Introduction

La formation de mousse est un problème d’exploitation récurrent dans les stations de traitement des eaux usées et les systèmes de gestion des boues, où les protéines, les tensioactifs et la matière organique peuvent générer des couches de mousse persistantes. Ces épisodes de moussage perturbent le transfert d’oxygène, réduisent la capacité hydraulique, provoquent des débordements et diminuent les performances des capteurs et des équipements, aussi bien lors des étapes de traitement biologique que physico-chimique. L’utilisation efficace d’anti-mousses est donc essentielle pour maintenir la stabilité du procédé et l’efficacité opérationnelle sur l’ensemble de la chaîne de traitement des eaux usées.

Parmi les stratégies industrielles de maîtrise de la mousse, les formulations à base de véhicules hydrocarbonés, d’huiles minérales ou d’huiles végétales sont largement utilisées en raison de leur action rapide, de leur stabilité et de leur compatibilité avec les matrices complexes des eaux usées. Toutefois, les propriétés intrinsèques du fluide porteur — telles que la polarité, la capacité de dispersion, la volatilité, la biodégradabilité et la résistance à la dégradation biologique — jouent un rôle déterminant dans la performance globale d’un anti-mousse.

Afin de mieux comprendre ces effets, la présente étude compare trois formulations élaborées à partir du même composant actif anti-mousse, mais utilisant des systèmes de véhicules différents :

  1. EMULTROL® DFM OLM-14: formulation à base de solvant, composée d’hydrocarbures et de composés organiques, conçue pour assurer un affaissement rapide de la mousse et un effet anti-mousse durable dans les applications de traitement des eaux usées et des boues.
  2. EMULTROL® DFM OLM-14 WO: version à base d’huille minérale blanche, mise au point comme solution de remplacement plus sûre et plus durable des véhicules traditionnels à base de solvent, tout en conservant une excellente capacité de dispersion et une action anti-mousse persistante.
  3. EMULTROL® DFM OLV-14: formulation à base d’huille végétale, spécialement conçue pour régister à la dégradation dans des conditions de digestion biologique, garantissant une activité anti-mousse sostenue pendant de longues périodes de fonctionnement.

Les trois produits sont des liquides de faible viscosité, faciles à doser sans dilution préalable, et sont conçus pour une plage d’application habituelle de 2 à 50 ppm. Leurs objectifs techniques communs — dispersion rapide, suppression immédiate de la mousse et performance anti-mousse durable — les rendent adaptés à une grande variété d’environnements de traitement des eaux usées.

À l’aide de milieux de laboratoire contrôlés représentatifs des conditions réelles de formation de mousse, notamment un milieu riche en protéines à base de caséine et un milieu savonneux à base de tensioactifs, cette étude évalue et compare l’efficacité d’élimination de la mousse, la persistance de l’effet anti-mousse et la compatibilité des trois formulations avec les différents milieux. En isolant l’effet du fluide porteur et en maintenant constant le principe actif anti-mousse, ce travail permet de comprendre clairement l’influence du choix du véhicule sur les performances opérationnelles et d’identifier la formulation optimale pour différents scénarios de traitement des eaux usées.

 

Méthodologie

L’évaluation des trois formulations anti-mousse a été réalisée au moyen d’une série d’essais en laboratoire conçus pour étudier trois aspects fonctionnels essentiels : l’efficacité d’élimination de la mousse, la persistance de l’effet anti-mousse et la compatibilité avec des milieux représentatifs des eaux usées. Toutes les expériences ont été réalisées dans des conditions de laboratoire contrôlées à 25 °C.

Afin de reproduire les principaux scénarios de formation de mousse couramment rencontrés dans le traitement des eaux usées, deux milieux modèles ont été préparés. Le premier était un milieu riche en protéines à base de caséinate de sodium (CSS), composé de 2 % de caséinate de sodium dispersé dans l’eau par agitation mécanique. Le second était une solution à base de tensioactifs, préparée avec 0,05 % de lauryléther sulfate de sodium (SLES) dans l’eau.

La génération de mousse a suivi une procédure en deux étapes afin d’assurer la formation d’une couche de mousse uniforme et reproductible. Tout d’abord, chaque milieu a été préagité à l’aide d’un agitateur magnétique afin de favoriser une dispersion adéquate des composants. De l’azote a ensuite été introduit dans le système à un débit de 10 L/min au moyen d’un diffuseur de gaz. Tous les essais ont été réalisés dans un bécher de 1 000 mL contenant 200 mL du milieu d’essai. La génération de mousse a été maintenue jusqu’à ce que son volume atteigne environ 800 mL, ce qui correspondait à la hauteur maximale du récipient.

Une fois la hauteur de mousse cible atteinte, l’anti-mousse a été ajouté directement à la surface de la mousse à l’instant initial (t = 0). Pendant les 30 premières secondes, le volume de mousse a été relevé toutes les 5 secondes afin de saisir la dynamique de son affaissement rapide. De 30 secondes jusqu’à la fin de la période d’essai de 10 minutes, les mesures ont été effectuées toutes les 30 secondes. Cette procédure a permis d’obtenir simultanément des informations sur l’efficacité initiale d’élimination de la mousse (knockdown efficiency), définie comme la réduction immédiate de la mousse préformée, et sur la persistance de l’effet anti-mousse, définie comme l’évolution du volume de mousse au cours du temps après l’ajout de l’anti-mousse. Les mesures de hauteur de mousse ont été converties en volume de mousse, ce qui a permis de représenter directement le volume de mousse en fonction du temps pour chaque répétition expérimentale.

Tous les essais ont été réalisés en triple exemplaire et les résultats sont exprimés sous forme d’évolution du volume moyen de mousse en fonction du temps pour chaque formulation et chaque milieu d’essai. Cette approche a garanti la reproductibilité des résultats et permis une comparaison visuelle claire du comportement dynamique des trois systèmes de véhicules, tant dans des conditions de formation de mousse d’origine protéique que dans celles reposant sur des tensioactifs .

Résultats

L’efficacité des trois formulations anti-mousse a été évaluée dans le milieu CSS comme dans le milieu SLES, en suivant l’évolution du volume de mousse au cours du temps. Les deux courbes du volume de mousse en fonction du temps illustrent la vitesse d’élimination de la mousse (knockdown) et la performance anti-mousse à long terme de chaque produit par rapport au témoin non traitéCSS

CSS MEDIUM

 

Dans le milieu CSS, les trois formulations ont provoqué un affaissement rapide de la couche initiale de mousse de 800 mL immédiatement après leur ajout. OLM 14 a présenté la vitesse d’élimination de la mousse la plus élevée, avec des niveaux pratiquement nuls dès les premières secondes. OLM 14 WO a affiché un profil de réduction similaire, avec une vitesse légèrement inférieure, mais une suppression très stable. Pour sa part, OLV 14 a montré une réduction initiale comparable, tout en maintenant les niveaux de mousse les plus bas pendant la période la plus longue. Après l’affaissement initial, les trois formulations ont maintenu le volume de mousse à un niveau pratiquement nul jusqu’aux dernières étapes de l’essai, lorsqu’une réapparition progressive de la mousse a commencé à être observée. À cet égard, OLV 14 a présenté un effet de rebond mieux maîtrisé.

SLES MEDIUM

 

Dans le milieu SLES, les différences entre les trois formulations étaient plus évidentes. OLM 14 a de nouveau présenté la vitesse d’élimination de la mousse la plus élevée, tandis qu’OLM 14 WO a assuré la suppression la plus stable et la plus persistante pendant tout l’essai, en maintenant le volume de mousse à un niveau pratiquement nul et sans réapparition significative. En revanche, OLV 14 a montré une efficacité moindre dans le milieu contenant des tensioactifs, avec un affaissement plus lent et une phase de réapparition de la mousse plus précoce et plus prononcée. Ce comportement est cohérent avec la plus grande compatibilité et la capacité de dispersion accrue des systèmes à base d’huile végétale dans les environnements riches en tensioactifs.

Dans les deux milieux d’essai, le témoin non traité a conservé une hauteur initiale de mousse pratiquement constante pendant toute la durée de l’essai, ce qui confirme la nécessité et l’efficacité de l’ajout d’anti-mousse. Tous les résultats correspondent à la moyenne de trois répétitions expérimentales et présentent des tendances cohérentes avec une faible variabilité. .

Discussion

Les résultats mettent en évidence que le choix du fluide porteur influe de manière significative sur les performances immédiates et à long terme des trois formulations anti-mousse. Bien que tous les produits partagent le même principe actif anti-mousse, les différences liées à la nature du véhicule, à sa capacité de dispersion et à son interaction avec le milieu moussant entraînent des comportements distincts dans les deux milieux d’essai.

Dans le milieu de caséinate de sodium (CSS), OLM 14 a assuré une vitesse d’élimination de la mousse plus élevée, conformément à la capacité d’étalement rapide caractéristique des véhicules à base de solvant. OLM 14 WO, bien que légèrement plus lent pendant la phase initiale, a maintenu une suppression très stable de la mousse au fil du temps, reflétant un profil de compatibilité plus équilibré. OLV 14 a atteint une efficacité initiale d’élimination comparable, mais c’est lui qui a maintenu les niveaux de mousse les plus bas pendant la durée la plus longue. La réapparition modérée de la mousse observée dans la phase finale de l’essai a été moins marquée avec OLV 14, ce qui suggère une interaction plus profonde, quoique plus lente, avec le système riche en protéines.

Dans le milieu SLES, la différence de comportement entre les formulations est devenue encore plus évidente. Les mousses stabilisées par des tensioactifs sont plus difficiles à éliminer et, une fois encore, OLM 14 a démontré une plus grande efficacité lors de l’élimination initiale de la mousse. OLM 14 WO a assuré la suppression la plus stable pendant tout l’essai, en maintenant des niveaux de mousse très faibles et sans réapparition significative. En revanche, OLV 14 s’est dispersé plus profondément dans la matrice riche en tensioactifs, ce qui a entraîné une élimination plus lente de la mousse et une réapparition plus marquée. Ce comportement est cohérent avec la plus grande compatibilité des véhicules à base d’huile végétale dans les environnements à forte concentration de détergents.

En résumé, l’étude confirme que, bien que les trois formulations produisent des anti-mousses efficaces, leurs profils de performance diffèrent sensiblement selon la composition du milieu. Ces résultats soulignent l’importance de sélectionner le système de véhicule le plus approprié en fonction des problèmes spécifiques de formation de mousse rencontrés dans les procédés de traitement des eaux usées.

 

Conclusions

Cette étude démontre que le système de véhicule joue un rôle déterminant dans la performance des formulations anti-mousse, même lorsque le principe actif reste inchangé. Dans les deux milieux d’essai, OLM 14 à base de solvant a assuré la vitesse d’élimination de la mousse la plus élevée, ce qui confirme son adéquation aux applications nécessitant une suppression immédiate de la mousse. OLM 14 WO a présenté le comportement le plus stable et le plus persistant dans les deux milieux, ce qui en fait un excellent choix lorsqu’une maîtrise durable de la mousse est requise avec un véhicule plus sûr et moins volatil. Pour sa part, OLV 14 a offert la plus grande persistance de l’effet anti-mousse dans le milieu riche en protéines, mais a présenté une efficacité moindre dans le milieu contenant des tensioactifs, un comportement cohérent avec la plus grande compatibilité des véhicules à base d’huile végétale avec les fortes concentrations de détergents.

Au vu des résultats obtenus, OLM 14 est la formulation la mieux adaptée aux interventions nécessitant une élimination rapide de la mousse ; OLM 14 WO constitue le meilleur choix pour les applications exigeant une maîtrise stable et durable ; tandis qu’OLV 14 est la solution à privilégier pour les systèmes biologiquement actifs, dans lesquels la préservation de l’activité enzymatique et la résistance à la biodégradation sont des facteurs critiques.

En définitive, les résultats montrent qu’il n’existe pas de formulation universellement optimale ; chaque produit offre des avantages spécifiques en fonction de l’environnement de formation de mousse et des exigences opérationnelles du procédé. Pour déterminer l’anti-mousse le mieux adapté à une application industrielle, les résultats obtenus en laboratoire doivent être complétés par des essais en conditions réelles de fonctionnement, car la performance finale dépend également de facteurs tels que la stratégie de dosage, le point d’injection, les conditions de mélange et les caractéristiques propres au flux d’eaux usées.

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