La première étape du traitement de ces effluents consiste à bien organiser leur collecte : il est plus intéressant par exemple de réunir dans un même bac ceux contenant du cyanure et ceux qui sont alcalins ; d’un autre côté, ceux contenant du chrome seront collectés avec des eaux acides... Une telle organisation permet en effet de réaliser des économies de réactifs chimiques car la détoxication des cyanures s’effectue en milieu alcalin alors que les chromes sont traités en milieu acide.
La deuxième étape consiste à soumettre les effluents ainsi rassemblés à une série d’ensembles de traitements qui comportent les opérations suivantes, en fonction des constituants :
- - oxydation des cyanures,
- - réduction des chromates,
- - neutralisation,
- - traitement des nickels.
Nous avons mis en service à cet effet, en collaboration avec la société Foessel-Engineering, les ensembles Neutro 2000 qui tiennent compte des différentes contraintes imposées par les conditions d’utilisation.
LE NEUTRO 2000
Ces ensembles comprennent une cuve de traitement, un châssis de base et un coffret électronique (voir figure 1). La cuve de traitement, d’une capacité de 500 litres, reçoit l’eau à traiter ; un bac de rétention est nécessaire le cas échéant.
Le châssis de base comporte un stockage de réactifs et leurs dispositifs d’injection, ainsi qu’une pompe de circulation qui aspire l’eau à traiter et la renvoie vers le bas, assurant un bon brassage des eaux traitées. L’injection des réactifs chimiques se fait à l’aspiration de la pompe.
Le coffret électronique comprend d’une part tous les transmetteurs (mesure de pH, mesure de potentiel Redox), éventuellement un enregistreur, ainsi que tous les relais nécessaires au bon déroulement du traitement.
Les transmetteurs série X sont réalisés en technique modulaire, ce qui facilite leur remplacement et les dépannages éventuels. Chacun possède un affichage digital LCD de la valeur mesurée (par cristaux liquides) à 2 000 points. Un régulateur tout ou rien (PXR 1), ou un régulateur impulsionnel (PXRi 1) peuvent leur être intégrés. Le réglage de la consigne se fait à l’aide de l’afficheur digital : on profite ainsi d’une bonne précision et d’une excellente résolution. Ce régulateur possède une commande Auto - 0 - manuel permettant de faire des corrections manuelles, notamment lors de la mise en route des appareils. Tous les transmetteurs de la série X possèdent une sortie analogique 0 - 20 mA ou 4 - 20 mA, ce qui permet d’effectuer les enregistrements souhaités.
Les Neutro 2000 ont été conçus de façon à prendre peu de place (L = 3 m, l = 1 m, H = 1,80 m). Ils sont autonomes et ne nécessitent qu’une alimentation en 380 V. L’évacuation de l’eau se faisant à l’aide d’une pompe, ils peuvent sans inconvénient être placés en un point bas de l’usine. Ils peuvent également être facilement déplacés dans le cas du réaménagement d’un atelier.
[Photo : Le Neutro 2000.]
LES TRAITEMENTS
Nous prendrons comme premier exemple de traitement celui de la détoxication des cyanures ; nous examinerons ensuite celui du chrome VI et enfin les opérations de neutralisation.
Détoxication des cyanures
La figure 2 illustre le fonctionnement de l'appareil : dans un premier temps, le bac de traitement commence à se remplir ; une détection du niveau haut fait démarrer le traitement proprement dit lorsque la cuve est pleine.
La vanne de remplissage se ferme alors et la pompe de circulation se met en route afin d’assurer une bonne homogénéité des effluents. Si le pH est inférieur à la valeur réglée sur le régulateur de pH, le réactif (soude par exemple) est injecté dans le circuit. Cette opération se poursuit jusqu’à ce que la valeur du pH souhaitée soit atteinte ; la régulation du potentiel Redox peut alors commencer (le potentiel Redox permet de contrôler l’état d’oxydation ou de réduction de la solution). Dans ce cas particulier, on procède donc à une oxydation par eau de Javel (ou autres oxydants).
La régulation est du type impulsionnel avec une injection cyclique du réactif, soit toutes les 20 secondes environ. Si le potentiel Redox s’affiche très loin de la consigne, la durée d’injection peut atteindre 20 secondes ; par contre, lorsque le potentiel s’approche de la valeur de consigne, elle devient de plus en plus courte. Ce système très souple permet de réaliser un dosage correct.
Pour tenir compte du temps de réaction (relativement long), une temporisation démarre lorsque la valeur souhaitée du potentiel est atteinte ; si elle s’y maintient durant toute la durée de la temporisation, le traitement est terminé. Dans le cas contraire, le traitement se poursuit et la temporisation repart à zéro lorsque le potentiel est retrouvé.
1. Pompe d’alimentation des effluents acides ou basiques.
2. Bassin de réaction
2.1. Surveillance de niveau et commande de la pompe d’alimentation
2.2. Conduite d’aspiration
2.3. Retour par 3 bases de mélange
3. Unité de base
3.1. Sonde pH
3.2. Pompe de recirculation
3.3. Réservoir de stockage d’H₂SO₄ sous pression
3.4. Réservoir de stockage de NaOH sous pression
3.5. Vanne pilotée pour rejet après dépassement de consigne
3.6. Régulation électronique avec valeur de consigne et enregistrement
[Photo : Schéma de principe du système de traitement oxydation des cyanures par unité Neutro 2000.]
En fin de traitement, la pompe de circulation vide la cuve de traitement jusqu’au niveau bas : à partir de ce moment, l’installation est prête à redémarrer. La vanne d’arrivée des eaux est à nouveau ouverte.
Pour fixer un ordre de grandeur, les valeurs de consigne prises en compte dans le traitement ci-dessus sont les suivantes :
— pH supérieur ou égal à 11 ;
— potentiel Redox à remonter d’environ –400 mV à environ 0 mV.
Ces valeurs dépendent cependant de la composition des eaux et doivent être vérifiées par des analyses sur les rejets.
Traitement des chromes VI (Cr⁶⁺)
Le traitement se réalise selon le même logigramme, avec cependant deux points qui diffèrent :
— le pH de l’effluent traité doit être inférieur ou égal à 3 ;
— le potentiel Redox doit être ramené approximativement de +400 mV à +100 mV.
Neutralisation
Cette opération est obligatoirement effectuée après chaque traitement : en effet, les effluents qui ont subi la détoxication des cyanures ou des chromes VI ne
[Photo : Détoxication des cyanures en cuvée (logigramme 1).]
peuvent pas être rejetés directement : ils doivent auparavant être neutralisés au moyen d’acides ou de bases suivant le cas, d'après un processus qui se déroule soit dans le même bac à la suite de la détoxication, soit en aval dans un autre bac collecteur ; la figure 3 montre dans ce dernier cas la succession des opérations les plus courantes.
[Photo : Neutralisation finale en cuvée (logigramme 2)]
Les deux logigrammes (figures 2 et 3) mettent en évidence les grandes phases des opérations : remplissage — traitement chimique — contrôle et vidange.
Ils montrent également combien l'accent a été mis sur le contrôle avant et pendant rejet : dès qu’un paramètre est incorrect, la vidange s’arrête et le traitement chimique reprend à son début.
La durée des traitements, réalisés par cuvées consécutives de 500 l, dépend de la concentration des effluents (soit en moyenne 40 minutes pour les cyanures, 25 minutes pour les chromes VI et 10 minutes pour une neutralisation).
Réglages
Les réglages des électrodes utilisées pour l’ajustement du pH se font de façon tout à fait classique : on utilise une solution tampon à pH 7 pour faire le réglage « zéro » puis une deuxième solution permet de régler la « pente ».
Par contre, le potentiel Redox se règle de façon tout à fait originale : nous tenons compte en effet de ce que la valeur du potentiel dépend beaucoup de la composition de l’eau. L’affichage du potentiel peut être exprimé en mV absolus, mais nous avons préféré une solution plus transparente : l'affichage s’exprime toujours de 0 à 100 %, 100 % correspondant à une solution toxique et 0 % à une solution traitée ; la valeur de consigne correspond à environ 50 %.
Le réglage se fait de façon très pragmatique :
- — on place les électrodes dans la solution traitée et on règle le 0 % avec « zéro » ;
- — on trempe ensuite les électrodes dans la solution toxique et on règle le 100 % avec « pente » ;
- — il faut refaire de temps à autre ces manipulations pour affiner le réglage ;
- — il faut aussi contrôler les rejets et modifier au besoin la valeur de la consigne.
Cette solution permet de s'adapter à tous les cas de figures, tout en employant un appareil standard.
Ces unités installées dans de nombreuses entreprises françaises et étrangères fonctionnent sans aléas, certaines depuis une dizaine d’années. L’outil fiable que constitue le Neutro 2000 est appelé à rendre des services appréciés dans le traitement des effluents liquides industriels, au moment où le renforcement des mesures prises contre la pollution du milieu naturel conduit à rechercher des équipements performants.
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