Pendant que les coûts de traitement des eaux usées augmentent, en particulier pour le traitement des boues et l’amélioration de la qualité des effluents, les industries, dans leurs efforts de rationaliser les coûts, ont commencé à examiner de près un autre aspect du traitement des eaux usées : le recyclage des eaux. Les avantages de l’utilisation d’eau recyclée à partir d’effluents de traitement sont en effet évidents. Parmi ceux-ci, des surtaxes réduites au niveau du paiement des taxes sur les rejets et un coût de montage des procédés plus faibles.
La réutilisation de l’eau, obtenue à partir de la précipitation d’un hydroxyde métallique, peut s’appliquer à de nombreux procédés. Le degré de pureté de l'eau requis est le facteur déterminant dans l’établissement d'un programme de recyclage. Les niveaux suivants (ou les combinaisons) de pureté de l’eau recyclée peuvent être obtenus pour le recyclage des eaux usées industrielles :
- Recyclage de l’eau telle quelle après traitement physico-chimique, c’est-à-dire qu'une cuve de stockage après le clarificateur, ou le filtre sable, est utilisée pour stocker les effluents afin de les réintroduire dans des procédés industriels.
- Recyclage de l’eau après traitement sur charbon actif, pour éliminer les contaminants organiques.
- Recyclage de l'eau après (1) élimination des boues, filtration membranaire, (2) passage sur des résines échangeuses d’ions, ou (3) évaporation.
Examinons, pour chaque cas ci-dessus, les éléments nécessaires pour obtenir ce niveau de pureté de l’eau et comment chacune de ces applications peut être utilisée dans un milieu industriel.
Le recyclage de l’eau telle quelle après traitement physico-chimique
La possibilité d’utiliser des eaux issues du clarificateur dans des procédés de traitement de surfaces par rapport au rejet extérieur de cette eau est attractive. Cette méthode de recyclage est la moins chère car peu d'investissements en biens d’équipement sont alors nécessaires.
En général, les eaux issues d’un traitement par précipitation d’hydroxyde métallique ont les caractéristiques suivantes :
- Haute teneur en solides dissous (généralement une conductivité au-delà de 1000 mohms).
- Teneur en chlorures excessive (générale-
[Photo : Recyclage de l'eau par traitement physico-chimique.]
• Teneur en sulfates excessive (généralement au-delà de 100 ppm).
• Niveaux d'alcalinité élevés. Si les eaux de rejet sont contrôlées à pH 9-10, le niveau d'alcalinité est normalement supérieur à 300 ppm en tant qu’alcalinité totale « M ».
• Forte probabilité de présence d’algues, de bactéries, de levures et de moisissures, à cause des contaminants organiques disponibles et de la présence de fer (fer total ou soluble).
Malgré les inconvénients de certaines caractéristiques des eaux recyclées telles quelles après traitement physico-chimique, cette source d'eau peut être utilisée pour les applications suivantes :
• Eaux de constitution pour les dégraissants et les décapages.
• Eaux de rinçages non critiques après pré-traitement.
Des traitements chimiques peuvent être appliqués pour minimiser les effets liés aux caractéristiques des eaux recyclées après traitement physico-chimique et pour rendre cette source d'eau plus compatible avec les applications telles que :
• Les eaux de refroidissement (échange de chaleur et systèmes de lavage).
Les additifs chimiques suivants peuvent être incorporés dans un traitement de recyclage des eaux :
| Traitement – Fonction |
|---|
| Inhibiteurs de corrosion – minimiser l'effet d’une concentration élevée en chlorures et sulfates. |
| Inhibiteurs de dépôt – minimiser l'effet de l'alcalinité élevée et de la formation de tartre. |
| Biocides – contrôler les bactéries, levures, moisissures et la croissance des algues. |
Le recyclage de l’eau par traitement sur charbon actif
Le recyclage de l’eau par traitement sur charbon actif permet d’éliminer les contaminants organiques car ils sont adsorbés par les particules de carbone. Des technologies plus avancées de traitement sur charbon actif, permettant d’adsorber d'autres ions tels que les cations métalliques, sont aussi disponibles.
En général, les effluents traités sur charbon actif ont les caractéristiques suivantes :
• Haute teneur en solides dissous (généralement la conductivité est au-delà de 1000 µmhos).
• Teneur en chlorures excessive (généralement au-delà de 100 ppm).
• Teneur en sulfates excessive (généralement au-delà de 100 ppm).
• Niveaux d'alcalinité élevés. Si les eaux sont contrôlées à pH 9-10, le niveau d’alcalinité est normalement situé au-dessus de 300 ppm en tant qu’alcalinité totale « M ».
Les effets d'une teneur élevée en matière solide sont toujours présents après traitement sur charbon actif ; cependant la contamination biologique est réduite. Cette amélioration de la qualité de l'eau permet une utilisation pour les applications suivantes (à condition d’évaluer l'effet de la teneur en matières solides sur la corrosion et les dépôts potentiels) :
• Eaux de montage pour les dégraissants et les décapages.
• Eaux de rinçages non essentiels dans le pré-traitement.
• Applications de phosphatation.
Les traitements chimiques suivants peuvent être incorporés dans un programme de recyclage de l’eau par traitement sur charbon actif :
| Traitement – Fonction |
|---|
| Inhibiteurs de corrosion – minimiser l'effet d'une concentration élevée en chlorures et sulfates. |
| Inhibiteurs de dépôt – minimiser l'effet de l’alcalinité élevée. |
| Dispersants – nettoyage des colonnes de charbon actif des particules agglomérées. |
[Photo : Recyclage de l’eau après traitement sur charbon actif.]
Recyclage de l’eau par traitement sur résines échangeuses d’ions, sur membranes, évaporation ou distillation
L'étape finale dans le recyclage de l'eau est la réduction de toute contamination organique et l’élimination de toutes les matières indésirables se trouvant dans cette eau. Il existe trois méthodes pour
[Photo : Recyclage de l'eau après traitement sur charbon actif et résines échangeuses d'ions.]
Réaliser cette étape :
- 1) La technologie membranaire (micro/nano/ultra/osmose inverse).
- 2) Les résines échangeuses d'ions.
- 3) L'évaporation ou distillation.
Si la concentration est inférieure en sels métalliques, en huile et en graisse :
- • Applications dans des procédés industriels pour rinçages de haute qualité et montages de bains électrolytiques.
| Traitement |
Fonction |
| Passivation pour rinçage final |
- Inhibiteurs à base de phosphate ou phosphonate de pièces métalliques |
|
- Inhibiteurs filmogènes (ex. tolyl triazole, molybdate) [pièces non revêtues] |
| Traitement des eaux de refroidissement |
- Phosphates et copolymères organiques |
|
- Traitements intégrés multi-composants |
| Biocides |
- Membrane d'osmose inverse et surface échangeuse d'ions encrassée par une contamination bactérienne |
| Dispersants |
- Membrane d'osmose inverse et colonne échangeuse d'ions encrassée par une agglomération de solides |
| Régénération de résines |
- Régénération des échangeuses d'ions pour éliminer des contaminants inorganiques et augmenter la capacité d'échange des résines |
• Applications industrielles pour les eaux de refroidissement des redresseurs, les laveurs d'air, les eaux de chaudières.
Traitement chimique
Malgré la pureté de l'eau, ou le degré de qualité obtenu, la corrosion est fréquente à cause de la faible teneur en solides de ces eaux, mais aussi en raison de l'absence d'ions disponibles pour passiver la surface. Pour résoudre ce problème, on peut incorporer les traitements suivants dans un programme de recyclage des eaux industrielles, en utilisant des eaux à faible teneur en solides pour le rinçage final ou des applications de refroidissement par l'eau (cf. tableau ci-contre).
Conclusion
Quels que soient les cas de figure considérés, il est possible d'optimiser le process de traitement des eaux usées tout en obtenant un effluent conforme à la réglementation et aux exigences propres à une réutilisation des eaux usées épurées. Le succès de cette opération est fonction de l'adéquation entre les caractéristiques de l'effluent considéré et sa filière de traitement.
Le traitement adéquat est utilisé, il est possible d'obtenir une eau de qualité ultrapure. En suivant ces étapes, il est possible d'optimiser n'importe quelle installation pour une application industrielle.
Flexibilité des eaux recyclées après traitement sur résines échangeuses d’ions ou membranes
- • Teneur en solides de l'eau adaptée pour répondre aux exigences de l'application.
- • Montages de bains de dégraissant pouvant réduire considérablement les exigences concernant la quantité de dégraissant chimique à incorporer (les dégraissants auront une durée de vie plus longue grâce à une dureté d’eau plus faible, une dureté plus faible).
[Photo : Recyclage de l'eau après évaporation ou distillation.]
