Gestion des ouvrages épuratoires

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1 Page 2 Gestion des ouvrages épuratoires Types de polluants, précipitation des métaux, nouveaux types de traitements, solutions alternatives

2 Principe d une station de détoxication physico-chimique Page 3 Dilués (rinçages) telier de traitements de surface Concentrés (bains) en interne à faibles débits Cyanurés lcalins cides Chromiques En externe Destruction en centre Décyanuration Oxydant Base NaClO NaOH Mise à ph cide H 2 SO 4 Réducteur NaHSO 3 Déchromatation Bases NaOH, Ca(OH) 2 cide H 2 SO 4 Floculation Préparation du floculant Centre de stockage de résidus ultimes ou valorisation Filtre-presse Décanteur Filtre à sable Charbons actifs, Résines de finition,... Boues Post-neutralisation, uto-surveillance ph, métaux,... Source contrat DPT financé par le Fond Social Européen Rejet aqueux Techniques physico-chimiques Page 4 Déchromatation Décyanuration Coagulation Neutralisation / précipitation Floculation Décantation Filtration

3 Neutralisation / précipitation (1) Page 5 Éléments concernés insolubilisation des métaux sous forme d hydroxyde insolubilisation de certains anions par addition d un réactif adapté (servant souvent à la neutralisation) insolubilisation renforcée par utilisation de polysulfures et de borohydrures Éléments non concernés tous les éléments solubles à tous les ph (Na, Cl, K, NO3 ) Neutralisation / précipitation (2) Page 6 Le métal ou l élément est en solution Le métal est précipité sous forme d hydroxyde par la soude ou la chaux Le métal ou l élément est précipité par la chaux mais non par la soude Le métal est précipité par un carbonate mais non par la soude ou la chaux L élément est précipité par un sel de fer ou d aluminium L élément peut précipiter sous forme d hydroxyde s il est minoritaire parmi les autres métaux

4 Charbon actif Page 7 Substance microporeuse issue de matières premières carbonées ayant subi un traitement d activation (tourbe, bois, lignite ou anthracite) adsorption des substances sur la surface du charbon surface externe et surtout interne des pores du charbon surface d'adsorption varie de 600 à 1500 m2/g diamètre des pores est de l'ordre de 25 traitement de solutions diluées (concentration en composés organiques < à 1%) et ne contenant pas de sels Charbon actif Page 8 Divers traitements sont possibles Traitement discontinu par charbon actif en poudre charbon réactif mis en œuvre dans un réacteur Traitement continu sur colonne de charbon en grains nécessité de 2 à 3 colonnes utilisation du charbon actif en grains

5 Page 9 Problématiques liées aux nouveaux procédés de fabrication et/ou produits chimiques Quels problèmes apportés par les nouvelles formulations? Page 10 Utilisation de complexants pour dissolution des métaux et leur maintien en solution dans les bains complexes très stables non précipités en neutralisation et se retrouvant au rejet

6 Techniques envisageables Page 11 Les solutions utilisation d'insolubilisants spécifiques oxydation pour libérer les ions métalliques électrolyse (réduction du métal sur une cathode) résines cationiques chélatantes Insolubilisants spécifiques Page 12 Insolubilisants organiques composés cycliques comportant des radicaux soufrés métaux lourds sauf métaux trivalent complexes très peu solubles [Me] < 1 mg/l augmentation du volume de boues

7 Oxydation chimique Page 13 Dégradation des molécules organiques jusqu au stade ultime CO2 exemple de l acétone CH 3 CH 3 C O + 4 O 2 3 CO H 2 O oxydation poussée Peroxyde d hydrogène (H2O2) catalysé Fe (II) (Fenton), Cu O3 (Ozone) catalysé (recyclage du catalyseur) UV/ H2O2 catalysé O3/UV O3/H2O2 Ozone catalysé (1) Page 14 Traitement en continu relativement coûteux en investissement et exploitation essais CETIM traitement de finition de DCO destruction complexe selon nature du complexe

8 Ozone catalysé (2) Page 15 Doc. Technavox Oxydation anodique Page 16 Production de radicaux instables à l anode oxydation des molécules organiques rendements énergivores 25 h/l à environ 3 g/l de DCO, soit 540 kwh/kg de DCO à traiter Oxydation de cyanures + O 2 4 H + CNO + H 2 O CN 2 H 2 O H 2 2 OH H 2 O Me ++ Me 0

9 Résines spécifiques (1) Page 17 Échange des ions de la résine avec les ions de même signe contenus dans l effluent à traiter fixation de cations sur résines échangeuses d ions spécifiques (cationique faible) affinité marquée pour certains métaux Cu 2+ > V 2+ > Hg 2+ > Pb 2+ > Ni 2+ > Zn 2+ > Cd 2+ > Co 2+ > Fe 2+ > Be 2+ > Mn 2+ > Ca 2+ > Mg 2+ > Ba 2+ > alcalins (Na +, K + ) efficacité moindre pour les métaux trivalents l 3+, Fe 3+, Cr 3+, Co 3+ Résines spécifiques (2) Ions métalliques GENTS CHELTNTS Cu 2+ Ni 2+ Zn 2+ Cd 2+ Pb 2+ Cyanures O O O Polyacides carboxyliques cide oxalique cide tartrique cide citrique cide gluconique cide glucoronique mino-acides Glycine NT EDT () O () O () O () O () O mmoniaque N.T. mines aliphatiques Éthylène diamine Diéthylène triamine Triéthanolamine Hydroxyalkylamine N.T. cide alkylphosphoniques () N.T. Organosulfures (précipitant métaux lourds) O O O - adsorption des ions métaux en présence du complexant concerné Source : documentation Bayer () - adsorption limitée O - aucune adsorption Page 18

10 Page 19 Problématique fortes charges en DCO Bains de dégraissage, fluides d usinage Techniques de déshuilage Page 20 Les déshuileurs de surface Efficacité

11 Techniques de déshuilage Page 21 Les déshuileurs de surface Les déshuileurs à coalescence Efficacité = effluent à déshuiler B = effluent déshuilé C = phase huileuse D = boues (Doc. SEREP) Techniques de déshuilage Page 22 Fluide à déshuiler Les déshuileurs de surface Les déshuileurs à coalescence Les centrifugeuses (séparation liquide-liquide) Fluide déshuilé Phase huileuse Efficacité Boues (Doc. LF LVL)

12 Techniques de déshuilage Page 23 Les déshuileurs de surface Les déshuileurs à coalescence Les centrifugeuses (séparation liquide-liquide) Les techniques membranaires (Microfiltration, Ultrafiltration) Efficacité Epuration particulaire Page 24 Les filtres à bande

13 Epuration particulaire Page 25 Les filtres à bande Les filtres à cartouches (Doc. Domange) Epuration particulaire Page 26 Les filtres à bande Les filtres à cartouches Les filtres à poche (Doc. Domange) (Doc. mafilter)

14 Epuration particulaire Page 27 Les filtres à bande Les filtres à cartouches Les filtres à poche La centrifugation Effluent épuré Boues Centrifugeuse à débâtissage manuel Traitement par évapoconcentration Page 28 CMV PC

15 Page 29 Vers le rejet zéro Problématique lié au rejet zéro (1) Page 30 Rejet liquide nul au niveau du site recyclage des effluents après traitement physico-chimique présence de polluants métaux matières organiques sels accumulation de ces polluants dans le circuit entartrage dépôts sur les pièces

16 Problématique liée au rejet zéro (2) Page 31 Techniques d élimination de la salinité échange ionique évaporation osmose inverse Recyclage qualité de l eau recyclée association de technologies nécessaire évaporation micro-ultrafiltration osmose inverse traitement biologique Échange ionique Page 32 Exemple d application Passivation chromique

17 Échange ionique Page 33 Évaporation Page 34 Évaporation coûts d investissement élevés coûts d exploitation élevés nécessité de réduire au maximum les flux polluants et les volumes en amont rinçages cascades rinçages recyclés sur résine réduction intéressante des volumes à éliminer facteur de concentration de 10 à 30

18 Évaporation mise en œuvre Page 35 Selon taux de MES neutralisation - évaporation neutralisation, élimination MES, évaporation Stockage soude ph Évaporateur Stockage concentrat Stockage acide Réacteur neutralisation précipitation Élimination centre Réutilisation Stockage évaporat Évaporation mise en œuvre Page 36 Traitement d effluent de traitement de surface : Rejet Zéro

19 Evaporation - Limites Page 37 Qualité de l évaporat dépassements possibles DCO, HC, nitrates Nécessité de mise en œuvre d une technologie complémentaire de traitement osmose inverse traitement biologique Rejet zéro avec recyclage intégral Effluents de traitement de surface avant peinture Page 38 Déshuilage/Neutralisation Traitement biologique Evapo-concentration Traitement de finition Document HYTEC

20 Osmose inverse Page 39 Osmose inverse coûts d investissement moindre coûts d exploitation moindre absence de matières en suspension membrane spiralée sensible au colmatage microfiltration ou ultrafiltration amont impérative volume important de concentrat facteur de concentration de 2 à 5 Osmose inverse mise en œuvre Page 40

21 lternative micro - ultrafiltration tangentielle Page 41 vantages remplacement décanteur + filtration finale plus d entraînement de MES taille de floc réduite (floculation entrée déshydratation) seuils de rejet en métaux réduits (insolubilisant) Ni < 1 mg/l, Cu < 1 mg/l amélioration de l'aptitude au recyclage des effluents sur certains rinçages primaires (décapage ) Inconvénients maintenance utilisation de réactifs supplémentaires (lavage des membranes, insolubilisants) Microfiltration tangentielle mise en œuvre Page 42 ph Concentrat Stockage soude - chaux Perméat vers traitement suivant ou recyclage Stockage acide Réacteur neutralisation précipitation Floculant Membrane Filtre presse

22 Microfiltration tangentielle Page 43 Osmose inverse Page 44 Ions métalliques, complexés ou non, très bien retenus Pour un pourcentage de 90% en élimination de sels dissous exprimé en NaCl, on obtient : Cu 99 % Zn 95 à 99 % Ni 95 à 99 % CrO42 99 % Cr2O72 98 % Prétraitement indispensable (pas de chaux précipitation de gypse)

23 Osmose inverse mise en œuvre Page 45 Boucle de microfiltration Boucle d osmose inverse ph Stockage soude Stockage acide Réacteur neutralisation précipitation Floculant Stockage concentrat Stockage avant redistribution Élimination centre Limite des techniques d évaporation - osmose inverse Page 46 Évaporation coût implique un dimensionnement hydraulique minimum mise en place de techniques de réduction à la source (rinçages morts, recyclage à la source ) Osmose inverse facteur de concentration faible volume de concentrat important à envoyer en centre Combinaison des deux techniques

24 Évaporation - osmose inverse combinaison des techniques Page 47 ph Boucle de microfiltration Boucle d osmose inverse Stockage soude Stockage acide Réacteur neutralisation précipitation Floculant Concentrat osmose Stockage avant redistribution Évaporateur Élimination centre Stockage concentrat Page 48 Merci de votre attention Jérôme KIRMNN CETIM Pôle PID Consultant : : jerome.kirmann@cetim.fr Patricia SIRE CETIM Pôle PID Consultant : : patricia.sire@cetim.fr

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