Introduction
Le polychlorure d’aluminium (PAC) et le sulfate d’aluminium (alun) sont les deux coagulants à base d’aluminium les plus utilisés dans le traitement de l’eau et des eaux usées. Alors que l’alun est le choix traditionnel depuis plus d’un siècle, le PAC a rapidement gagné des parts de marché grâce à ses performances supérieures. Ce guide fournit une comparaison complète pour aider les exploitants de stations d’épuration et les responsables des achats à prendre des décisions éclairées.
Chimie et mécanisme
L’alun(Al2(SO4)3·14H2O) s’hydrolyse dans l’eau pour former des flocs d’Al(OH)3 et consomme 6 moles d’alcalinité par mole d’Al3+. Cela signifie une baisse significative du pH et nécessite souvent un ajout supplémentaire d’alcalinité (chaux ou carbonate de sodium).
PAC([Al2(OH)nCl6-n]m) est pré-hydrolysé lors de la fabrication. Il contient des espèces de polymères d’Al préformées (Alb, Alc) qui coagulent immédiatement après le dosage sans consommer d’alcalinité significative. Cela se traduit par une formation de flocs plus rapide, une tolérance au pH plus large et un ajustement du pH moindre.
Comparaison des performances
| Paramètre | PAC 30 % (séché par pulvérisation) | Sulfate d’aluminium (alun) |
|---|---|---|
| Plage de pH efficace | 5,0-9,0 | 5,5-7,5 |
| Plage de pH optimale | 6,5-7,5 | 6,5-7,0 |
| Consommation d’alcalinité | Faible (pré-hydrolysé) | Élevée (6 eq/mol Al) |
| Eau froide (<5C) performance | Bonne à excellente | Mauvaise (hydrolyse lente) |
| Dosage relatif (vs alun) | 1,0 (référence) | 1,5 à 3,0 fois plus |
| Production de boues | 30 à 50 % de moins que l’alun | Volume plus élevé |
| Vitesse de formation de floc | Rapide (polymères préformés) | Plus lent (nécessite une hydrolyse) |
| Résistance du flocage | Plus fort, plus gros | Plus faible, plus petit |
| Aluminium résiduel (eau traitée) | <0.05 mg/L (typically) | 0,05-0,20 mg/L |
| Ajout de sulfate à l’eau | Aucun | Ajoute du SO4- (risque de corrosion) |
| Ajout de chlorure à l’eau | Minime | Aucun |
| Stockage et manipulation des produits chimiques | Poudre – sèche, facile à stocker | Souvent livrée sous forme liquide (poids) |
| Prix unitaire (par tonne) | Plus élevé (mais dosage inférieur nécessaire) | Plus faible (mais dosage plus élevé nécessaire) |
Analyse du coût total de possession
Bien que le PAC ait un prix unitaire par tonne plus élevé, le coût total de traitement par mètre cube d’eau est souvent inférieur en raison de :
- 30 à 70 % de dosage inférieur— moins de produits chimiques nécessaires pour des performances équivalentes
- 30 à 50 % de boues en moins— réduction des coûts de manipulation et d’élimination des boues
- Pas/moins de produits chimiques d’ajustement du pH— élimination de l’achat de chaux ou de carbonate de sodium
- Coût d’expédition réduit par m3 traité— moins de poids chimique pour le même volume de traitement
- Opération simplifiée— un produit chimique au lieu du coagulant + ajusteur de pH
Quand l’alun peut encore être le bon choix
- Usine existante optimisée pour l’alun avec un investissement dans les infrastructures irréalistes
- Disponibilité locale de l’alun à des prix très bas
- Applications où l’ajout de sulfate est bénéfique (rare)
- Très petits systèmes où le coût de changement dépasse les économies
Étude de cas : usine d’eau potable municipale
Une usine d’eau potable de 100 000 m3/jour en Asie du Sud-Est est passée de l’alun (40 mg/L) à 30 % de PAC (15 mg/L), obtenant :
- une réduction de 62,5 % du dosage chimique (en poids)
- Élimination de 3 000 kg/jour de chaux pour l’ajustement du pH
- Réduction de 40 % du volume des boues éliminées
- Amélioration de l’élimination de la turbidité en saison froide de 85 % à 95 %+
- Économies annuelles estimées : 120 000 $+
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