Dans un process chimique industriel utilisant de l'eau, des étapes de synthèse aux divers conditionnements, on décèle dans les effluents liquides la présence de solvants de synthèse, de sous-produits organiques ou minéraux concentrés (eaux mères) et dilués (eaux de lavage des produits ou des gaz), la présence de corps gras (acides gras) ou encore de solvants très biodégradables (alcools, AGV).
Particularité des effluents
Les effluents issus des usines chimiques se caractérisent donc par leur grande variabilité en nature et dans le temps :
- • pH très acides ou basiques des purges de laveurs de gaz ou de CIP ;
- • salinité très variable avec présence possible de sulfate ou de molécules soufrées ;
- • composition variable pour les ateliers travaillant à façon ;
- • variabilité saisonnière en production phytosanitaire par exemple ;
- • présence potentielle d'inhibiteurs ou de bactéricides ;
- • une DCO résiduelle dite dure.
Dans ce type d'environnement, les effluents devront donc être très bien caractérisés et certaines précautions prises :
- • un grand volume de stockage pour diminuer leur hétérogénéité ;
- • un bassin de sécurité en cas de besoin ;
- • deux niveaux de régulation de pH en amont et sur le digesteur ;
- • un appoint éventuel en minéraux et oligo-éléments ;
- • un appoint en micronutriments ;
- • un dimensionnement des ouvrages et une conduite prudente.
Société INDENA
La société INDENA, implantée en Touraine, produit des extraits végétaux par extraction en phase aqueuse ou solvant avec des étapes de concentration et de distillation. Avant la construction de l'installation, les effluents concentrés contenant ou non des solvants chlorés étaient détruits en centre agréé, tandis que les effluents dilués neutralisés étaient rejetés après contrôle dans le réseau d'égout urbain relié à une station biologique urbaine de grande capacité.
Un durcissement des normes de rejet et le souhait de traiter sur place certains effluents organiques biodégradables, qui devaient jusqu'alors être concentrés sur évaporateurs avant destruction hors site, ont conduit l'industriel à rechercher le procédé le mieux adapté.
Choix du procédé
Les effluents à traiter, assez facilement biodégradables, présentaient les caractéristiques énoncées dans le tableau ci-dessous. La norme de rejet la plus contraignante était [...]
[Schéma : Schéma de l'installation.]
la DCO limitée à 1 000 mg/l O₂.
En collaboration avec Proserpol et d'autres sociétés spécialisées, plusieurs voies ont été explorées :
- • la séparation en ligne des effluents concentrés et dilués à l'aide d'un analyseur en continu ;
- • les procédés biologiques aérobies de type classique, SBR ou MBR ;
- • un traitement anaérobie.
Tableau 1 : Caractérisation des effluents entrants
| Débit journalier : | 300 à 600 m³ |
| Flux DCO journalier : | 2 000 à 3 000 kg O₂ |
| Rapport DCO/DBO₅ : | 7 à 12 |
| pH : | 7 à 12 |
La séparation efficace des effluents est apparue difficile à réaliser industriellement et les procédés aérobies ont été écartés du fait de leur production de boue et de l'impossibilité de rejeter dans le milieu naturel (MBR donc exclu).
Parmi les procédés anaérobies, le choix s'est porté vers la technologie du film fixé pour sa plus grande robustesse aux chocs et aux variations de qualité des effluents. Le lit est du type vrac avec possibilité de mise en mouvement en fonction des demandes d'exploitation. La circulation est down-flow pour favoriser le contact et limiter la production de mousse pendant les phases de transition. Une finition par un procédé physico-chimique avec coagulation et aéroflottation permet le respect des normes de rejet, les boues sont centrifugées avant compostage.
Présentation du projet
La filière est résumée sur le tableau 2.
Tableau 2 : Filière de traitement
| Stockage et alimentation : | bassin de sécurité, précanalisation, tamisage, bassin de stockage (3 000 m³, 500 µm, 1 200 m³) |
| Traitement anaérobie : | méthaniseur, régulation pH |
| Traitement physico-chimique : | coagulant, flotteur, centrifugeuse |
| Circuit chaleur : | échangeur récupération, échangeur réchauffage, chaudière biogaz, torchère (200 kW, 30 Nm³/h) |
Résultats après digestion
Le bon fonctionnement de l'installation est lié à la régularité de l'alimentation et au contrôle des paramètres du procédé : pH, température, TAC, AGV et DCO résiduels. Ceci nécessite une très bonne compréhension du procédé de la part de l'opérateur.
Tableau 3 : Caractérisation des effluents sortie méthaniseur
| pH : | 6,9 à 7,3 |
| Concentration en DCO : | 800 à 1 800 mg/l O₂ |
| Rapport AGV/TAC : | 0,5 à 0,8 : 1 |
| Température : | 36,5 à 37,5 °C |
La production de biogaz couvre en théorie les besoins thermiques de l'installation, mais ne permet pas de valorisation externe.
Conclusion
Le couplage de prétraitements, comme la digestion anaérobie suivie d'un traitement physico-chimique permet dans certains cas de bien répondre aux exigences d'un rejet dans un réseau urbain adapté. Il faut retenir que l'étape anaérobie permet rarement en France d’assurer seule un niveau d'épuration correspondant aux exigences en concentration mais peut par contre répondre plus facilement en exigence de flux abattu.
Dans le milieu de la chimie ou de la synthèse pharmaceutique, un prétraitement anaérobie se révèle bien adapté si les étapes d'essais pilote en laboratoire ou sur site prennent en compte toutes les contraintes spécifiques de cette activité.
La taille des projets industriels va de 0,6 à 600 tonnes par jour de DCO entrante avec des installations d’essai de 10 litres à 100 m³ d’effluents traités par jour.
[Photo : Traitement anaérobie.]
[Photo : Schéma de l'installation.]
