Méthodes d'élimination du fluor

1. Les méthodes d'élimination du fluor sont les suivantes :

1) L'eau contenant du fluor traverse la colonne d'adsorption et le fluor est adsorbé à la surface de l'adsorbant pour générer du fluorure insoluble. Les adsorbants utilisés sont l'alumine activée, le phosphate tricalcique ou le charbon d'os. Il s'agit de la plus ancienne méthode appliquée aux eaux souterraines dont la concentration en fluorure est inférieure à 10 mg/L et la concentration en matières en suspension inférieure à 5 mg/L. Lorsque la capacité d'adsorption du fluor de l'adsorbant tend à saturer, il est nécessaire d'ajouter un agent de régénération.

2) Coagulant : un coagulant est ajouté à l'eau contenant du fluor pour former du fluorure insoluble, qui est éliminé par filtration par précipitation. Les coagulants sont Al2(SO4)3, le chlorure d'aluminium basique, l'hydroxyde de magnésium, etc. Convient aux eaux brutes à forte turbidité et faible teneur en fluor.

3) La méthode d'échange d'ions utilise la capacité d'échange d'une résine échangeuse d'ions pour éliminer les ions fluor de l'eau.

4) L'électrodialyse utilise la perméabilité sélective d'une membrane échangeuse d'ions pour éliminer le fluor.

5) La méthode d'osmose inverse utilise la perméabilité sélective d'une membrane semi-perméable pour éliminer le fluor.

Parmi les méthodes mentionnées ci-dessus, les méthodes 3), 4) et 5) sont applicables aux eaux saumâtres et aux zones à forte teneur en fluor. L'osmose inverse est actuellement largement utilisée.

2. Points clés de la conception technologique pour l'élimination du fluor par coagulation et précipitation au sel d'aluminium

La précipitation par coagulation convient aux eaux brutes dont la teneur en fluorure est inférieure à 4 mg/L. Il est nécessaire d'éliminer simultanément la turbidité et la faible teneur en fluor des eaux brutes. L'agent de traitement doit être un sel d'aluminium. Lorsque la concentration en ions chlorure (Cl⁻) est élevée, on utilise du sulfate d'aluminium. Lorsque la concentration en sulfates est élevée, on utilise du chlorure d'aluminium. Enfin, on utilise du chlorure d'aluminium basique lorsque les concentrations en ions chlorure et sulfate sont élevées.

Le temps de coagulation est de 5 à 6 minutes et la valeur du pH est généralement contrôlée entre 6,5 et 7,5. Le réservoir de mélange, le réservoir de réaction de floculation, le réservoir de sédimentation et le système de précipitation doivent être conçus avec une vitesse variable ou une précipitation intermittente, avec un bon effet d'élimination du fluor.

Processus de traitement : eaux souterraines – coagulation – précipitation – filtration. Lorsque la qualité de l’eau brute est bonne, l’unité de précipitation ou de filtration peut être omise. Généralement, ce processus est utilisé avant le dosage par pompage, le mélange par pompage, la décantation par repos, puis on prélève l’eau supérieure pour la consommation.

3. Conception du procédé d'élimination du fluor par adsorption et filtration sur alumine activée

En général, les eaux souterraines à forte teneur en fluorure présentent une alcalinité plus élevée et un pH supérieur à 8,0. Or, le pH influence fortement la capacité d'adsorption de l'alumine activée. Cette capacité est de 4 à 5 g(F⁻)/kg(Al₂O₃) lorsque le pH de l'eau prélevée se situe entre 6,0 et 6,5. À un pH compris entre 6,5 et 7,0, elle est de 3 à 4 g(F⁻)/kg(Al₂O₃). Sans ajustement du pH, la capacité d'adsorption n'est que d'environ 1 g(F⁻)/kg(Al₂O₃).

L'alumine activée est le matériau filtrant. La taille des particules doit être inférieure à 2,5 mm, généralement de 0,5 à 1,5 mm. Le coefficient d'homogénéité du matériau filtrant K80 ≤ 2. Lorsque la teneur en fluorure de l'eau brute est inférieure à 4 mg/L, l'épaisseur du matériau filtrant doit être supérieure à 1,5 mm ; lorsque la teneur en fluorure de l'eau brute est supérieure à 4 mg/L, l'épaisseur du matériau filtrant doit être supérieure à 1,8 mm. Lorsque le pH de l'eau à l'entrée est supérieur à 7,0, le débit de filtration est généralement de 2 à 3 m³/h, et lorsque le pH de l'eau à l'entrée est inférieur à 7,0, le débit de filtration est généralement de 6 à 8 m³/h, et le temps de contact correspondant doit être de 20 à 30 min. Le sulfate d'aluminium est utilisé comme agent régénérateur, avec un rapport dosage/élimination du fluor de 60:1, et une concentration de 2 à 3 % dans la solution de régénération. Lors de la régénération, l'eau brute est d'abord lavée à contre-courant de bas en haut avec une intensité de lavage de 11 à 12 l/min, pendant 5 à 8 minutes et avec une hauteur d'expansion d'environ 50 %. Ensuite, une solution de sulfate d'aluminium à 2 % est utilisée pour la régénération, circulant de haut en bas à un débit de filtration d'environ 0,6 m/h pendant 6 à 8 minutes. Après régénération, un rinçage à l'eau défluorée est effectué. L'intensité de lavage est identique à celle du lavage initial et la durée est de 8 à 10 minutes.