Techniques de traitement des eaux usées industrielles

Félix REY et Alain FOULON - Enviro-Chemie

La production d'effluents liquides polluants et parfois hautement toxiques est principalement liée aux activités suivantes :

* industries textiles, chimique, agro-alimentaire, graphique,

* fabriques de peinture, colorants, pigments, tapis,

* collecte de déchets liquides, décharges de déchets liquides et solides,

* incinération de déchets liquides et solides,

* industrie automobile et transports (aéroports notamment).

Ces rejets liquides, qui se caractérisent par des débits compris entre 10 m³/h et 100 m³/h, parfois plus, contiennent des substances polluantes telles que : hydrocarbures émulsionnés, halogénés et aromatiques, phénols, métaux lourds (Cu, Zn, Cd, Hg), chrome hexavalent, cyanures, nitrites, fluorures, matières colloïdales, matières en suspension renfermant des substances polluantes et autres composés organiques toxiques. De plus, ces effluents présentent souvent une DCO (demande chimique en oxygène) non négligeable.

Du fait de cette diversité (en termes de quantité et de qualité des effluents) des industries concernées par la protection de l’environnement, et compte tenu de leurs besoins d’équipements et installations de traitement d’eaux usées, nous nous sommes attachés à développer une gamme d’unités de traitement standardisées, compactes et automatisées du type SPLIT-O-MAT® et des procédés d’épuration individualisés et à plusieurs étages (regroupés sous l’appellation ENVI-COL-EX), sur lesquels nous donnons ci-après quelques enseignements sommaires.

Les traitements spécifiques sur unités standardisées compactes

La gamme des équipements du type SPLIT-O-MAT met en œuvre les procédés physico-chimiques tels que : coagulation, floculation, adsorption, techniques membranaires, déshydratation des boues.

Parmi les procédés utilisés on peut signaler :

— le traitement des émulsions

Il s'applique aux effluents contenant des hydrocarbures (0,5 à 1 g/l), des colorants, pigments et autres impuretés issues notamment du lavage de véhicules, de cabines de peinture, d’impression de textiles et d’imprimeries. Ils sont traités en une seule étape à l’aide d’un produit composite constitué des réactifs suivants :

* coagulant minéral,

* neutralisant minéral,

* adsorbant minéral,

* floculant organique de synthèse.

Ce mélange assure les phases de coagulation : adsorption des colloïdes — neutralisation — floculation. Complété par du charbon actif en poudre, ce produit permet aussi d’éliminer les aromatiques et les phénols.

La séparation liquide-solide s’effectue sur un filtre à bande intégrée. On obtient, dans l’effluent traité une concentration résiduelle en hydrocarbures totaux inférieure à 20 mg/l, un abattement notable de la DCO et une élimination des métaux lourds.

— l'ultra-filtration

Les industries mécaniques et des traitements de surface mettent en œuvre des émulsions stables d’huiles qui se chargent en impuretés et des solutions

Les unités d’ultra-filtration SPLIT-O-MAT (figure 2) sont particulièrement adaptées, entre autres applications, soit pour la concentration des émulsions d’huiles usées, soit pour la purification des solutions de dégraissage et leurs réutilisations. Il est possible d’obtenir une rétention des huiles à 99 % et de réduire par un facteur 20 le volume de la solution usée.

La solution à concentrer ou à purifier est stockée dans une cuve de travail. La séparation de l’émulsion huileuse est réalisée par recirculation de l’effluent à traiter sur des modules constitués de membranes tubulaires perm-sélectives. On obtient en sortie de ces modules un perméat exempt d’huile et un concentrat de l’émulsion, lequel est réintroduit dans la cuve de travail. Au cours du traitement, la couche de polarisation qui se forme à la surface des membranes d’ultrafiltration provoque la chute du débit de perméation. La régénération des modules et la récupération du débit de perméat initial sont assurées par un lavage périodique des membranes à l’aide d'un détergent. Le déroulement des phases de lavage et l’alternance des séquences production-régénération s’effectuent automatiquement.

— l’adsorption sur charbon actif

L'expérience acquise par l'emploi de cette technique a permis d’apporter une solution au problème de l’élimination des hydrocarbures halogénés, des aromatiques et phénols et autres toxiques organiques (figure 3). Ce procédé constitue par ailleurs pour les effluents ayant subi un « cassage d’émulsion » un excellent traitement de finition concernant l’abattement de la DCO (50 à 80 %), l’élimination des tensio-actifs et produits de décoloration. Il permet dans de nombreux cas la réutilisation de l'eau traitée.

Les systèmes SPLIT-O-MAT utilisés à cet effet sont constitués :

• — d'un filtre de protection double couche (avec possibilité de décolmatage automatique) de 2 000 mm de hauteur, le diamètre variant de 350 à 750 mm ;
• — d’une ou deux colonnes d’adsorption contenant du charbon actif en grains de 2 000 à 2 500 mm de hauteur et d’un diamètre compris entre 350 et 1 100 mm.

Ces équipements peuvent traiter des débits compris entre 75 et 2 300 l/h.

D’autres procédés tels que la neutralisation, la détoxication en continu ou par batchée font aussi l’objet d’équipements spécialisés. D’une manière générale, les unités standardisées SPLIT-O-MAT assurent la détoxication de volumes moyens d’effluents (0,6 à 20 m³/j) au plus près de la source de pollution.

Les problèmes d’épuration multi-étages et installations individuelles ENVI-COL-EX

Dans le cas de débits supérieurs au m³/h et d’effluents complexes, des techniques de traitements spécifiques et successives doivent être mises en œuvre. C'est le cas, entre autres, des eaux usées de l’industrie textile, des caoutchoucs et plastiques, des aéroports, des ateliers d’entretien des véhicules et des unités d’incinération.

Ces procédés qui ont été étudiés, développés, éprouvés industriellement et en cours d’application pour certains, sont les suivants :

• — traitements physico-chimique multi-étages : coagulation des colloïdes ; précipitation des métaux ; élimination des nitrites, du chrome hexavalent, des cyanures et métaux lourds, élimination des hydrocarbures, latex etc. ;
• • strippage — entraînement à l'air ou à la vapeur : élimination des hydrocarbures chlorés ;
• • adsorption : élimination des hydrocarbures chlorés, aromatiques, phénols et organiques toxiques ;
• • échange d’ions : récupération d’acide chromique, élimination des métaux lourds (Hg) ;
• • neutralisation des gaz de combustion ;
• • traitements biologiques.

La mise en œuvre de tout ou partie de ces traitements permet d’obtenir des rendements d’épuration conformes aux normes de rejets en vigueur et à venir.

Lors de la réalisation, différentes techniques originales sont employées :

• • étapes de traitement physico-chimique en ligne, en réacteur fermé,
• • décantation lamellaire,
• • flotation,
• • déshydratation sur filtre à bande pressante.

La procédure de détermination du procédé ENVI-COL-EX le mieux adapté au traitement de l’effluent à dépolluer comprend :

• — l’étude des procédés de fabrication générateurs de pollution,
• — l’analyse de l’effluent à traiter,
• — les essais de traitabilité en laboratoire et l’expression des résultats obtenus lesquels serviront de base pour les garanties de traitement,
• — les essais-pilotes en demi-grandeur ou sur site (si nécessaire),
• — l’application de l’expérience acquise dans des domaines similaires.

Cette démarche constitue l’assurance de la compatibilité des traitements choisis avec les objectifs à atteindre.