La concentration moyenne en métaux lourds d’un effluent de test DCO est approximativement la suivante selon la méthode AFNOR : 3 DCO correspondant à 1 litre d’effluent :
- Hg** : 2 000 — 1 500 mg/l
- Ag* : 1 200 — 1 000 mg/l
- Cr+++ : 240 mg/l
Sur la base de 10 à 20 DCO/jour pendant 200 jours/an, cela conduit à 2 000 à 4 000 DCO/an, soit environ 1 m³ d’effluent acide, rejetés dans certains cas directement dans le milieu naturel, et contenant :
- Hg : 2 kg
- Ag : 1,2 kg
- Cr : 0,240 kg
Comme nous le verrons ci-après, l’utilisation d’une micro-méthode d’analyse de DCO (par tests prêts à l’emploi) permet de réduire par 10 environ les valeurs mentionnées ci-dessus.
Le traitement de ces effluents peut s’effectuer de deux façons : soit par élimination dans un centre de retraitement des déchets industriels spécialisé, méthode qui impose le transport d’effluents liquides acides sur le lieu de traitement et dont le coût est relativement important, soit par traitement direct de l’effluent toxique sur le lieu d’utilisation. Ce dernier peut s’opérer suivant deux techniques différentes :
- — par procédé électrochimique avec récupération d’un amalgame argent-mercure revalorisable par traitement séparatif approprié ;
- — par rétention sur colonne de résine échangeuse d’ions spécifique.
Nous aborderons le traitement des effluents de DCO par ces deux procédés.
Procédé électrochimique : électrodéposition sur électrode poreuse percolante
La récupération des éléments métalliques ionisés toxiques, en solutions aqueuses conductrices, notamment le mercure et l’argent, peut s’effectuer avantageusement par électrodéposition sur électrode poreuse percolante exploitée sous licence Elf-Aquitaine (EPP). L’EPP présente le double avantage d’avoir une surface spécifique développée importante ainsi qu’une bonne aptitude à la conduction électrique (fibre de carbone).
La porosité de ce matériau autorise le passage direct de la solution conductrice à électrolyser à travers l’EPP, ce qui est un avantage pour les systèmes à flux continu. La fibre de carbone est également inerte vis-à-vis des solutions
[Photo : Exemple d'un cycle d'exploitation sur cartouche J154 à usage unique.]
chimiques agressives (par exemple passage direct de l'effluent contenant acide sulfurique très concentré).
Les spécifications de l'appareillage à EPP, dans sa version de base, répondent aux exigences des utilisateurs :
- • capacité de traitement : 1 l/h soit 20 l/j d’effluent traité en fonctionnement automatique continu,
- • capacité de stockage importante : minimum 25 macro DCO avec possibilité d’augmenter cette capacité,
- • surface d’électrode : 78 cm²,
- • potentiel d’électrode : 2,75 Volts,
- • densité de courant : 200 A/m²,
- • rendement de dépollution pour Ag et Hg = 98 à 99 %,
- • fuite ionique résiduelle : Ag⁺ = 50 à 300 µg/l, Hg²⁺ = 120 à 500 µg/l,
- • insensibilité à un milieu acide fort,
- • récupération directe d’un amalgame Ag—Hg revalorisable ultérieurement par un procédé de séparation,
- • maintenance et frais d’exploitation réduits,
- • fonctionnement automatique.
Rétention sur colonne de résine échangeuse d’ions spécifique
Principe
Les caractéristiques de ce procédé sont les suivantes :
- • passage direct de l’effluent contenant les ions indésirables (Hg, Ag, Cr) sur deux cartouches échangeuses d’ions à usage unique montées en série ;
- • la capacité d’échange des résines garantit une bonne autonomie de fonctionnement, avec une fuite ionique résiduelle extrêmement faible ;
- • l’exploitation de la cartouche de tête est arrêtée après passage d’un volume d’effluent déterminé en fonction de sa concentration et de la capacité d’échange théorique de la résine ;
- • l’appareil fonctionne automatiquement, l’effluent étant amené en continu de la cuve de stockage vers les résines par une pompe péristaltique, laquelle s’arrête automatiquement dès que le niveau bas de la cuve est atteint ;
- • le pH acide de l’effluent n’a pas d’incidence.
Capacité d’échange et rendement
- • par cartouche à usage unique J154 :
- — rétention du Hg : 280 g ;
- — rétention de l’Ag : 250 g, soit environ 200 DCO macro-méthode ou 2 000 micro-méthode ;
- • débit : 1 l/h ;
- • fuite ionique en sortie de la 2e cartouche : Ag⁺ 15 µg/l, Hg²⁺ 30 µg/l (figure 1).
Conclusion
La détoxication et la revalorisation des effluents contenant des métaux lourds toxiques (argent — mercure — chrome) est possible directement sur le lieu de stockage, au moyen de procédés d’utilisation simples, performants.
Les méthodes de traitement s’appliquent, en milieu acide même très concentré, pour réaliser la détoxication des effluents de DCO mais également pour tous les effluents contenant de l'argent, du mercure, du chrome. Comparativement au système d’épuration sur résines échangeuses d’ions, le traitement électrochimique présente des avantages :
- — forte capacité de traitement,
- — débit de passage constant,
- — récupération directe d’un amalgame revalorisable.
Dans les deux cas, le taux de dépollution est important (98 à 99 %) et la maintenance comme les coûts d’exploitation sont réduits.
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