Contrôle de la mousse dans le traitement des eaux usées : pourquoi le choix d'un agent antimousse adapté est-il si important sur site ?

Après plus de vingt ans passés à travailler dans des stations d’épuration industrielles et municipales, j’ai appris que la mousse fait partie de ces problèmes qui semblent simples sur le papier, mais qui peuvent discrètement perturber le fonctionnement des installations si l’on ne la gère pas correctement. Une épaisse couche de mousse dans un bassin d’aération ou un décanteur secondaire ne se contente pas d’être inesthétique. Elle réduit l’efficacité du transfert d’oxygène, augmente le risque de débordements lors des intempéries, crée des risques de glissade et peut même pousser les matières solides par-dessus les déversoirs vers l’effluent final. Dans de nombreux cas, la différence entre une station qui fonctionne de manière stable et une autre qui est confrontée à des perturbations constantes réside dans le choix et l’application d’un agent antimousse adapté à la chimie et à la biologie du traitement des eaux usées.

Dans le traitement des eaux usées, la mousse se forme généralement lorsque des composés tensioactifs stabilisent les bulles d’air. Ces composés proviennent des détergents et des tensioactifs présents dans les eaux usées domestiques, mais leur concentration est souvent bien plus élevée dans les effluents industriels : protéines et graisses issues de la transformation alimentaire, lignines et résines provenant des usines de pâte à papier et de papier, ou encore huiles et graisses issues des raffineries et de la métallurgie. Dans les systèmes à boues activées, la combinaison des fines bulles issues de l’aération et des substances polymères extracellulaires produites par la biomasse peut créer une mousse très stable et persistante qui ne se dissipe pas d’elle-même. Lorsque cette couche de mousse s’épaissit, elle isole la surface du liquide, réduit la dissolution de l’oxygène et peut même favoriser la croissance de filaments responsables de la formation de mousse, tels que Nocardia ou Microthrix.

Un antimousse agit en brisant le film de surface qui maintient la bulle. Les bons antimousses pour eaux usées sont formulés pour se répandre rapidement à l’interface air-liquide, déplacer les tensioactifs stabilisants et provoquer l’amincissement puis la rupture des parois des bulles. Les eaux usées étant rarement propres, l’antimousse doit également être efficace en présence d’une forte concentration en matières en suspension, d’un pH variable et, parfois, de températures ou d’une salinité élevées. Il doit remplir cette fonction sans nuire au processus de traitement biologique ni créer de nouveaux problèmes en aval.

Tous les agents antimousse ne conviennent pas aux systèmes de traitement biologique des eaux usées. Les produits à base de silicone sont rapides et efficaces à faibles doses, mais certains peuvent recouvrir la biomasse ou réduire le transfert d'oxygène en cas de surdosage, et ils peuvent persister tout au long du parcours dans la station jusqu'au cours d'eau récepteur. Les agents antimousse à base d’huile minérale ou d’hydrocarbures sont moins chers et largement utilisés, mais ils peuvent augmenter la demande chimique en oxygène (DCO) de l’effluent et parfois nuire à la déshydratation des boues. Ces dernières années, de plus en plus de stations se sont tournées vers des agents antimousse à base d’alcools gras, d’huiles végétales ou de polymères, qui présentent un meilleur profil environnemental et une toxicité moindre pour la vie aquatique. Ces options sont généralement mieux adaptées aux processus biologiques sensibles, même si elles peuvent nécessiter des doses légèrement plus élevées ou un choix plus minutieux des points d’injection.

Dans la pratique, les meilleurs résultats s’obtiennent en adaptant l’agent antimousse à la source de mousse et à l’étape de traitement concernée. Dans les bassins d’aération, un dosage continu à faible dose s’avère souvent plus efficace que des ajouts en choc. De nombreuses stations injectent l’agent antimousse directement dans le bassin d’aération ou juste en amont de celui-ci, à l’aide d’une pompe doseuse reliée à des capteurs de niveau de mousse ou à de simples minuteries. Dans les installations de traitement des boues ou les digesteurs anaérobies, un produit différent ou un dosage plus élevé peut s’avérer nécessaire, car la composition chimique de la mousse y est différente. J’ai observé des cas où un même antimousse fonctionnait bien dans les bassins d’aération mais posait des problèmes dans les décanteurs finaux, car il altérait les caractéristiques de décantation. C’est pourquoi il est essentiel de réaliser des essais en bocal et des essais à petite échelle sur l’eau réelle de la station avant de passer à une utilisation à grande échelle.

Les doses varient généralement entre 5 et 50 mg/L en fonction de l'intensité de la formation de mousse et de la concentration du produit, mais l'essentiel réside dans une application régulière plutôt que dans la recherche de pics de concentration par des apports massifs. Le surdosage est une erreur courante : il représente un gaspillage d’argent et peut parfois aggraver la formation de mousse ou entraîner d’autres problèmes opérationnels, tels qu’une augmentation du volume des boues ou des difficultés de désinfection en aval. À l’inverse, un sous-dosage ne résout le problème de la mousse qu’à moitié. Les bons opérateurs prêtent également attention à la manière dont l’antimousse utilisé pour le traitement des eaux usées affecte d’autres parties de la station. Certains produits peuvent réduire l’efficacité de la désinfection par UV ou entraîner un transfert dans l’effluent qui enfreint les limites locales de rejet en matière d’huiles ou de tensioactifs.

D'après notre expérience, les usines qui intègrent le choix des agents antimousse dans leur contrôle global des processus, plutôt que de le considérer comme un élément secondaire, obtiennent les meilleurs résultats. Elles surveillent les niveaux de mousse parallèlement à l’oxygène dissous, à l’indice de volume des boues et à la qualité des effluents, avant et après toute modification. Elles travaillent également avec des fournisseurs qui maîtrisent à la fois la chimie et la biologie du traitement des eaux usées, et pas seulement avec ceux qui commercialisent des antimoussants industriels génériques. Dans une station municipale avec laquelle j’ai travaillé, le passage d’une émulsion de silicone standard à un produit plus ciblé à base d’acides gras a permis de réduire de plus de moitié les perturbations liées à la mousse et d’améliorer suffisamment le transfert d’oxygène pour diminuer sensiblement la consommation d’énergie liée à l’aération.

Il y a bien sûr des limites. Aucun agent anti-mousse ne peut résoudre les problèmes sous-jacents, tels qu’un mauvais contrôle de l’âge des boues ou une charge excessive en tensioactifs provenant des industries en amont. Les anti-mousse mécaniques, les systèmes de pulvérisation ou la modification de la conception des diffuseurs d’aération peuvent parfois réduire le recours aux produits chimiques. La pression réglementaire pousse également les stations d’épuration vers des options moins toxiques et plus biodégradables, ce qui signifie que les anciens produits à base d’huile minérale sont progressivement supprimés dans de nombreuses régions.

En fin de compte, pour maîtriser efficacement la formation de mousse dans le traitement des eaux usées, il faut comprendre la chimie spécifique de votre mousse, choisir des antimoussants qui agissent en synergie avec votre système biologique plutôt que contre lui, et les appliquer de manière cohérente aux endroits stratégiques. Lorsque cette combinaison est optimale, la station fonctionne plus harmonieusement, la sécurité s’améliore et vous évitez les interventions d’urgence constantes que les problèmes de mousse entraînent généralement. Si vous êtes confronté à une mousse persistante, la première étape reste la même que celle que je recommande depuis des années : prenez le temps de caractériser la mousse et de réaliser des tests de compatibilité appropriés avant de choisir un produit. Cet effort initial est presque toujours récompensé par un fonctionnement quotidien plus stable.