Traitements des eaux industrielles

Introduction

Les eaux industrielles et leurs traitements sont désormais placé au cœur des préoccupations environnementales auxquelles sont confrontés les industriels.
De l'entrée, au rejet des eaux industrielles en passant par le traitement pour l'obtention d'eau de process, les contraintes réglementaires sont nombreuses. Cela implique de nombreuses recherches de solutions de la part des industriels, afin de limiter l'impact sur l'environnement ainsi que leurs coûts.


Qu'appelle-t-ont « eaux industrielles » ?

On appelle « eau industrielle », l'eau résiduaire qui provient des différents usages industriels. Les caractéristiques de ces eaux industrielles sont extrêmement variables et directement liées au type d'industrie, en fonction leurs caractéristiques, elles peuvent être envoyées au réseau des eaux pluviales ou des eaux usées (contrôle de la qualité par le laboratoire de la station d'épuration).

Pour leurs besoins en eau, les industries s'approvisionnent de deux façons, à savoir via le réseau public d'eau potable, ou bien directement par prélèvement direct en surface ou dans les nappes phréatiques. Cette eau est appelé « eau brute ».

On distingue quatre types d'eau utilisés pour l'industrie qui vont dépendre des usages et des traitements effectués :
•  L'eau industrielle : cette eau est destinée à des fins n’exigeant pas une qualité élevée de l'eau, comme pour des usages thermiques. Elle a subit peu de traitements, tels que la préfiltration ou la décarbonnisation.
•  L'eau de process : cette eau occupe une place intermédiaire entre l'eau industrielle et l 'eau potable. Elle a subit des traitements plus poussés que ceux des eaux industrielles, notamment la clarification, la filtration, la chloration ou encore la neutralisation.
•  L'eau potable : cette eau est utilisée dans le processus de production lorsqu'elle est en contact avec des denrées alimentaires.
•  L'eau de process « ultra-pure » : cette dernière subit des traitements spécifiques et plus poussés que ceux de potabilisation. Elle répond notamment aux exigences de certaines activités industrielles comme la chimie et la pharmacie. En revanche, il n'est que peu utilisé pour le secteur agroalimentaire.


Le cycle de l'eau dans l'usine


Le cycle de l'eau est constitué de différentes étapes. Que ce soit à l'entrée de l'usine ou à la sortie, ou encore dans les différents procédés de fabrication, les eaux industrielles doivent être d'une certaine qualité.

L’eau qui entre dans l’usine, appelée eau de procédé, doit avoir une certaine qualité suivant le process dans lequel elle sera utilisée. Celle qui en sort doit aussi disposer de certaines qualités dans le respect de la réglementation et des conventions passées avec les stations d’épurations locales. Tout l’enjeu consiste donc à limiter les besoins en eau industrielle dans les procédés, pour ensuite limiter les rejets.


Les réglementations en vigueur et la norme ISO 14046

Le secteur de l'eau est l'un des plus concernés par les défis socio-économiques et environnementaux actuels. De nombreuses réglementation émanent de cette conjoncture, ce qui contraint les entreprises à innover et à rechercher des solutions leurs permettant de gérer au mieux leur consommation en eau, ainsi que l'impact environnemental.

Les réglementations européennes en matière d'eaux industrielles :
•  Directive traitement des eaux résiduelles urbaines (1991) : normes pour les équipements de collecte et de traitement des eaux à mettre en place progressivement.
•  Directive eau potable (1998) : exigences de qualité minimale à respecter pour les eaux destinées à la consommation humaine.
•  Directive cadre sur l'eau : atteindre un bon état écologique des eaux et des milieux aquatiques d'ici 2015.
•  Directive eau de baignade de 2006


Conditions de raccordement pour le déversement des eaux industrielles usées

Le raccordement des établissements déversant des eaux industrielles au réseau d'Assainissement collectif public n'est pas obligatoire.

Toutefois ceux-ci peuvent être autorisés à déverser leurs eaux industrielles au réseau public d'Assainissement collectif selon les normes en vigueur, dans la mesure où ces déversements sont compatibles avec les conditions générales d'admissibilité suivantes :
•  Etre dans un rapport DCO inférieur ou égale à 2,5 DBO5
•  Etre neutralisées à un Ph entre 5,5 et 9,5 ;
•  Etre ramenés à une température inférieure ou égale à 35°C ;
•  Ne pas contenir des composés hydrocilés, ni leurs dérivés habogènes ;
•  Etre débarrassés de matières flottantes, déposables ou précipitables susceptibles, directement ou indirectement, après mélange avec d'autres effluents, d'entraver le bon fonctionnement des ouvrages ou de développer des gaz nuisibles pouvant incommoder les égoutiers dans leur travail ;
•  Ne pas contenir plus de 2000 mg/l de matières en suspension (MES) ;
•  Présenter une concentration en matières organiques telle que la teneur en azote total du liquide n'excède pas 150 mg/l si on l'exprime en azote élémentaire, ou 200 mg/l si on l'exprime en ions ammonium ;
•  Ne pas renfermer de substances capables d'entraîner :
la destruction de la vie bactérienne des stations d'épuration,
la destruction de la vie aquatique sous toutes ses formes à l'aval des points de déversement des collecteurs publics dans les fleuves, cours d'eau ou canaux...
 

La norme ISO 14 046 ou « Empreinte Eau »

La norme ISO 14 046 a pour objectif d'évaluer l'eau industrielle consommée directement et indirectement lors de la production d'un bien ou d'un service. Initialement appliquée pour les Etats, l'empreinte eau a rapidement été transposée aux entreprises. La finalité de cette norme est de définir au niveau international les règles pour évaluer l'empreinte eau d'un produit ou service, depuis l'extraction des matières qui le composent jusqu'à son élimination. A terme, il s'agit d'identifier les possibilités de réduire cette empreinte en favorisant une utilisation rationnelle et une gestion efficace des eaux industrielles.

Actuellement, il n’existe aucune norme internationale relative à la consommation d'eau. La norme ISO 14 046 comprend des outils de mesure de la consommation d'eau, ainsi que les meilleurs processus et pratiques de l'industrie. En outre, elle contribuera à mieux cerner les impacts environnementaux relatifs à l'eau, à les évaluer et identifier les possibilités de les réduire. Cette norme est un outil pour agir sur la gestion de l'eau au niveau local, régional et mondial.


Les techniques de traitements des eaux industrielles

Dans tous les secteurs de l'industrie, des techniques permettant de récupérer efficacement les denrées qu'elles contiennent se démocratisent.
Le premier bien qui peut être obtenu à partir d'une eau industrielle usée, c'est l'eau propre.
Certains industriels poussent le recyclage de l'eau vers le « zéro rejet » en utilisant notamment les technologies membranaires. L'ultrafiltration et l'osmose inverse piègent respectivement les particules micrométriques en suspension et les sels dissous.

Tableau récapitulatif des polluants des eaux industrielles et de leurs origines :

Polluants Origine
Métaux Traitement et anodisation métaux
Cyanures Dégraissage, gravure, traitement thermique
Dérives organo halogènes Huiles, solvants, peintures
Fluorures Polissage, passivation des métaux
Matières en suspension Hydroxydes métalliques
Matières organiques Solvants, huiles, graisses agro alimentaire
Matières phosphorées Décapage et gravure
Molécules chimiques Pharmacie et laboratoire

Il existe de nombreuses méthodes de traitement des eaux industrielles adaptés à chaque polluant et à chaque usage. On a pu déterminer trois grandes familles de traitement de ces eaux industrielles :
•  le traitement des eaux industrielles de process : par adoucissement, osmose inverse, déminéralisation, traitement des eaux industrielles de refroidissement
•  les traitement des effluents industriels : par bio réacteur à membranes, boue activée, méthanisation, traitement des huiles et des graisses, recyclage
•  traitement des boues industrielles : épaississement, déshydratation, digestion, valorisation matière énergétique

Le traitement des eaux industrielles débute toujours par une analyse de l'effluent concerné afin d'en découvrir les caractéristiques et les polluants pour adapter le traitement à ses spécificités.

Néanmoins, plusieurs étapes sont nécessaires :
•  le pré-traitement ; en général physique ou physico-chimique
•  le traitement primaire ; physico-chimique
•  le traitement secondaire ; épuration chimique ou biologique
•  le traitement tertiaire ; traitement de finition physique ou biologique
•  le traitement des boues; évacuation à la décharge, valorisation ou incinération

Traitement physique   Traitement chimique   Purification
Décantation   Neutralisation   Absorption
Filtration   Précipitation   Ultra Violet
Flottation   Coagulation   Microfiltration
Sédimentation   Floculation   Ultra filtration
Evaporation   Extraction   Nonofiltration
Dégazage       Osmose inversé


Dossier « Eaux pures et ultrapures : traitements et usages »

« La qualité des eaux pures et ultrapures est spécifiée par leur teneur limite en une longue liste d'éléments chimiques et microbiologiques dont l'importance relative dépend de l'usage qui en est fait. Les plus exigeants sont les professionnels de l'électronique, de la santé, de la pharmacie et de l'agro-alimentaire. Plusieurs procédés et techniques s'offrent à eux pour garantir ces qualités dont le choix puis l'exploitation, complexes, imposent compétence et rigueur.
Les propriétés physiques et chimiques de l'eau en font un fluide d'usage universel dans les activités humaines. Selon les besoins, elle est une matière première, un fluide caloporteur (chauffage et refroidissement), un liquide de lavage et un solvant d'extraction. Ses applications industrielles dépendent très directement de son degré de pureté.
Ses usages les plus exigeants sont ceux qui requièrent les concentrations les plus faibles en une série de substances qui s'y trouvent, naturellement ou après usage, en suspension et/ou dissoutes. L'eau est alors dite pure ou ultrapure. Selon son origine, une eau fait l'objet d'une relative diversité de procédés de traitement qui lui confèrent le degré de pureté requis. »

Publié le 1er Janvier 2012 / Salles Propres
http://www.processpropre.fr/Archives-article/Fiche/950/Eaux-pures-et-ultrapures-%253A-traitements-et-usages



Le recyclage des eaux industrielles

L’eau constitue souvent un élément essentiel à la production industrielle. Dans un contexte de raréfaction de la ressource et de durcissement de la législation, de nombreuses entreprises cherchent donc à développer le recyclage de leurs eaux industrielles.

Ces dernières peuvent être réutilisées dans les chaudières et les tours de refroidissement, ou comme eau de lavage, de nettoyage ou de process. Le recyclage permet à la fois d’économiser les ressources en amont, mais aussi de diminuer le volume des rejets dans l’environnement.

Pour les industriels, réutiliser les eaux usées peut permettre d’augmenter leur capacité de production sans avoir à installer une capacité supplémentaire de traitement des effluents et, dans certains cas, de récupérer des matières premières diluées dans les effluents.

Le tableau ce dessous dresse les avantages et les inconvénients liés au recyclage
Avantages :
- Baisse de la consommation en eau
- Diminution des coûts de prétraitement
- Baisse des coûts de rejet
- Moins de recours en eau brute
- Adéquation avec les normes de rejet
- Bonne image « Image Verte »
Inconvénients :
- Coût d'investissement important
- Coût d'exploitation important
- Traitement de mise en œuvre complexe
- Stabilité des rejets

Enquête : « Le recyclage de l'eau séduit l’industrie »

« Solvay à Dombasles, STMicroelectronics à Tours, Rémond à Longvic... Le point commun entre ces sites industriels ? Le « re-use », autrement dit la réutilisation de l'eau issue de l'usine et des ses procédés. Une alternative qui séduit de plus en plus l'industrie. Et pas pour des volumes mineurs.

Sur son site de Dombasle (Meurthe-et-Moselle), le chimiste belge Solvay a ainsi prévu d'économiser 30 % de sa consommation d'eau en 2007 et 85 % en 2009. Il projette aussi de récupérer les eaux mères de la fabrication de PVC en suspension pour les réutiliser dans le process. Un système en cours de test sur six de ses sites. Quant à l'usine de fabrication de « discrets » (composants électroniques de puissance) de STMicroelectronics, à Tours (Indre-et-Loire), elle réutilise 33 % de ses eaux et devrait passer à un taux de 50 % l'année prochaine »

Publié le 27 novembre 2003 / Usine Nouvelle
http://www.usinenouvelle.com/article/le-recyclage-de-l-eau-seduit-l-industrie.N113509



Focus : Spécificités du secteur Pharmaceutique et Agroalimentaire

Dossier sur la gestion des eaux industrielles dans le secteur agroalimentaire.
« Assurer la sécurité sanitaire des produits transformés est au cœur des préoccupations des industries agroalimentaires. Tout en minimisant les coûts et l’impact environnemental, les industriels doivent mettre en place des procédures de nettoyage efficaces de leurs équipements. Des scientifiques de l’INRA de Lille et de l’université de Nantes travaillent sur le sujet avec pour objectif final de limiter la consommation d’eau et les rejets dans les procédés de nettoyage pour répondre à des critères de qualité, de flexibilité, de santé, et de respect de l’environnement. »

Dossier publié en Février 2012 / INRA
http://www.h2o.net/magazine/infrastructures-agriculture-et-environnement/eau-aliments-procedes.htm


Dossier « Les exigences des différentes pharmacopées en matière d'eau pharmaceutique »
« Comme tous les acteurs économiques majeurs, les laboratoires pharmaceutiques utilisent les ressources naturelles en eau. Pourtant, comparés à d'autres secteurs d'activité, ils demeurent de petits consommateurs à l'échelle industrielle et s'efforcent même de réduire toujours plus leur consommation. Ils sont cependant contraints à l'emploi des traitements les plus poussés de leurs eaux de process pour les besoins de leur production. Ceci est la conséquence d'un cadre réglementaire strict régissant leurs activités et leur imposant une qualité d'eau très élevée si elle entre en contact direct ou indirect avec le produit fini. L'industriel de la pharmacie n'a d'autre alternative que de répondre aux exigences des Bonnes pratiques de fabrication et des pharmacopées, y compris dans le choix de son système de production d'eau. Mais malgré ces prescriptions réglementaires, les laboratoires peuvent se trouver en difficulté face à l'offre des filières de traitement proposées pour atteindre la qualité d'eau requise pour leurs besoins. L'ingénierie du traitement des eaux à usage pharmaceutique relève indéniablement d'une expertise. Toutefois, les grands principes de conception des systèmes de production peuvent être exposés au regard de la qualité d'eau attendue. »

Publié le 1 janvier 2012 / Salles Propres
http://www.processpropre.fr/Archives-article/Fiche/954/Les-exigences-des-differentes-pharmacopees-en-matiere-d-eau-pharmaceutique



Lexique de l'eau

Chloration : purification de l'eau par le chlore.

Clarification : procédé de traitement des eaux consistant à séparer par décantation l'eau épurée, des boues (ou résidus secondaires) issus de la dégradation des matières organiques.

Coagulation : procédé utilisé en traitement de l'eau, permettant de réduire les charges négatives portées par les particules en suspension dans l'eau. Pour ce faire, on utilise un coagulant.

Décantation : procédé physique de séparation des matières en suspension dans un liquide. La décantation utilise le principe de pesanteur pour rassembler et pour collecter au fond d'un réservoir appelé le décanteur, les matières.

Décarbonnisation : c'est l’élimination des carbonates du sol ou de l’eau, par des précipitations acides (dioxyde de carbone, sol acide, pluie acide) ou par des procédés d’adoucissement de l’eau.

Dégazage : libération mécanique des gaz dissous de l'eau (comme le gaz carbonique) par l'agitation de celle-ci ce qui augmente la surface de contact entre l'air et l'eau.

Eaux industrielles : eau qui provient des différents usages industriels.

Filtration : action de passage d'un fluide, notamment de l'eau, à travers un filtre, corps poreux à la traversée duquel le fluide est débarrassé des particules solides qui s'y trouvent en suspension.

Floculation : procédé d'épuration consistant à rassembler en flocons les impuretés en
suspension dans un liquide.

Flottation : procédé physique de séparation des matières en suspension dans un liquide. La décantation utilise le principe de pesanteur pour rassembler et pour collecter au fond d'un réservoir appelé le décanteur, les matières.

Neutralisation : la neutralisation d'un effluent consiste à ramener son pH (par acidification ou par alcalinisation) à une valeur fixée en fonction des besoins. En effet, suivant l'utilisation de l'effluent la valeur du pH peut sensiblement varier.

Osmose inversée : l’osmose inversée est un système de purification de l'eau contenant des matières en solution par un système de filtrage très fin qui ne laisse passer que les molécules d'eau.

Potabilisation : le traitement par potabilisation de l'eau consiste à faire subir à l'eau un traitement visant à la rendre potable. Pour être consommée par l'homme, l'eau doit subir un traitement spécifique. L'eau brute provient généralement des nappes d'eau souterraines ou des cours d'eau, et est ensuite acheminée vers les usines de traitement des eaux potable.

STEU/STEP : Station d'épuration des eaux usées (STEP)
Installation permettant la dépollution des eaux usées urbaines domestiques. Après accord certaines entreprises peuvent se raccorder à ce réseau.
Mais cela peut poser problème :
- Le passage en STEP des effluents non domestiques peut parfois être inefficace pour le traitement de certaines pollutions caractéristiques qu'ils entraînent. C’est notamment le cas pour les micro polluants organiques et minéraux : le milieu naturel est aussi pollué en aval que s'il n'y avait pas eu de passage en STEP et cela génère un problème de valorisation des boues. Par contre, les capacités de traitement des STEP sont par exemple adaptées aux effluents du secteur agroalimentaire.
- Les pollutions industrielles peuvent entraîner des risques pour la santé des travailleurs exposés aux effluents (en réseau ou en STEP), ainsi que des risques de dégradation des réseaux d'assainissement.

Ultrafiltration : l’ultrafiltration est une technique de séparation des éléments contenus dans un liquide. Elle utilise des membranes semi-perméables dont le diamètre des pores est compris entre 0,001 et 0,1 micromètre.


Organismes Professionnels

Union nationale des Industries et Entreprises et entreprises de l'eau et de l'environnement (UIE) :
L'UIE rassemble 9 syndicats de spécialités qui interviennent au niveau du cycle de l'eau depuis le captage de l'eau jusqu'à son rejet dans le milieu naturel. L'UIE a, aujourd'hui, 5 missions principales :
Valoriser la filière, dans son ensemble et au travers de chacune des spécialités et des entreprises qui la composent, en France et à l'étranger,
Diffuser des savoir-faire, des techniques, des technologies, des modèles organisationnels et financiers, des principes de fonctionnement et des signes de reconnaissance du professionnalisme de ce que l’on peut désigner par "l’école française de l’eau",
Adhérer en tant qu'Union de Spécialités, à la Fédération Nationale des Travaux Publics (FNTP),
Participer à toutes les actions professionnelles engagées à l’échelon national et international,
Contribuer à l'élaboration des textes qui régissent l'activité des Entreprises de sa spécialité en France et dans la Communauté Européenne.
www.eau-entreprises.org

L'Office International de l'Eau (OIEAU) :
Cette association a développé une offre de formations répondant à l’objectif de renforcement des compétences des acteurs du traitement, de la préservation et de la gestion de l’eau, ressource de plus en plus sollicitée et fragilisée. L'OIEAU contribue également à la diffusion et au partage d'informations et d'outils spécifiques entre les acteurs de l'eau.
www.oieau.fr

Syndicat des Industriels des Equipements du Traitement de l’eau (SIET) :
Cette association rassemblant les industriels et les prestataires de service exerçant une activité d’équipementier du traitement et de l’analyse de l’eau.
www.siet-info.com

Syndicat National des entreprises du Traitement de l’eau (SYNTEAU) :
Il rassemble des entreprises de toutes tailles spécialisées dans la conception et la construction d’installations de traitement de l’eau. Il fédère également ses adhérents autour de projets communs et assure leur représentation auprès des institutions publiques et privées, tant aux niveaux français qu’européen.
www.synteau.com

Les Agences de l'Eau :
Les six agences de l'eau interviennent sur trois grands domaines qui sont la lutte contre la pollution, la préservation et la gestion de la ressource en eau, et le soutien à la connaissance et à la coopération des acteurs de l'eau.
www.lesagencesdeleau.fr


Sources

www.cgslb-wallonie.be
www.oneabf.com
www.dictionnaire-environnement.com
www.techniques-ingenieur.fr
www.traitementdeseaux.fr
www.rife-wll.net
www.h2o.net
www.mediadico.com
www.emse.fr
www.franceenvironnement.com
www.futura-sciences.com
www.techno-sciences.net
www.actu-environnement.com
www.processpropre.fr
www.usinenouvelle.com
www.larousse.fr
Le guide de l'eau


Water Class Factory

Water Class Factory est le premier événement dédié à la performance de la gestion et du traitement de l'eau industrielle.

Au sein d'un environnement professionnel de qualité, experts et industriels pourront échanger autour de sujets communs liés au management, au traitement et au recyclage de l'eau dans l'usine.

Grâce à un parcours personnalisé d'ateliers, de conférences et de rendez-vous experts, les industriels obtiendront des réponses concrètes à leurs projets de modernisation et de performance de leurs processus industriels.