Des procédés au service de l'environnement. Traitement des eaux usées et des effluents industriels

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1 Des procédés au service de l'environnement Traitement des eaux usées et des effluents industriels

2 BIOX : Du dopage des stations d'épuration biologique à l'élimination du H2S dans les conduites d'eaux usées BIOX : De l oxygène pur pour le traitement des eaux Ce procédé très simple à installer, dédié aux stations d'épuration biologique collectives et industrielles (agroalimentaire, pharmacie, etc.) a fait les preuves de son efficacité. Il permet de réaliser une économie à deux niveaux : Il évite la construction d'ouvrages supplémentaires lorsque la station fonctionnant à partir de l'oxygène de l'air souffre d'une surcharge journalière, saisonnière ou permanente. Il augmente très sensiblement la capacité de traitement. Le potentiel de performance d un bioréacteur à membrane peut seulement être entièrement exploité si une injection en oxygène est installée. Messer a développé un système d injection d oxygène spécialement conçu avec lequel un taux de dissolution en oxygène élevé peut être réalisé de façon économique malgré la viscosité élevée du mélange des eaux usées et des boues épuratrices. En comparaison directe, dans un bioréacteur à membrane, le système atteint une capacité de dissolution 2,5 fois supérieure avec 2,5 fois moins de consommation d énergie par rapport à l injection d air. Dans le cas des bioréacteurs sous pression, les économies d énergie sont bien plus importantes. D'autre part, il permet : BIOX-N : Traitement de l azote Une réduction des coûts énergétiques liés à l aération ; Une flexibilité du procédé ; La réduction des phénomènes de moussage en surface des bassins ; Une forte diminution des émissions de COV et des odeurs. Cette extension du procédé BIOX connaît un grand succès : elle permet d'intégrer une étape de dénitrification sans modification des ouvrages existants. L'augmentation de la capacité d'oxygénation réalisée par l'apport d'oxygène pur assure la nitrification dans un volume réduit et rend possible l'utilisation d'une partie du bassin pour effectuer la dénitrification. Dans certains cas, les phases de nitrification et dénitrification sont réalisées séquentiellement dans le même bassin. Cas des bioréacteurs à membranes L épuration des eaux usées par bioréacteurs à membrane présente l intérêt de rejeter une eau de très bonne qualité pouvant être souvent réutilisée. Les concentrations en biomasse dans ces installations très compactes sont régulièrement 3 à 8 fois plus importantes que celles rencontrées dans les systèmes classiques. Technologie à membrane Biologie - taux élevé de boue Filtration Eaux usées Eaux usées épurées Injection d'oxygène Recyclage de la boue Traitement des boues Fig. 1 : Schéma de fonctionnement d'un bioréacteur à membrane équipé d'une injection d'oxygène pur

3 Dénitrification Nitrification Ajout d'o2 Décantation finale Ajout d'o2 Décantation préliminaire Boue activée Fig. 2 : Exemple de schéma de fonctionnement du système BIOX-N Systèmes d injection d oxygène pur Le choix du système d injection ou d une combinaison de systèmes dépend largement de l application et des circonstances locales. Les paramètres importants sont, par exemple, la géométrie et la disponibilité du bassin et le coût de l énergie électrique locale. BIOX-T : Traitement d'h2s Le manque d'air et le fonctionnement discontinu sont à l'origine de l'état anaérobie des conduites d'eau usées. Cet état génère la formation d'hydrogène (H2S) qui entraîne l'émission d'odeurs nauséabondes et la corrosion des tuyauteries, un danger d'intoxication. Messer propose deux méthodes d'injection : La solution Messer : un apport d'oxygène sous pression. L'oxygène est fourni sous sa forme liquide par camion citerne puis dépoté dans un réservoir isolé sous vide. Si le besoin est peu important, c'est la livraison de bouteilles qui sera adoptée. Un vaporiseur atmosphérique transforme l'oxygène liquide stocké à environ -183 C en oxygène gazeux. Un système assure l'injection de l'oxygène dans la conduite et permet de rétablir des conditions de fonctionnement aérobies ou anoxiques. Les taux d'abattement de l'hydrogène sulfuré peuvent dépasser 95 %. Par bullage en fond de bassin au moyen de tuyaux souples perforés (sans aucune consommation d'énergie supplémentaire) ; Par injecteur de type Venturi pour les bassins de faible hauteur. L'installation d'injection est montée sur châssis directement positionné au fond du bassin. Elle comprend une pompe immergée et un éjecteur Venturi qui assure une dissolution optimisée de l'oxygène. La boue activée mise en contact avec l'oxygène est réinjectée dans le bassin au travers de diffuseurs de mélange. Fig. 3 : Système d'injection d'oxygène pur - tuyaux perforés (à gauche), injecteur Venturi (à droite)

4 Ozone : Oxydation et désinfection L ozone : un gaz très réactif L ozonation des eaux résiduaires ou des effluents industriels est une opération permettant la dégradation de micropolluants organiques et minéraux, la destruction de composés toxiques, la transformation de produits peu biodégradables et la désinfection. L ozone, gaz produit sur site car très instable, est un oxydant et un désinfectant très puissant. La production d ozone en quantité industrielle est réalisée par un ozoneur grâce à des décharges électriques opérées dans un gaz sec contenant de l oxygène. L alimentation du générateur d ozone par de l oxygène pur présente plusieurs intérêts : Un gain énergétique (consommation moyenne : 10 kwh/kg O3) ; Une concentration massique de 6 à 16 % d ozone ; Une installation plus petite et plus simple : - pas de compresseur ni de sécheur d air, - ozoneur et destructeur d ozone plus compacts ; Une maintenance allégée ; Utilisation d un gaz pur sans impureté. Fig. 4 : Générateur d'ozone Les applications de l ozonation Placée en amont d un traitement biologique, l ozonation permet l augmentation de la biodégradabilité des effluents. La DCO dure est oxydée par l ozone en molécules assimilables par les bactéries. Dans les eaux usées d une usine de cellulose, le ratio DCO/DBO dans l effluent a été réduit de 8 à 3 grâce à l ozonation. La performance d épuration de la filière complète en DCO a ainsi été augmentée de 45% à plus de 80%. Dans l industrie textile, l étape de décoloration des eaux peut s opérer par ozonation des effluents. L ozonation peut également être utilisée pour le traitement des lixiviats de décharges. Dans les secteurs pharmaceutiques, l ozonation des effluents est utilisé principalement pour la désinfection et la désactivation des organismes pathogènes ou des virus. Cas de la réutilisation d eau après traitement Si, pour des raisons économiques et écologiques, l eau épurée est recyclée, la contamination organique de l eau peut entraîner un développement bactérien. Dans ce cas, l ozone est le biocide de choix, non seulement il ne produit pas de salinité (chlore) mais, même à un dosage relativement faible, il est une barrière bactéricide et virulicide.

5 Neutralisation et régulation de ph par injection de CO2 Neutralisation de ph par injection de CO2 Les effluents des industries utilisant de la soude, de la chaux, de la potasse ou un carbonate alcalin sont très souvent basiques et doivent être neutralisés avant rejet. Les acides forts utilisés traditionnellement (acide sulfurique ou chlorhydrique) sont naturellement agressifs et présentent de nombreux inconvénients : Une manipulation dangereuse ; Des émanations de vapeurs nocives ; Une usure prématurée des matériels ; Une mauvaise maîtrise du ph ; Un risque de sur-acidification ; Des rejets de sulfates ou de chlorures. Aperçu des avantages Sécurité du personnel et des équipements : - Pas de risque lié à l'utilisation d'acide fort ; - Pas de corrosion ; - Pas de vapeurs nocives. Fiabilité du traitement : - Régulation très précise ; - Augmentation de la valeur de consigne ; - Pas de sur-acidification. Procédé écologique : - Pas de rejets de chlorures ou de sulfates. Le CO2 dans l'eau forme l'acide carbonique (H2CO3). Comme illustré sur la figure, cet acide faible présente une courbe de neutralisation en pente douce en comparaison à celle d un acide fort. L utilisation du CO2 permet une régulation très précise du ph et optimise la quantité d'acide injectée. De plus, l'utilisation du CO2 évite l'ajout de chlorures ou de sulfates dans l'effluent et supprime les risques liés à la sur-acidification. Ce produit, stocké sous forme liquide ou gazeuse, ne nécessite aucune manipulation et offre un grand confort d'utilisation. Les risques liés à la manipulation d'acides forts et aux dégagements de vapeurs nocives ainsi que les risques de corrosion des équipements sont supprimés. La durée de vie des matériels est ainsi augmentée. Phase I Phase II Phase III Acide fort Fig. 6 : Exemple d'installation Neutralbox Systèmes d injection Grâce à une large gamme de moyens d'injection et de dissolution de CO2 conçus pour les différentes configurations, ce procédé s'adapte à tout type de bassins ou de cuves existantes. Le CO2 peut être injecté sous forme gazeuse, bullage ou injection en ligne mais aussi sous forme liquide pour les installations plus importantes (Neutralbox ). La neutralisation au CO2 a déjà été utilisée dans les branches industrielles suivantes : Zone de ph autorisée Consommation CO2 Fig. 5 : Comparaison des courbes de neutralisation par injection de CO2 ou d'acide fort Boissons, Agroalimentaire, Industrie du papier et de la cellulose, Traitement de surface, Métallurgie, Industrie du textile et du cuir, Chimie, Pharmacie, Centrales thermiques, Blanchisseries.

6 Lutte contre le tartre Entartrage et légionelles dans les circuits de refroidissement De nombreux processus industriels (sidérurgie, plasturgie, automobile, centrales électriques, industries chimiques, verreries, etc) nécessitent un refroidissement permanent et fiable. L eau est régulièrement utilisée comme source froide capable d évacuer cette chaleur. Un traitement de l eau est nécessaire pour éviter les problèmes d entartrage et de développement bactérien comme les légionelles. Une solution simple : le CO2 Une solution simple pour empêcher l entartrage consiste à exploiter l installation dans des conditions où le tartre est sous forme soluble. Ceci peut être réalisé en maîtrisant le ph grâce à une injection de CO2. Le CO2, dissous dans l'eau forme l'acide carbonique (H2CO3) qui diminue le ph. Ce procédé permet une régulation très précise du ph et optimise la quantité d'acide injectée. De plus, l'utilisation du CO2 évite l'ajout de chlorures ou de sulfates (comme lors de l utilisation d acide sulfurique ou chlorhydrique) dans l eau et supprime les risques liés à la suracidification ou à la concentration de sels dans le circuit. Fig. 7 : Tours aéroréfrigérantes L eau contient naturellement du calcium. Ce composé peut précipiter dans certaines conditions de température, de ph ou de concentration. Il forme alors du carbonate de calcium CaCO3 appelé tartre qui se dépose sur les parois du circuit de refroidissement. L accumulation de dépôts réduit le rendement d échange thermique, peut entraîner des problèmes de corrosion et favorise le développement bactérien. Fig. 9 : Mise au point par nos spécialistes Matériel simple et automatisé Le CO2, stocké sous forme liquide ou gazeuse, ne nécessite aucune manipulation et offre un grand confort d'utilisation. L optimisation du procédé est garantie par une régulation fine du débit CO2 injecté en fonction de la qualité de l eau du circuit traité. Aperçu des avantages Sécurité du personnel et des équipements : - Pas de risque lié à l'utilisation d acide fort ; - Pas de corrosion ; - Pas de vapeurs nocives Fig. 8 : Canalisation entartrée Fiabilité du traitement : - Régulation très précise ; - Pas de sur-acidification ; - Pas de concentration de sels (sulfates, chlorures)

7 Le service Messer France Environnement : une équipe dédiée Compétence, fiabilité, innovation, rapidité. Grâce à des interlocuteurs formés en permanence sur les dernières technologies, la proximité de notre réseau, l adaptation des équipements à vos besoins, Messer France reste toujours proche de vous et trouve des solutions à vos mesures. Messer fournit non seulement les gaz mais propose également les services, qui vont de la consultation à la conception de l équipement, l installation et l assistance. Une équipe de spécialistes dédiée au procédé lié à l environnement est à votre écoute. La production : fiable et novatrice Qu il s agisse d unités de production de CO2, de gaz de l air, d acétylène, de conditionnement de gaz industriels ou de haute pureté, Messer France investit sans cesse dans de nouvelles technologies. Ainsi, nos sites de production sont tous équipés de systèmes de remplissage automatisés et de traçabilité de bouteilles, sans équivalent dans le métier des gaz. De plus, nous disposons de la plus grande source de CO2 dans le Sud de la France, à Lavéra. Fig. 12 : Usine de production Fig. 10 : Audit réalisé par des spécialistes Un centre d essais et de développement Le centre européen de développement des applications des gaz du Groupe Messer se situe à Mitry-Mory (77). Il est votre première adresse pour les applications innovantes dans les industries agroalimentaire, pharmaceutique, biotechnologique et environnementale. Ce centre crée de nouveaux produits en collaboration avec des entreprises partenaires dans le cadre d une relation équitable. Fig. 11 : Livraison fiable et traçabilité Pour de plus amples informations, n hésitez pas à contacter un de nos spécialistes ou à visiter notre site internet : Equipe Environnement : Tél. : +33 (0) Fax. : +33 (0)

8 Nous sommes là où sont nos clients Messer France se rapproche de vous avec son réseau de plus de 300 distributeurs sur le territoire français et des filiales dans le monde entier. Siège social 25 rue Auguste Blanche Puteaux Cedex Agences : Ouest-Centre 21 route du Plessis Bouchet Saint Herblain Est Zone Industrielle de Furst rue Philippe Consigny Folschviller 7 place de l'ancienne Douane Colmar Normandie ZI Ouest Rue du Poirier Carpiquet Rhônes Alpes - Provence Côte d'azur ZI de Lafayette Saint Georges d'esperanche 63 rue de Lenche ZI Les Paluds Aubagne Sud-Ouest ZA La Mouline Rue des Frères Lumière Carbon-Blanc Ile de France ZI de Mitry Compans 32 rue Denis Papin Mitry-Mory Nord Rue Jules Verne CRT Fretin Cedex Document non contractuel susceptible de modification sans préavis Parution septembre 2009 Réf. : FR1.404 Messer France S.A.S. 25, rue Auguste Blanche Puteaux Cedex Tel Fax info@messer.fr