérisation, l'analyse technique approfondie du système de dosage PAM détaille la correspondance entre le test en bocal et le dosage sur des effluents huileux similaires.
Étape 2 — Définir les objectifs de traitement et la filière de prétraitement
Le point de rejet final détermine la marge de conception ; il faut donc le fixer avant tout calcul. Le rejet à l'égout selon la limite municipale type d'huiles et graisses de 10 à 15 mg/L est l'objectif le plus courant ; l'appoint de tour de refroidissement avec une teneur en huile inférieure à 5 mg/L constitue le palier suivant ; l'affinage pré-OI avec une teneur en huile inférieure à 1 mg/L est le plus strict. Chaque palier double approximativement la marge de conception du DAF et peut imposer une étape d'affinage en aval.
Lorsque l'huile libre dépasse environ 70 % de l'huile totale, installez un pré-coalesceur grossier ou un séparateur à plaques ondulées (CPI) en amont du DAF. Un CPI élimine la fraction facilement flottable, protège l'écumeur du DAF contre les chocs hydrauliques et réduit la charge de traitement des écumes sur la trémie de flottation. Si l'huile émulsionnée domine, le conditionnement chimique se fait en amont du DAF : un coagulant (généralement du PAC ou du chlorure ferrique à 20–80 mg/L) pour neutraliser la charge, puis un floculant tel qu'un PAM cationique ou anionique à 1–5 mg/L pour former un floc flottable. La charge du polymère doit être confirmée par un test au jar, car les additifs lubrifiants des compresseurs varient considérablement et une charge incorrecte rendra le floc plus lourd que l'eau.
Le DAF est rarement l'étape finale pour le condensat de compresseur. Des résidus émulsionnés dans la plage de 10–30 mg/L sont courants même sur une unité bien réglée, et la plupart des sites font suivre le DAF d'un polissage au charbon, d'un MBR ou d'une osmose inverse, selon l'objectif de réutilisation. La chaîne complète se présente ainsi : purge du récepteur → CPI (si riche en huile libre) → égalisation → dosage chimique → DAF → polissage → rejet. L'étape de dosage chimique de cette chaîne est normalement assurée par un système de dosage chimique automatique dimensionné pour le débit du 95e centile et ajusté par test au jar lors de la mise en service.
Étape 3 — Appliquer les équations de dimensionnement
Quatre calculs permettent d'obtenir un dimensionnement de DAF défendable pour le condensat de compresseur. Effectuez-les dans cet ordre, car chacun alimente le suivant.
1. Taux de charge superficielle (SLR). La section transversale de la zone de flottation est égale au débit de conception divisé par le SLR. Pour un condensat à dominante d'huile libre, appliquez un SLR de 5–15 m/h ; pour un condensat à dominante d'huile émulsionnée, réduisez-le à 3–8 m/h. Ces taux sont bien inférieurs aux 20–40 m/h utilisés dans le DAF municipal, car la population de bulles en service de condensat doit accomplir davantage de travail par unité de surface lorsque les gouttelettes sont petites et le floc fragile.
2. Ratio A/S. Le ratio air/solides est la masse d'air dissous libérée par masse d'huile plus matières en suspension éliminées. Maintenez l'A/S entre 0,02 et 0,06 pour un condensat huileux. En dessous de 0,02, la couche de flottation est mince et l'huile passe sous l'écumeur ; au-dessus de 0,06, vous faites circuler plus de recyclage que ce que l'attachement des bulles peut utiliser, gaspillant l'énergie de la pompe du saturateur.
3. Taux de recyclage. Un recyclage pressurisé d'eau blanche de 20–40 % du débit d'entrée est typique. Suffisamment élevé pour délivrer un nuage dense de microbulles, suffisamment bas pour éviter de remélanger la couche déjà flottée. Le condensat de compresseur bénéficie de l'extrémité supérieure de cette plage lorsque l'huile émulsionnée domine, car davantage de microbulles signifie davantage d'événements d'attachement par unité de temps.
4. Temps de rétention. Temps de séjour hydraulique de 15 à 30 minutes dans la zone de flottation, et 30 à 60 minutes de temps de séjour total dans le bassin, flocculation et zones de séparation comprises. Le condensat de compresseur à faible débit a tendance à être surdimensionné en rétention dans les unités standard des fournisseurs ; il convient donc de vérifier le rapport volume/débit réel avant d'accepter une valeur de plaque signalétique.
Exemple chiffré. Débit de conception de 5 m³/h, huile totale de 200 mg/L, 60 % d'huile libre, 40 % d'huile émulsionnée. La fraction libre étant dominante, on retient un TCS = 10 m/h. Surface de flottation requise = 5 ÷ 10 = 0,5 m². On retient un rapport A/S = 0,04, ce qui donne une recirculation du saturateur d'environ 2 m³/h dans la tranche supérieure de recirculation de 40 %. Volume du bassin pour un temps de séjour de 30 minutes = 5 × 0,5 = 2,5 m³, largement compatible avec une petite unité compacte. Ce calcul complet correspond à un DAF nominal de 5 m³/h avec une surface de flottation effective de 0,5 à 0,7 m², une profondeur effective de 0,3 à 0,4 m, et un saturateur dimensionné pour 1,5 à 2,0 m³/h à 4–6 bar(g).
| Paramètre | Flux à dominante d'huile libre | Flux à dominante d'huile émulsionnée | Commentaire |
|---|---|---|---|
| Taux de charge surfacique (m/h) | 5–15 | 3–8 | Plus faible pour l'huile émulsionnée |
| Rapport A/S (sans dimension) | 0,02–0,04 | 0,04–0,06 | A/S plus élevé pour entraîner les petites gouttelettes |
| Taux de recirculation (%) | 20–30 | 30–40 | Extrémité supérieure pour les émulsions difficiles |
| Temps de séjour en flocculation (min) | 5–10 | 10–20 | Temps de floculation plus long pour un floc fragile |
| Temps de séjour en flottation (min) | 15–20 | 20–30 | Laisser la couche de flottants se stabiliser |
| Pré-coalesceur / séparateur CPI | Recommandé si huile libre > 70 % | Optionnel | Protection hydraulique |
Étape 4 — Sélectionner le bon modèle de DAF ZSQ
La série ZSQ de systèmes DAF couvre 4 à 300 m³/h sur 13 modèles standard, ce qui correspond parfaitement à la plage de 1 à 20 m³/h typique d'un site de 5 à 50 compresseurs. Il convient de faire correspondre le modèle choisi à la surface de flottation calculée, et non au seul débit nominal, et de vérifier la longueur, la largeur et la profondeur effective du bassin par rapport à la valeur de TCS obtenue à l'étape 3. Une unité nominale de 5 m³/h qui ne fournit que 0,3 m² de surface effective à la profondeur de plaque signalétique n'est pas équivalente à une unité de 5 m³/h qui fournit 0,7 m² ; cette dernière est le choix approprié pour un flux d'huile émulsionnée à 5 m³/h.
Spécifiez le matériau de construction en fonction de la chimie du condensat. Le SS304 est le standard et convient au condensat propre issu de compresseurs lubrifiés à l'huile. Optez pour le SS316L en présence de lubrifiants chlorés ou lorsque le condensat contient des fluides de refroidissement synthétiques agressifs. L'acier au carbone à revêtement époxy convient pour un condensat propre à basse température sans exposition au chlore et offre une économie de coût notable sur les unités de grande taille.
Vérifiez le périmètre du package avant d'émettre un bon de commande. Un système complet de flottation à air dissous (DAF) série ZSQ est livré avec saturateur, pompe de recyclage, mécanisme d'écumage, trémie à écumes, armoire de commande et une interface de dosage chimique intégrée permettant de raccorder le système de polymère en amont sans skid sur mesure. Vérifiez la pression nominale du saturateur (4 à 6 bar(g) est typique), la courbe de la pompe de recyclage au point de fonctionnement, ainsi que la vitesse de surface de l'écumeur — suffisamment lente pour soulever les flottants sans les réentraîner, et suffisamment rapide pour vider la trémie entre les cycles.
| Gamme de modèles ZSQ | Débit nominal (m³/h) | Surface efficace typique (m²) | Adapté aux stations de compression |
|---|---|---|---|
| Compact (ZSQ-1 à ZSQ-5) | 1–5 | 0,2–0,7 | 1 à 5 stations de compression, faible débit |
| Standard (ZSQ-10 à ZSQ-25) | 8–25 | 0,8–3,0 | 5 à 25 stations de compression, débit moyen |
| Haut débit (ZSQ-40+) | 30–100+ | 3,0–12+ | Traitement centralisé, plus de 50 compresseurs |
Étape 5 — Mise en service, surveillance et pièges courants
La plupart des défaillances de DAF sur condensat proviennent de l'une de ces trois erreurs de dimensionnement ou d'exploitation. La première consiste à dimensionner sur le débit moyen journalier : une moyenne de 3 m³/h masque une pointe de 7 m³/h lors de la mise en charge du compresseur, et le DAF se retrouve noyé pendant 20 minutes à chaque cycle de service. Dimensionnez toujours sur le débit horaire du 95e centile, même si cela double le coût de l'unité — l'alternative est un entraînement chronique d'huile en aval. La deuxième erreur consiste à omettre le séparateur CPI lorsque l'huile libre dépasse 70 % de l'huile totale : l'écumeur se retrouve enseveli sous une épaisse couche d'huile et réentraîne l'huile dans le flux clarifié. La troisième erreur consiste à sélectionner la mauvaise charge de polymère ; les formulations d'additifs des lubrifiants de compresseur varient selon le fournisseur et leur ancienneté, il convient donc de confirmer le caractère cationique ou anionique par un test en jar-test récent lors de la mise en service, puis de le reconfirmer tous les 6 à 12 mois à mesure que les lots d'huile évoluent.
Pendant les 90 premiers jours suivant la mise en service, suivez quotidiennement les huiles et graisses en entrée et en sortie, le débit de recyclage chaque semaine, la pression du saturateur en continu, et l'épaisseur de la couche de flottants visuellement à chaque poste. Après les 90 jours de référence, passez à un échantillonnage hebdomadaire des huiles et graisses. Si vous évaluez également des filières de finition pour des objectifs de rejet plus stricts, la logique d'ingénierie pour dimensionner une filière DAF ou ZLD pour les eaux huileuses de presse d'emboutissage suit le même schéma de caractérisation préalable, et dimensionner un DAF pour les rejets d'eaux blanches couvre une enveloppe de recyclage élevé connexe.
Questions fréquentes
Quel taux de charge surfacique utiliser pour un DAF sur du condensat de compresseur ?
Pour un condensat de compresseur à dominante d'huile libre, utilisez un taux de charge surfacique de 5–15 m/h. Pour les flux à dominante d'huile émulsionnée, réduisez à 3–8 m/h. Ces taux sont nettement inférieurs aux 20–40 m/h utilisés en service DAF municipal, car le condensat de compresseur nécessite un temps de contact plus long entre les microbulles et les petites gouttelettes d'huile.
Quel rapport A/S est correct pour un DAF sur condensat huileux ?
Maintenez le rapport air/solides entre 0,02 et 0,06 pour le condensat de compresseur. La borne basse (0,02–0,04) convient aux flux à dominante d'huile libre, et la borne haute (0,04–0,06) est nécessaire lorsque l'huile émulsionnée domine. En dessous de 0,02, la couche de flottants est trop fine et l'huile s'échappe ; au-dessus de 0,06, on gaspille l'énergie de la pompe de recyclage sans capter davantage d'huile.
Le DAF seul permet-il d'atteindre une limite de rejet à l'égout de 10 mg/L pour le condensat de compresseur ?
Rarement. Un DAF bien réglé sur un condensat de compresseur riche en huile libre peut atteindre 10–15 mg/L d'huiles et graisses, mais les résidus émulsionnés laissent généralement le DAF à 15–30 mg/L. Pour respecter durablement une limite de 10 mg/L à l'égout, faites suivre le DAF d'une étape de finition telle que l'adsorption sur charbon, un MBR (bioréacteur à membrane) ou un filtre à poche. Pour un objectif de 5 mg/L en appoint de tour de refroidissement, une finition est requise.
Faut-il installer un CPI en amont du DAF ?
Oui, lorsque l'huile libre dépasse environ 70 % de l'huile totale. Un séparateur à plaques ondulées ou un pré-coalesceur grossier protège le DAF des chocs hydrauliques, réduit la charge d'écume sur la trémie de flottants, et permet au DAF de se concentrer sur la fraction émulsionnée, là où l'attachement des bulles apporte réellement de la valeur. Lorsque l'huile libre représente moins de 50 % de l'huile totale, un CPI est facultatif et le DAF peut traiter seul l'ensemble du flux.
Comment dimensionner le saturateur pour un DAF de condensats de compresseur ?
Dimensionnez le saturateur pour un débit de recyclage de 20 à 40 % du débit d'entrée du DAF, à une pression de service de 4 à 6 bar(g). Vérifiez que le saturateur offre au moins 3 minutes de temps de séjour au débit de recyclage nominal afin de permettre une dissolution complète de l'air, et assurez-vous que la courbe de la pompe de recyclage délivre le débit nominal face à la contre-pression du saturateur. Un saturateur sous-dimensionné est la cause la plus courante d'une mauvaise couche de flottants dans les unités DAF compactes.
