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SUJET DE STAGE
"Rendement de la station surle traitement des huileux"
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Remerciements _____________________________________________________________5Introduction _______________________________________________________________6
I. LA SIDÉRURGIE DE L’ACIER _________7
1.1 LE PASSAGE DES MATIERES PREMIERES A L’ACIER LIQUIDE _____81.2 LE PASSAGE DE L’ACIER LIQUIDE AUX DEMI-PRODUITS - LESPROCEDES DE COULEE. ________________________________________________91.3 LE PASSAGE DES DEMI-PRODUITS AUX PRODUITS FINIS - LELAMINAGE____________________________________________________________10
II. LE GROUPE USINOR _______________________11
2.1 HISTORIQUE ____________________________________________________132.2 LA STRUCTURE ET LES ACTIVITES DU GROUPE __________________142.3 EFFECTIF MOYEN DU GROUPE USINOR __________________________162.4 LES STRATEGIES DE SA PERFORMANCE _________________________172.5 USINOR ET L’ENVIRONNEMENT _________________________________172.6 LA SOCIETE SOLLAC ____________________________________________18
2.6.1 Fiche d’identité____________________________________________________192.6.2 Chiffre d’affaires __________________________________________________192.6.3 Activités et implantation_____________________________________________19
2.7 SOLLAC MONTATAIRE __________________________________________202.7.1 Historique ________________________________________________________202.7.2 Situation géographique ______________________________________________212.7.3 Ses activités ______________________________________________________22
2.8 SERVICES CENTRAUX ___________________________________________232.8.1 Energie et Environnement ___________________________________________232.8.2 Organigramme du service____________________________________________24
III. TRAVAIL DE STAGE ______________________25
3.1 PRESENTATION DU SUJET _______________________________________263.2 INTRODUCTION SUR LA POLLUTION DE L’EAU___________________263.3 LES ACTIVITES GENERATRICES DE POLLUTION _________________293.4 LES EFFLUENTS TRAITES SUR LE SITE ___________________________29
3.4.1 Les eaux acides du décapage _________________________________________293.4.2 Les eaux huileuses du laminoir et du Recuit Continu ______________________303.4.3 Les effluents basiques de galvanisation _________________________________303.4.4 Les effluents huileux des lignes 2 et 3 de galvanisation_____________________303.4.5 Les effluents chromatés _____________________________________________313.4.6 Les eaux de lavage des filtres de décarbonatation _________________________31
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3.5 LE TRAITEMENT SUR LE SITE ___________________________________313.6 LES PRINCIPES DE TRAITEMENT CHEZ SOLLAC _________________323.7 LES LIMITES DE REJET __________________________________________323.8 ORGANISATION DU STAGE ______________________________________333.9 ANALYSE DU PROCEDE DE TRAITEMENT DES HUILEUX __________34
3.9.1 La plate-forme des huileux __________________________________________343.9.2 Procédé du système PERRIER _______________________________________363.9.3 Procédé de la station physico-chimique ________________________________38
3.10 ETUDE DES PERFORMANCES DU TRAITEMENT DES HUILEUX ____393.10.1 Synoptique simplifié de la station des huileux ___________________________393.10.2 Bilan effectué sur la cuve C2 ________________________________________403.10.3 Bilan effectué sur la cuve C8 ________________________________________433.10.5 Bilan effectué sur la cuve C3 ________________________________________453.10.6 Bilan effectué sur le séparateur SEREP ________________________________463.10.7. Etude de l’eau sortant de la plate-forme des huileux______________________473.10.8 Bilan complet de la plate-forme des huileux ____________________________493.10.9 Conclusion et remarques sur le plate- forme des huileux___________________51
3.11 BILAN DE LA STATION PERRIER _________________________________513.11.1 Elimination MES _________________________________________________513.11.2 Elimination DCO _________________________________________________523.11.3 Bilan global de la Station Perrier _____________________________________533.11.4 Conclusion et observations sur la station PERRIER ______________________56
3.12 ETUDE DU FILTRE FALC_________________________________________57Conclusion _______________________________________________________________58Bibliographie______________________________________________________________59ANNEXES________________________________________________________________60
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REMERCIEMENTS
Mes remerciements iront vers Monsieur Paul DEPHANE, responsable de
l’Environnement chez USINOR qui m’a recommandée et donné la possibilité de faire un
stage de fin d'études sur le site SOLLAC de Montataire.
Je tiens à remercier vivement Monsieur SAGUEZ, responsable des Services Centraux,
mon maître de stage, pour m'avoir accueillie et pour m'avoir donné toutes les possibilités de
réaliser mon projet et pour m’avoir aidée dans l’organisation de mon travail. Il m’a montré
par ses vastes compétences et son charisme le chemin à suivre pour apprendre à diriger une
équipe d’ingénieurs et de techniciens.
Je remercie plus particulièrement Monsieur EVRARD, directeur du service
Environnement pour sa gentillesse, ses conseils, son aide, ainsi que Monsieur RIGAUT pour
son suivi constant, ses conseils pratiques et réels, pour sa sympathie et son aide.
Je tiens aussi à remercier Monsieur CRENEL et Monsieur FILIPEK pour leur
assistance technique et pour leur aide.
Un grand merci au personnel des Services Centraux pour leur enseignement, leur
gentillesse et leur compréhension.
Enfin, je veux remercier l’École Polytechnique, notamment les responsables du
Programme Jean Monnet, pour la possibilité qu’ils m’ont donnée de faire ce séjour en France,
afin d’apprendre la culture de ce beau pays et le fonctionnement des entreprises françaises.
Cette année passée ici a donné un côté international qui a complété ma formation d’ingénieur.
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INTRODUCTION
Sur la base de la formation obtenue à l'Université technique d'Etat Bauman de Moscou
et grâce à la relation entre les deux grandes écoles techniques que sont l’Ecole Polytechnique
de Palaiseau et l'Université Bauman de Moscou, j'ai eu la possibilité de découvrir ce qu’était
la formation française et d’améliorer mes connaissances professionnelles sur l'environnement.
L'enseignement donné aux jeunes ingénieurs étrangers à l'Ecole Polytechnique dans le
cadre du programme Jean Monnet leur permet de se préparer à travailler à des projets dans les
grandes entreprises françaises, telles que SOLLAC Atlantique Groupe USINOR, d’apprendre
la vie et la culture françaises et s’y adapter.
Le stage sur le site de SOLLAC Atlantique à Montataire qui s’est déroulé du 10
janvier au 30 juin 2000 m’a permis d'acquérir une nouvelle expérience dans le domaine de la
sidérurgie tout en utilisant et augmentant mes connaissances dans les domaines de
l'environnement et du social.
Ce rapport d'activité présente les résultats que j'ai obtenus au cours de mon stage sur le
site. Les deux premières parties présentent l'entreprise telle que j’ai pu la découvrir ; la
troisième partie regroupe les résultats des travaux effectués durant mon stage.
7
I. LA SIDÉRURGIE DE L’ACIER
8
Depuis le minerai de fer ou les ferrailles jusqu'aux produits finis (tôles, fils et barres) un
processus de transformation de l’acier en trois étapes se met en place.
1.1 LE PASSAGE DES MATIERES PREMIERES A L’ACIER LIQUIDE
Deux filières se partagent la quasi-totalité de la production mondiale d’acier : la filière
minerai (environ 2/3 de la production) et la filière ferrailles (1/3 restant).
• La filière minerai :
Ce procédé de fabrication concerne principalement la production d’aciers plats au
carbone. Le minerai de fer est une roche composée d’oxydes de fer et de divers autres
minéraux.
Les étapes de fabrication :
- Broyage et homogénéisation du minerai de fer avec de la chaux et du coke, puis
agglomération par cuisson. Le coke est un combustible obtenu par distillation de la houille
dans une cokerie. Il est principalement composé de carbone pur.
- Chargement du minerai aggloméré, en couche alternées avec coke, dans un réacteur
appelé haut fourneau. On insuffle dans ce haut fourneau de l’air à très haute température
(1250°C) pour permettre la combustion du coke et la réduction de l’oxyde de fer. Le
produit de cette opération de réduction- fusion est la fonte liquide, elle contient 94 à 96 %
de fer, 3 à 4 % de carbone, 1 à 2 % d’éléments non ferreux.
- Affinage de la fonte liquide chargée avec des produits d’appoint : chaux et ferrailles dans
un convertisseur à oxygène, où les éléments indésirable sont brûlés. Le produit du
convertisseur est l’acier.
- Le produit achevé se nomme l’acier « mis à nuance » c’est à dire amené à sa composition
chimique finale, définie en fonction des besoin du client (décarburation et additions
chimiques) L’opération se déroule dans différent types d’appareils équipant la station
d’affinage.
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• La filière ferrailles :
Cette filière est utilisée pour les aciers inoxydables et les autres aciers alliés et la plus
grande part des aciers longs au carbone. Les ferrailles transformées ont trois origines : la
ferraille recyclée issue des chutes d’acier ou de fonte des sidérurgistes, la ferrailles neuve
issue des chutes d’acier des usines de transformation, et la ferraille collectée par les
ferrailleurs. Les fours électriques peuvent également être chargés pour partie avec du
minerai de fer ou de fonte liquide.
Les étapes de fabrication (Cf. Annexe 1 : « Fabrication de l’acier»)
- Les ferrailles sont fondues dans un four électrique, dont le principe de fonctionnement est
la production de chaleur par de puissant arcs électriques. Le four électrique est une cuve
en tôle d’acier garnie inférieurement de réfractaires. L’acier liquide est directement
récupéré à la sortie du four.
- L’acier liquide obtenu est ensuite soumis aux mêmes opérations d’affinage et de mise à
nuance que dans la filière minerai.
1.2 LE PASSAGE DE L’ACIER LIQUIDE AUX DEMI-PRODUITS - LESPROCEDES DE COULEE.
-La coulée en lingots
Ce procédé traditionnel est devenu minoritaire, dans le groupe Usinor, il est réservé aux
fabrications spéciales (pièces à l’unité, produits forgés, très grosses pièces). L’acier est coulé
dans des moules : les lingotières. Les lingots sont écrasés dans un gros laminoir (blooming ou
slabbing ) pour être transformés en demi-produits appelés blooms ou brames selon la section
obtenue.
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1.3 LE PASSAGE DES DEMI-PRODUITS AUX PRODUITS FINIS - LELAMINAGE
-Le laminage à chaud
Il s’effectue après un passage du demi-produit dans un four de réchauffage, à une température
comprise entre 800 et 1200° C. Le métal chaud est entraîné et écrasé entre deux cylindres,
lisses pour les produits plats et à cannelures pour les produits longs (barres et fil), tournant en
sens inverse l’un de l’autre. En répétant plusieurs fois l’opération, les brames, ébauches de
section rectangulaire, deviennent « produits plats » : plaques, tôles minces (en bobine, en
feuille ou en feuillards). Les blooms et billettes, ébauches de section carrée, deviennent
« produits long » : fil, rails, poutrelles et autres profilés.
Actuellement les chercheurs travaillent au raccourcissement de la chaîne de fabrication.
Notamment avec la mise au point d’une coulée continue directe de bandes minces, qui
permettrait, dans les produits plats, de supprimer l’étape du laminage à chaud.
-Le laminage à froid
Une part importante des produits plats minces laminés à chaud est ensuite décapée, laminée à
froid pour en réduire encore l’épaisseur, puis recuite et écrouie, pour lui donner les
caractéristiques mécaniques souhaitées. Une transformation finale, tel un recuit brillant
(produits plats inoxydables), ou un revêtement de zinc (tôle galvanisée pour automobile) ou
d’étain (fer blanc pour boîte de boisson), peut ensuite être pratiquée.
11
II. LE GROUPE USINORIII.
13
Le groupe USINOR fabrique, transforme et commercialise dans le monde entier des
aciers plats au carbone, des aciers inoxydables, des alliages et des aciers spéciaux.
2.1 HISTORIQUE
Aujourd'hui Usinor,... hier Usinor Sacilor. Mais, il y eut d'abord Usinor et Sacilor.
Le groupe USINOR est le résultat de nombreuses fusions.
Le groupe a pris le nom d'Usinor en juin 1997, mais a aussi évolué depuis.
1998
L’année 1998 a été l’année de la concrétisation d'une profonde mutation stratégique
nécessaire au développement :
- alliances amorcées ou scellées en Europe et en Amérique latine,
- initiation d'un programme de cessions, réalisées dans le premier semestre 1999.
Cette mutation s'est accompagnée de la mise en chantier d'une nouvelle organisation conçue
pour simplifier le fonctionnement d'Usinor pour être plus réactif vis-à-vis des clients et plus
performants dans les coûts.
USINOR1948
Forges etAciéries
du Nord et de
Hauts-FourneauxForges et
Sidérurgie lorraine(depuis le XVIIIème
Cockerill SambreEko Stahl
Sollac1986
Ugine1991
Aster1994
Groupe USINOR - 1997
Privatisation - juillet 95
Nationalisation(Usinor & Sacilor) 1981
1986 : Usinor + Sacilor
Inte
rnat
iona
lisat
ion
2000 : nouvelle organisation
SOLLAC 1948
SACILOR1964
14
1999
Mise en place de la nouvelle organisation basée sur des Unités Opérationnelles.
Installation d’unités de Services Partagés opérant dans une logique de fournisseurs vis-à-vis
des Unités Opérationnelles clientes. Des directions fonctionnelles exclusivement présentes au
niveau du Groupe. Une holding légère de moins de 150 personnes.
2.2 LA STRUCTURE ET LES ACTIVITES DU GROUPE
Le Groupe est ciblé sur quatre branches d'activités :
Le groupe USINOR est structuré en trois métiers :
- Les aciers plats au carbone :
53 % des ventes du Groupe selon les chiffres 1998. Ils regroupent les activités de fabrication
d'aciers plats au carbone nus ou revêtus. Ces activités sont réunies au sein de 8 unités
opérationnelles industrielles :
• Sollac Atlantique, •••• Usinor Automobile,
• Sollac Méditerranée, •••• Usinor Packaging,
• Sollac Lorraine, •••• Campanhia Siderurgica de Tubarao,
• Cockerill Sambre, •••• Ekostahl.
425 401
78
103
415546
- 101
35
- 12
32
0
100
200
300
400
500
600
Plats Carbone Inox & AlliagesAciers spéciaux Autres & Elim Total
15
Chiffres 1998- Leader en Europe de l'Ouest avec un chiffre d'affaires de 7.9 milliards d'Euros
d'aciers plats au carbone
- Production de 18.8 millions de tonnes d'acier brut
- Effectif de 31926 personnes au 30 juin 1999.
Principaux marchésL'automobile, l'emballage, l'électroménager, le bâtiment.
- Transformation, Distribution, aciers spéciaux :
22 % des ventes du Groupe selon les chiffres 1998.
Ces activités sont réunies au sein de trois unités opérationnelles :
- Usinor Construction,
- Usinor Tubes,
- Usinor Distribution.
Elles se sont trouvées considérablement renforcées par l’acquisition de Cockerill Sambre dans
la distribution grâce aux nombreuses sociétés de la PUM et de Haironville, proches des
utilisateurs finaux.
Elles regroupaient 10257 personnes au 30 juin 1999.
- Les aciers inoxydables et alliages, plaques spéciales :
21 % du chiffre d'affaires du Groupe.
Les activités sont réunies au sein de 8 unités opérationnelles :
• Ugine SA, •••• La Meusienne,
• Imphy Ugine Précision, •••• J&L (USA) ,
• Ugine Savoie Iphy, •••• Acesita (Brésil
• Cli-Fafer, •••• Thainox (Thaïlande)
et de 2 réseaux de distribution : Ugine Europe Service et Usinor Stainless.
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Chiffres 1998
- 1er producteur mondial d'aciers inoxydables longs
- 2ème producteur mondial d'aciers inoxydables plats
- Leader mondial dans le domaine des plaques spéciales
- chiffre d'affaires de 3 milliards d'euros
- production de 2 millions de tonnes d'acier
- effectif de 14562 personnes au 30 juin 1999
Usinor est le seul producteur d'aciers inoxydables à être implanté industriellement à la fois en
Europe, en Amérique du Nord, en Amérique du Sud et en Asie
Principaux marchésEquipement industriel, agroalimentaire, équipement ménager, bâtiment, automobile et
transport, matériel médical.
2.3 EFFECTIF MOYEN DU GROUPE USINOR
Effectif moyen 1999:
64 118 personnes, dont :
Union Européenne : 61 531
(dont France : 41723)
Reste du monde : 2587
France65%
Reste UE31%
Reste Monde4%
17
2.4 LES STRATEGIES DE SA PERFORMANCE
Le groupe réalise plus de 70 % de son chiffre d’affaires en Europe dont 30 % en France.
Le groupe garde l’option de se concentrer sur ses métiers de base et en conséquence de rester
dans le domaine de l’acier. Pour se différencier de ses concurrents, il s’est spécialisé dans des
produits sidérurgiques à haute valeur ajoutée.
Dans le cadre de cette stratégie, le Groupe s’est désengagé des activités de produits longs
courants. Aujourd’hui, pour les métiers dans lesquels il a choisi d’être présent, le Groupe
détient des positions industrielles et commerciales fortes sur une ou plusieurs zones majeures
de consommations, qu’il vise à maintenir et à renforcer.
S’imposant largement en matière de produits plats et d’aciers inoxydables en Europe et
aux Etats-Unis, le Groupe voit un marché potentiel en fort développement en Asie où il étend
sa présence au travers de la coentreprise.
2.5 USINOR ET L’ENVIRONNEMENT
Le respect de l'environnement est une des priorités d'Usinor, qui dépense environ 1,4 Mdf
par an pour sa protection.
L’eau : le développement du recyclage permet de réduire considérablement le prélèvement
d'eau sur le milieu naturel.
Répartition du CA 1998
34%
43%
12%11%
France
Autres paysd'EuropeEtats-unis
Reste du monde
18
La consommation d'eau pour une tonne d'acier Usinor est de 7,5 mètres cubes avec un objectif
à 5 mètres cubes d'ici 5 ans.
Le recyclage : l’acier est recyclable et recyclé.
L'acier est un matériau 100% recyclable, de tri facile (magnétisme) et de ce fait le plus recyclé
dans le monde. Le taux d’utilisation de ferrailles dans la production d’acier neuf s’accroît
régulièrement, aujourd’hui environ 45% d’acier recyclé est utilisé dans un acier neuf.
Les déchets : une tonne d’acier produit environ 540kg de co-produits dont plus de 80% sont
recyclés pour l’aménagement des routes, la cimenterie, ou amendement agricole.
La recherche de filières de recyclage ou de valorisation d’un maximum de déchets est une
préoccupation quotidienne.
Les rejets : les émissions de poussières canalisées ont diminué de 33 % depuis 1991 grâce à
l'installation de nouveaux équipements et à leur surveillance plus rigoureuse.
Les émissions d'oxydes de soufre ont diminué notablement grâce à l'utilisation de
combustibles ou de matières premières moins riches en soufre et la valorisation des gaz
sidérurgiques évite l'achat de combustibles fossiles.
Les indicateurs environnement chez USINOR
2.6 LA SOCIETE SOLLAC
19
SOLLAC est la principale filiale du Groupe USINOR. Elle fait partie de la branche
« produits plats ».
2.6.1 Fiche d’identité
Dénomination sociale : SOLLAC
Filiale de USINOR
Statut juridique Société Anonyme
Capital 7.580.356.320 FF
Adresse postale Site de Montataire
1 route de Saint Leu, BP 103
60161 MONTATAIRE CEDEX
N° SIRET 572 219 006 45
Siège social SOLLAC « Tour Pacific »
13 cours Valmy, La Défense 7
92070 PARIS- La Défense
Nationalité Française
Date de fondation 1971
Date de création 1er juillet 1948
Directeur Monsieur SOURY LAVERGNE
Secteur d’activité Sidérurgie, aciers plats
2.6.2 Chiffre d’affaires
Son chiffre d’affaires en 1998 la place premier producteur européen d’aciers plats et
troisième producteur mondial d’acier derrière le Japonais NIPPON STEEL et le coréen
POSCO. Les différentes filiales dans la transformation, le parachèvement, le négoce et la
vente permettent à SOLLAC de se placer en tête des producteurs européens d’acier et à la
deuxième place mondiale. SOLLAC dispose d’un outil industriel puissant et complet qui se
situe au plus haut niveau mondial.
2.6.3 Activités et implantation
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SOLLAC a produit 16,4 millions de tonnes d’aciers en 1998 pour un effectif de 22.521
personnes répartis sur les 10 sites de production en France : Basse-Indre, Biache, Desvres,
Dunkerque, Florange, Fos-sur-Mer, Mardyck, Montataire, Mouzon et Strasbourg.
Tourné principalement vers les secteurs de l’automobile, la mécanique et les installations
fixes, SOLLAC est le premier fournisseur des constructeurs automobiles européens, des
producteurs en acier et des fabricants d’électroménager. Elle assure la qualité des produits et
des services fournis, et s’applique à leurs constantes améliorations.
Un ensemble de filières avales complètent le dispositif industriel :
• 50 sites de transformation en Europe
• 70 centres de services situés en Europe et aux Etats-Unis
2.7 SOLLAC MONTATAIRE
2.7.1 Historique
1791 : Achat de 15 arpents de terre par un anglais Taylor pour installer une papeterie
1807 : Rachat par MM. Praire de la propriété pour établir de barres de fer
1813 : Les Mertian rachètent l’usine qui subit de nombreuses modifications dont l’installation
d’un laminoir à tôles
1840 : Création de la S.A. « Forges et fonderies de Montataire »
1880 : Construction d’un premier four Martin. Importantes commandes l’acier par la Marine
Française jusqu’en 1900
1900 : Abandon de le fabrication d’acier
1914-1918 : Réquisition pour la défense nationale pendant la guerre
1929 : Fusion avec les laminoirs de la Sambre pour former la « Société des Hauts Fourneaux
et Laminoirs de Montataire et de la Sambre »
1933 : Absorption par la Société « Les Forges et Aciéries du Nord et de l’Est
1948 : Mise en commun des moyens de production avec la société de Denain Anzin : Les
Forges deviennent USINOR (Union Sidérurgique du Noir de la France)
1950 : Mise en route du premier train continu de laminage à froid
21
1957 : Création de la filiale GALVANOR pour l’acier revêtu
1962 : Mise en service du décapage et du Laminoir 4 cages
1975 : Mise en service line de laquage
1982 : Couplage des installations de décapage et laminage. Cette innovation est la première
mondiale
1986 : Première usine en France à installer une ligne de Recuit continu pour les tôles minces
non revêtues
1988 : Modernisation de la ligne de laquage 2
1989 : Fusion de Sollac et Galvanor Ziegler (filiale de Sacilor),Usinor - Aciers devient
SOLLAC
1993 : Modernisation de la ligne 2 de galvanisation
1994 : Mise en service de la ligne tôle sandwich (obtenue par calaminage de deux tôles
séparées par une couche de résine).
1999 : Modernisation de la ligne de décapage. Ajout d’un accumulateur horizontal et
remplacement du décapage à l’acide sulfurique par un décapage à l’acide chlorhydrique
2000 : au 1er janvier 2000, les 5 établissements
SOLLAC du nord de Paris, sont devenus
SOLLAC ATLANTIQUE.
2.7.2 Situation géographique
22
Située depuis 1891 près de Creil (60), l’usine de Montataire réunie un vaste complexe
industriel. Implantée sur 63 hectares, dont 37 de bâtiments, elle accueille environ 1 300
personnes. L’usine est au centre d’un réseau routier, ferroviaire, fluviale et aérien complet.
Elle bénéficie d’une situation très favorable pour ses approvisionnements, ses expéditions et
ses relations clients/fournisseurs.
2.7.3 Ses activités
L’usine produit des tôles d’aciers laminées à froid, galvanisées et laquées d’épaisseur
comprise entre 0,2 et 3 mm. L’acier nu, galvanisé ou laqué concilie les faibles épaisseurs, la
résistance et la protection contre la corrosion. L’usine aura produit 1.403.500 tonnes de tôles
et expédiées 1.392.400 tonnes en 1998. Le processus de fabrication est constitué de 5 lignes
différentes. (Cf. Annexe 1, « fabrication de l’acier »)
1/ Ligne de décapage et de laminage à froid (DKPL, Annexe 2)
Toutes les bobines en provenance de Dunkerque sont décapées puis laminées. Le
décapage assure l’élimination de la calamine formée sur la tôle laminée et enroulée à
chaud. La ligne de décapage de Montataire est en deux étapes : l’une est mécanique, et
l’autre est chimique, à l’acide sulfurique jusque début 1999. Le laminage à froid est
l’opération principale de l’usine. Cette étape permet de réduire à l’épaisseur désirée par le
client la tôle d’acier. En 1999 la ligne a subi des modifications qui permettent un
décapage à l’acide chlorhydrique.
2/ Ligne de Recuit Continu (RCC, Annexe 3 ) :
Cette étape est essentielle afin de récupérer les caractéristiques de l’acier qui a été laminé
à froid. Le principe est de passer la bande d’acier dans un four à haute température, ce qui
permettra un retour des caractéristiques initiales de la bande avant le laminage.
3/ Ligne de galvanisation (GALVA, Annexe 4 ) :
La galvanisation à chaud en continu protège la bande d’acier de la corrosion par dépôt de
zinc sur une ou deux faces, l’essentiel de la production passe par cette étape.
4/ Ligne de Laquage (Annexe 5 ):
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Cette étape permet d’appliquer en continu de la peinture sur une bobine laminée à froid,
galvanisée ou non.
5/ Ligne « Tôle Sandwich » (L.T.S., Annexe 6 ) :
Cette ligne permet de produire des aciers à amortissement thermique et sonore par
colaminage à haute température de 2 parements de tôle grâce à de la résine
2.8 SERVICES CENTRAUX
2.8.1 Energie et Environnement
Les SERVICES CENTRAUX regroupent 88 agents dont 20 pour le service ENERGIE
ENVIRONNEMENT, 28 pour les MAGASINS et 40 agents pour l’ATELIER CENTRAL.
(Cf. Annexe 7 « plan du site »)
Le service Environnement est un prestataire de service pour toute l'usine. Ses principales
fonctions sont:
1. Produire et distribuer aux différents départements de l’usine toutes les énergies et fluides
nécessaires :
• Energie : électrique (5-20 kV) et gaz naturel.
• Eaux industrielles : eau brute, décarbonatée et déminéralisée.
• Vapeur et eau surchauffée.
• Gaz de protection (hydrogène et azote).
2. Collecter et traiter les rejets industriels (en rivière ou atmosphériques) afin de respecter la
législation en vigueur.
Les services centraux regroupent 96 agents dont 2 ingénieurs, 30 ETAM (Employés,
Techniciens et Agents de maîtrise), 60 opérateurs et 4 apprentis répartis de la façon suivante :
• Magasin Général : 23 personnes
• Ateliers centraux 46 personnes
• Energie/Environnement : 23 personnes.
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2.8.2 Organigramme du service
Fiabilité et Pérénité(P. Mahieu)
Exploitant de la station d'épurationM.Filipek
Agents de chaufferie et detraitement des eaux
Production fluides et traitement des rejets(F. Crenel, CM. Evrard)
Centre technique de services(6 chargés d'affaires)
7 Mécaniciens
6 Machines outils
4 chaudronniers
1 conducteur de chariot
Mécanique générale
Moteurs, Climatisations, Bascules(M. Lelong)
Fumisterie, Maçonnerie(C. Gouge)
Chauffage(JP. Lebret)
Réparations et interventions(P. Mahieu)
Magasin et Livraisons(R. Caulier)
Qualité Totale (ISO 9001 et 14001)(CM. Evrard)
Contrôle environnementale(Commité Site)
Leader des services centraux(R. Saguez)
Direction Site
25
III. TRAVAIL DE STAGE
26
3.1 PRESENTATION DU SUJET
Le travail effectué au cours de ce stage s’organise autour d’un thème central : l'analyse
du procédé de traitement des huileux et la détermination du rendement global de
fonctionnement de ce procédé.
Ce travail a complété plusieurs études concernant aussi bien le traitement des effluents
huileux que les effluents aqueux du site de SOLLAC-Montataire et a également consisté en la
découverte des activités de SOLLAC, des lignes de production sidérurgiques et la
compréhension des procédés de transformation de l'acier.
On trouvera aussi dans ce travail un calcul d'efficacité du filtre Falc et de consommation
de boues de décanteur de la station DEGREMONT. La réalisation de la mise en service d'un
nouvel appareil : le Pastel UV, qui est un spectrophotomètre d'absorption réalisant de manière
mathématique et instantanée les mesures de Demande Chimique en Oxygène (DCO), de
Demande Biologique en Oxygène (DBO), du taux de Matières En Suspension (MES), du
taux de nitrates, de détergents.
3.2 INTRODUCTION SUR LA POLLUTION DE L’EAU
Principaux polluants :
- Hydrocarbures, huiles, matière grasse
- Métaux (Fe, Zn, Cr)
- Lessives, dégraissants , détergents
- Acides , bases
Indicateurs des pollutions de l’eau :
- pH
- DCO
- MES
27
Paramètres Définition Impacts sur le milieu naturel Sources Sollac Montataire
PotentielHydrogène
pH
- Phénomène naturelde la dissociation del’eau
H2O ↔ H+ + OH-
- Il est lié directementà la concentration enions H+
pH = - log [H+]
- Si pHrivière < 5.5 ⇒ Toxicité pourles poissons et la microfaune
Attaque de certainsmatériaux
- Si pHrivière> 9 ⇒ Disparition de lamicrofaune et la flore quiconstituent la nourriture despoissons
Destruction del’épiderme et des branchies despoissons ⇒ asphyxie
- Le pH conditionne la capacitéd’auto-épuration de l’eau
- Si pHrejet = 9 ⇒ phénomène dedilution ⇒ pHrivière < 9
- Rejets acides :
Eaux de régénération desrésines cationiques par HCl
Eaux rinçage du décapage(H2SO4) Eaux lavage cheminée (H2SO4) Huile de laminage (TinnolN1279) Chromatation/rinçagechromique (acide chromiqueH2CrO4) Déchromatation (H2SO4)
- Rejets basiques :
Eaux de régénération desrésines anioniques (NaOH) Eaux lavage filtresdécarbonatation(excès de chaux, calcaire,magnésie) Huiles des skin-pass (Qwerl) Eaux de dégraissagegalva/laquage (lessives)
Hydrocarbures
- Famille des composésorganiques
- Résultat del’élaboration par unorganisme vivant oupar une fabricationartificielle, à base decarbone etd’hydrogène.
- Peu biodégradables- Leur toxicité dépend de leur
concentration.- Formation d’un film gras à la
surface de l’eau qui : s’oppose à l’oxygénation del’eau, stoppe les échanges vitaux dela flore en enrobant les plantes.- Leur ingestion en grande quantité
par les animaux est mortelle- Leur grande stabilité dans les
organismes donne un risque depersistance dans les chaînesalimentaires.
- Briseur d’oxydes- Laminage- Skin-Pass- Dégraissage
⇒ essence, solvants, huilesminérales, autres huiles contenantdes hydrocarbures (QuackerolN41NE2…)
Métaux
- Elément minéral- On les trouve sous
forme de métal solideou sous formeionique
- Eléments naturels mais toxiques àpartir de certaines concentrations
- Les plus dangereux : Cd, Cr, Pb,Hg, Se, As
- Risque d’absorption par lespoissons et les plantes lors desrejets
⇒ Rémanence dans les chaînesalimentaires
- Briseur d’oxyde, décapage,laminage
⇒ fer dans la calamine sur la tôle- Dégraissage du laquage- Chromatation, rinçage
chromique⇒ chrome VI- Rinçage et dégraissage en
galvanisation⇒ zinc
METOX
METOX = 10As + 50Cd + Cr + 5Cu + 50Hg + 5Ni + 10Pb + Zn ⇒ Visualisation de la pollutionux générée par une activité selon l’Agence de l’Eau
28
Paramètres Définition Impacts sur le milieu naturel Sources Sollac Montataire
DCODemande chimiqueen oxygène
- Quantité d’oxygènequi serait nécessaireà l’oxydationchimique desubstancesprésentes dansl’effluent considéré
- Paramètreglobalisé, notionartificielle
- Consommation d’O2 due à la DBO5
- Si matières oxydables sont des huiles ouhydrocarbures, on a un étalement ensurface donc une mauvaise aération del’eau
- La DCO concerne toutes les matièresoxydables alors que la DBO regroupe lesmatières biodégradables. La DCO prend encompte en plus des matièresbiodégradables mais aussi les matièrespeu biodégradables. La différence entre laDCO et la DBO mesure la quantité dematières non biodégradables
- Laminage, skin-pass :huiles, graisses,lubrifiants, suif
- Briseurs d’oxyde,chromatation : ferferreux, décapage,dégraissage,
- Dégraissages :détergents
DBODemandebiochimique enOxygène
- Elle est basée sur lephénomène naturelde dégradationbiologique dematière
- Quantité d’oxygènenécessaire à ladégradation desmatièresbiodégradablescontenues dansl’eau, par desmicro-organismes,
- DBO5 ⇒ après cinqjours d’incubation
- Consommation d’O2, d’où asphyxie despoissons, de la flore
- Développement excessif des micro-organismes, asphyxie du milieu etproduction de boues
- Difficile à déterminercar peu d’informationsdes fournisseurs
- Huiles, graisses,détergents, solvants
MOMatières oxydables - Paramètre global
- Paramètre intégrant DCO et DBO5- MO = (DCO + 2DBO5) / 3
MESMatières ensuspension
- MES englobenttoutes les matièresinsolubles dansl’eau
Elles comprennent :Les matièresdécantablesLes matières colloïdales
- Particules tellesque :
les métaux associés àd’autres particules, gouttelettes d’huile, bactéries, virus,algues, argile…
- Coloration de l’eau (fer ferreux ⇒ vert, ferferrique ⇒ rouge)
- Turbidité : Trouble de l’eau ⇒ moins delumière ⇒ problème pour les plantes
- Sédimentation : risque pour ledéveloppement des plantes, asphyxie despoissons si colmatage des branchies
- Risque de contenir des métaux ⇒ toxiques
- Eaux de lavage desfiltres de micro-filtration
- Eaux derefroidissement
- Eaux de lavage filtresdécarbonatation
- Eaux de régénérationdéminéralisation
- Décapage, dégraissage,laminage, skin-pass(oxyde métallique)
- Laminage, skin-pass(émulsion huile)
- Dégraissage (galva+laquage) (lessives ⇒phosphates)
29
3.3 LES ACTIVITES GENERATRICES DE POLLUTION
Les effluents résiduaires issus de la transformation des métaux et de leur traitement de
surface sont de nature variée, plus ou moins toxiques pour l’environnement. Sur le site de
Montataire, les effluents sont directement liés aux différentes lignes de fabrication.
Les effluents générés sont donc principalement dus aux traitements de la tôle :
• Décapage chimique
• Huile de laminage
• Dégraissage
• Rinçage et brossage
• Chromatation
• Huile des Skin Pass
3.4 LES EFFLUENTS TRAITES SUR LE SITE
Des traitements spécifiques sont actuellement en place sur le site pour certains
effluents, en raison de leur toxicité. Les eaux résiduelles grossièrement dépolluées, seront
mélangées à l’ensemble des effluents afin de subir un traitement final commun dans la station
d’épuration du site.
3.4.1 Les eaux acides du décapage
Après avoir subi une déformation mécanique pour casser la couche d’oxyde, la tôle
subit un décapage chimique de type chlorhydrique. Elle est immergée dans des bains
successifs contenant de l’acide chlorhydrique (régénéré en circuit fermé) circulant à contre
courant. La tôle est ensuite rincée par aspersion sous haute pression à l’eau déminéralisée. Les
eaux de rinçage, chargées en métaux lourd et en acide chlorhydrique, sont traitées en partie
par la station physico-chimique DEGREMONT (1/4) et par ISSI France (3/4). ISSI France est
une nouvelle société implantée sur le site SOLLAC depuis août 1999 ; cette société n’étant
pas encore complètement opérationnel, il arrive que toutes les eaux du décapage soient
traitées par la station DEGREMONT.
30
3.4.2 Les eaux huileuses du laminoir et du Recuit Continu
Après décapage, la tôle est laminée entre deux cylindres. Cette étape génère trois types
d’effluents :
• Les eaux de refroidissement des cylindres, non souillés, sont directement rejetées à la
rivière (il s’agit d’un refroidissement de l’atmosphère de la cage de laminage).
• Les eaux huileuses de refroidissement des cylindres des cages 1 à 5, chargée en métaux
lourds, sont refoulées vers la station de traitement des huileux.
• Les eaux d’application directe contre l’oxydation de la tôle qui sont elles aussi dirigées
vers la station de traitement des huileux.
Les tôles destinées à la filière « Nus » sont passées au Recuit Continu. Cette étape
consiste en une cuisson de l’acier afin d’obtenir des produits dont les caractéristiques
métallurgiques et dimensionnelles sont précises et peut dispersées. Une opération finale est
assurée par le Skin Pass Humide (SPH) qui consiste à faire passer l’acier dans des
écrouisseuses pour obtenir l’aspect de surface, la planéité et les caractéristiques mécaniques
désirées. Ce procédé est dit humide car la tôle est arrosée en permanence d’un mélange d’eau
et de « Qwerl » (produit huileux) afin de laisser un dépôt de protection contre l’oxydation. Il y
a donc génération, comme au laminoir, d’une émulsion stable qui sera traitée dans la station
des huileux.
3.4.3 Les effluents basiques de galvanisation
Les tôles issues de la ligne 3 de galvanisation subissent un traitement à l’entrée du
dégraissage par aspersion de lessive, brossage et rinçage.
• Les eaux de dégraissage sont récupérées et filtrées sur filtre à papier.
• Les eaux de rinçage, chargée en tensioactifs et en métaux, sont collectées dans un bassin
d’homogénéisation intermédiaire, appelé fosse F1, puis traitées dans la station d’épuration
finale DEGREMONT.
3.4.4 Les effluents huileux des lignes 2 et 3 de galvanisation
En fin de galvanisation, la tôle subit un écrouissage. Cette technique est appelé Skin
Pass, elle a pour but de laminer la tôle pour lui donner les aspects et les caractéristiques
31
métallurgiques définis. Il existe deux type de Skin Pass : sec ou humide . Le premier ne
génère pas d’effluent aqueux ; en revanche, le Skin Pass Humide (SKPH) lamine la tôle avec
de l’eau ou des émulsions huileuses.
Les lignes de galvanisation 2 et 3 génèrent des effluents huileux concentrés à 3 % de
Qwerl environ. Le Qwerl est une émulsion d’huile très stable. Son élimination nécessite un
traitement spécifique. Actuellement, les effluents sont traités par un évaporateur Mannesmann
Demag de 160 L/h et un évaporateur KMU de 240 L/h. L’objectif est de concentrer au
maximum les résidus huileux, ici jusqu'à 30 fois, afin de minimiser le coût de traitement final.
3.4.5 Les effluents chromatés
Ces effluents sont générés par les lignes de galvanisations et de laquages. En plus du
fer et du zinc, ces eaux résiduaires sont plus ou moins chargées en chrome VI. La forme
hexavalente du chrome, très toxique, est réduite en chrome trivalent, de toxicité plus
acceptable, par le bisulfite de sodium. Le procédé est un réacteur mélangeur rapide
DEGREMONT : le Turbactor.
3.4.6 Les eaux de lavage des filtres de décarbonatation
L’usine de Montataire produit sa propre eau décarbonatée grâce à une unité de
décarbonatation à la chaux. Les filtres à sable sont lavés par cycle. L’eau de rinçage, chargée
en chaux et autres matières décantables, est récupérée et traitée en station de traitement final
DEGREMONT.
3.5 LE TRAITEMENT SUR LE SITE
Les travaux pour la création de la station de traitement ont été commencés en 1983 et
se sont terminés en 1984. (Cf. Annexe 8 : "Chaîne de traitement des effluents").
.
32
3.6 LES PRINCIPES DE TRAITEMENT CHEZ SOLLAC
! traitements des huileux
- station des huileux / station Perrier
- évaporateur
- rejet 31 (effluents du DKPL, projet de le supprimer en 2000):
• eaux de la dérouleuse
• eaux de la fosse 1
• eaux de refroidissement des centrales hydrauliques.
! traitements des aqueux
- déchromatation
- station physico-chimique DEGREMONT
! traitement des vapeurs
- incinération des vapeurs de solvants
- lavage des vapeurs d'acide
Une fois clarifiées ces eaux sont rejetées dans le Thérain au niveau des rejets 11 et 31
du site de Montataire Il y a formation de déchets ultimes: les huiles et les boues.
Tandis que les huiles sont envoyées en cimenterie ( <20 % d'eau), sont valorisées comme
combustible, les boues sont acheminées et stockées en décharge classée ( société Debourgé)
3.7 LES LIMITES DE REJET
Les limites des rejets de SOLLAC sont fixées par l'arrêté préfectoral (AP) des
Installations Classées pour la Protection de l'Environnement valable pour toute la France et
spécifique à l'activité de traitement de surface. Les valeurs limites à respecter pour les rejets
du site (le plus préoccupant) sont déterminées par AP spécifique à SOLLAC.
Le tableau suivant présente seuils des rejets rivières SOLLAC Atlantique :
A.P.19.10.1984 et 04.01.1986.
33
Pour réussir à respecter ces normes de rejets tout en traitant des effluents spéciaux tels
que les eaux huileuses, SOLLAC Montataire s’est fixé un objectif de rejets en sortie de
traitement des huileux (rejet 11) sur le paramètre le plus préoccupant : La D.C.O.
Il s’agit en fait de ne jamais dépasser 900 mg O2/L en essayant d’obtenir un rejet moyen
contenant environ 600 mg O2/L.
3.8 ORGANISATION DU STAGE
Pour ce rapport de fin d'étude qui s'est déroulé du 10 janvier au 30 juin 2000, dans le
service Environnement de SOLLAC Montataire, il m'a été proposé de déterminer le
rendement global de l'ensemble du traitement des huileux. Ma démarche a été la suivante:
♦ Compréhension des activités de l'usine
♦ Suivi des principaux effluents sur le site
♦ Comprendre le fonctionnement des installations de traitement
♦ Réaliser des séries d'analyses
♦ Interpréter et mettre en évidence les points forts et faibles de l'installation
♦ Améliorer le fonctionnement de l’installation de traitement.
♦ Formuler des essais d’optimisation.
♦ Etablir les rendement de chaque installation de traitement huileux
♦ Etablir un bilan global
Rejets PARAMETRES MES DCO DBO
Fer ouMétauxtotaux
HydroCarbures Débit pH T° C
Rejet 31 Concentration instantanée Entrée Décapage en mg/l 35 60 25 12 10 90 m3/h Flux sur 24 h. 5,5 en m3/j 35 70 20 13 10 1680 m3/j à 8,5 30Rejet 12 Concentration instantanée Station en mg/l 35 220 25 15 7 150 m3/h physico-chimique Flux sur 24 h. 5,5 en kg/j 60 450 36 27 12 2700 m3/j à 9,0 30Rejet 6 b Concentration instantanée 5,5 Neutralisation en mg/l < 30 < 120 < 40 < 5 < 5 ND à 8,5 30Rejet 8 Concentration instantanée Ancien en mg/l 30 120 40 5 5 70 m3/h rejet revêtu Flux sur 24 h. 5,5 en kg/j 30 110 38 3,8 ND 1375 m3/j à 8,5 30 Autres rejet: Concentration instantanée 5,5 Pluviales en mg/l 30 90 30 5 10 ND à 8,5 30refroidissement
34
3.9 ANALYSE DU PROCEDE DE TRAITEMENT DES HUILEUX
La ligne de laminage et de recuit contenu (RCC) utilisent beaucoup de solutions
huileuses. L'huile en suspension, souvent stable, ne doit pas être rejetée à la rivière et
nécessite donc une solution de traitement par la séparation huile/eau.
Effluents huileux = eau + huiles + impuretés (métaux…)
But: séparer l'eau et l'huile. Pourquoi?
- on ne peut pas jeter l'huile à la rivière (forte DCO, peu biodégradables, film en
surface, toxicité...)
- élimination des autres polluants plus efficace sans huile
Cette unité se décompose en deux installations en série pour traiter physiquement et
chimiquement les huileux :
- la plate - forme des huileux
- la station Perrier
3.9.1 La plate-forme des huileux
Stockage des huiles et effluents :
La plate-forme de stockage permet un stockage sur une durée assez courte des
effluents et de l’huile. L’effluent du recuit continu, qui a un débit de 5 m³/jour et de .. m³/h
pendant le Skin-Pass humide est stocké dans la cuve C8 d’une capacité de 120 m³. L’effluent
du laminoir est stocké dans la cuve C2 d’une capacité de 540 m³. Quant au débit du laminoir,
35
il est de 200 m³/jour. La cuve C9, d’une capacité de 120m³ est vide. C9’, de 90 m³, reçoit les
trop pleins de C2 et C1 qui ont toutes les deux une capacité de stockage de 540 m³.
Les effluents du laminoir sont stockés dans la cuve C2 avec un écrémeur qui procède
à la première séparation mécanique des phases huile et eau.
A la sortie de cette cuve on injecte un briseur d'émulsion FERROLIN BE8100. Le
casseur déstabilise, détruit les tensio-actifs et les gouttelettes d'huile peuvent s'agglomérer et
remonter à la surface.
Le dosage de ce produit est 5-7 l/h par rapport aux effluents 13 m3/h – 2ème
séparation eau/huile, transformation chimique.
Le mélange d'effluents C2 avec le casseur , les effluents de C8 RCC et la partie d'eau 1
m3/h de C4 arrive dans une cuve de travail C3 munie d’un écrémeur. 3ème séparation des
phase eau/huile, séparation mécanique.
L'huile est envoyée vers le déshuileur (SEREP) et l'eau est acheminée à partir du bas
de C3 vers la station Perrier. L'huile écrémée dans C3 contient encore de l'eau et est dirigée
vers SEREP. 4ème séparation des phase eau/huile. Les deux phases obtenues sont envoyées en
cuve C5, cuve de stockage, ensuite sont dirigées vers C1 pour la phase huile et vers la cuve
C4 puis vers la cuve C3 (recyclage) .
Les huiles de la cuve C1 sont ensuite prises en charge pour valorisation en cimenterie
(environ 100 t /mois). La teneur d'eau est contrôlée; en effet, si celle-ci est inférieure à 20 %
la prise en charge et gratuite.
36
Synoptique de la plate-forme des huileux :
3.9.2 Procédé du système PERRIER
Cette station a été commandée en 1984 à la société Matériel Perrier (d’où son nom), et
a été dimensionnée pour un débit compris entre 2 à 5 m3.
C8(150m3) C2
(540m3)
C1(540m3)
puisard interne
C3(150m3)
StationPerrier
purges eau
huiles concentréesvalorisées en cimenterie
effluent RCC(5m3/j)
effluent laminoir(200m3/j)
"eau"
casseur d'émulsion
déshydratant
C5(10m3)
C4(10m3)eauhuile
"huile"
SEREP(8m3)
En secours
37
Effluents traités :
- Huileux du laminoir
- Huileux du RCC (Skin-Pass)
- Diverses huiles usagées, huileux du Skin Galva traités différemment.
But : séparation plus fine des traces d’huiles / hydrocarbures = diminuer la
DCO, les MES , les HC
DCO : Demande chimique en oxygène
MES : Matière En Suspension
HC : HydroCarbure
Dans le 1er compartiment , le coagulant MFC 3300 neutralise , déstabilise les
gouttelettes d'huile et autres MES colloïdales (particules en suspension non décantables),
elles peuvent décanter en premiers flocs. Dans le 2nd compartiment , le floculant PROSEDIM
AS 34 grossit les flocs déjà formés. Le temps de réaction - temps de passage.
1ère séparation physique se passe dans un aéroflottateur. Pour faciliter la montée à la
surface des flocs, injecter des micro bulles d'air. Ecrémage de phase huileuse en surface fait
par un bras racleur.
2ère séparation physique : décanteur lamellaire. Les flocs restants (plus lourds )
tombent au fond grâce au contact sur les lamelles. Sortie de décanteur - rejet 11 vient vers
Station physico-chimique DEGREMONT.
Synoptique du système PERRIER :
puisard
boues
unité dePressurisation air+eau
station physico-chimique
DEGREMONT
coagulant floculant
aéroflottateurdécanteur lamellaire
boues
38
3.9.3 Procédé de la station physico-chimique
DEGREMONT = constructeur ; « physico-chimique » = type de traitement :
Cette station permet une régularisation du pH et la séparation des produits chimiques
pour permettre un rejet en rivière sain. Les effluents d’entrée sont chargés de métaux sous
forme ionique, il faut donc réaliser un traitement chimique de ces effluents.
Les effluents d’entrée sont les suivants :
- Station F1
- Eau de lavage filtres de décarbonatation
- Système PERRIER
- Galvanisation
- Laquage
- Bain de régénération décapage (HCl)
Synoptique de la station de traitement physico-chimique
transformationchimique : - Floculation- Neutralisation...
séparation physiqueeau/huile : décantationfiltration...
effluent(eau + polluants)
Rejet en rivière
Boues déshydratées
- F1- effluents sortie Perrier- eaux décarbonatation
homogénéisation
Eaux uséesdu Décapage
neutralisation /aération
neutralisation / floculation
décanteur / épaississeur
filtres-pressesFALCdéshydratation des boues
décharge
recirculation des boues
chaux chauxfloculant
rejetThérain
pH42 pH43 pH44 + débit
pH31
C123
Acide/NaOH
39
3.10 ETUDE DES PERFORMANCES DU TRAITEMENT DES HUILEUX
Mon travail a consisté en l’étude du rendement de la chaîne de traitement des huileux, en
étudiant chacun de ses composants. Pour cela, j’ai procédé à de nombreux échantillonnages en
divers points de la chaîne de traitement, puis à la mesure des indicateurs de pollution en
chacun de ces points puis à l’analyse des résultats obtenus.
3.10.1 Synoptique simplifié de la station des huileux 1 –12 : prise d’échantillons
- point de prélèvement non représentatif- point de prélèvement nécessaire- point bouché
C8(150m3 )
C2(540m 3 )
C5(10m3)
C4(10m3)
C1(540m3)
C3(150m 3 )
eauhuile
huiles concentrées valoriséesen cimenterie
effluent RCC
Skin-Pass600 l/h
(5m3 /j)effluent laminoir
(200m3 /j)
"eau"
"huile
SERE(8m3)
casseurd'émulsion
P20
déshydratant
PA,PA’ P1,
P1’P10
P3’ P4,P4’
P5
125 m3/h
13
4
4’
56
7
7’
7’’ 7’’’C5
8
puisard
boues
unité depressurisation
(eau + air )
Station physico-chimiqueDegrémont
coagulant floculantaéroflottateur Décanteur
lamellaire
boues
9
10
11 12
3.10.2 Bilan effectué sur la cuve C2
La C2 est une cuve de 540 m3 recevant les effluents huileux de l’usine et comprenant
un système de chauffage (comme l’ensemble de la plate-forme des huileux) pour éviter que
les huiles ne se solidifient. La vidange de cette cuve se fait par l’intermédiaire des pompes P1
et P1’ (Débit ≈ 13 m3/h).
Cette cuve comporte un système d’écrémage perfectionné : l’écrémeur suivant en
permanence le niveau de l’eau (jusqu'à un niveau bas).
Schéma de l’écrémeur :
Bilan de la DCO mesurée en C2 :
La DCO mesurée en C2 dépend de la quantité et de la qualité de l
Cuve C2
Niveaud’huile
E vo lu tio n d e la D C O e n C 2 a vril 20 00
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
100000
mgO
2/l
C 2 3 26560 35000 31960 43600 13400 3480 4960 2720 57640 87700 100720 77040 45920 93200
C 2 4 10260 3210 1080 2150 1295 2640 5830 3790 3180 3530 2660 12840 3620 8520 5480
C 2 4 ' 3030 2460 1880 1900 1930 2720 2550 2870 2720 7800 4180 6200 4176
04 .04 05 .04 06 .04 07 .04 W E 10.04 11 .04 12 .04 13 .04 14 .04 W E 17.04 18 .04 19 .04 20 .04 21 .04
Niveau
écrémeur
Niveau
40
’eau d’entrée.
P1
Flotteur del’écrémeur
0
2000
4000
6000
8000
10000
mgO
2/l
100000 91890 233005840 6120 7080 77605160 5010 4000 2740
W E 25.04 26 .04 27 .04 28 .04
41
Bilan des M.E.S. mesurées en C2 :
Améliorations possibles sur C2 :
1. Utiliser l'écrémeur en C2 pour pouvoir faire la première séparation entre les parties huile et
eau comme dans la cuve C3.
2. Faire entrer les effluents de manière plus constante : remplacer la pompe 125 m3/h par la
pompe 10-25 m3/h
3. Transmettre les effluents laminoir et les effluents de puisard Perrier au-dessous de
l'écrémeur pour éviter de casser la couche d'huile dans C2 ou les envoyer directement dans
C5. Ces effluents contiennent beaucoup de DCO et MES, (essentiellement huile + boues). Il
faut faire des études sur ces effluents et envisager la possibilité de les envoyer vers C5.
4. Au vu des hauteurs relevées en C2, il semble que cette cuve soit bien dimensionnée.
Cependant des anomalies, inexpliquées, ont été relevées pendant cette période d’analyse :
bien que l’écrémeur remplisse son rôle la plupart du temps, il arrive que la DCO de l’eau de la
cuve soit supérieure à la DCO de l’eau écrémée. Ceci n’est pas normal si l’on traite de l’eau
huileuse.
Il est donc important que, lors du nettoyage annuel des cuves (c’est à dire en août
2000), la C2 soit nettoyée entièrement de manière à pouvoir réaliser une révision de
E v o lu tio n M E S e n C 2 a v ril 2 0 0 0
0
1 0 0 0 0
2 0 0 0 0
3 0 0 0 0
4 0 0 0 0
5 0 0 0 0
6 0 0 0 0
7 0 0 0 0
8 0 0 0 0
9 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0
d a te
mg/
l
0
5 0 0
1 0 0 0
1 5 0 0
2 0 0 0
2 5 0 0
3 0 0 0
3 5 0 0
mg/
l
C 2 3 1 0 7 7 2 1 0 2 9 0 4 6 1 2 0 1 9 5 0 3 8 8 1 4 0 2 1 2 1 0 4 0 0 0 0 7 3 1 1 0 4 7 3 6 0 7 9 3 8 7 7 7 0 0 0 8 3 6 2 0 8 0 7 3 2 5 0 4 9 0 5 9 0 2 0 4 0 6 2 0
C 2 4 1 9 3 4 6 6 3 4 9 7 4 1 3 8 9 0 1 2 4 0 5 5 8 4 8 0 5 6 9 6 7 4 7 8 4 1 3 6 2 6 7 0 9 1 4 3 7 9 1 2 8 6 3 4 8 5 3 3 0 0
C 2 4 ' 3 2 3 3 9 7 2 9 5 3 7 0 2 8 7 3 5 8 3 3 9 3 7 8 3 5 2 5 2 9 3 8 8 1 0 5 3 5 9 8 5 1 1 3 4 3 5 8 1 1 7 0 1 6 1 7
0 4 .0 4 0 5 .0 4 0 6 .0 4 0 7 .0 4 W E 1 0 .0 4 1 1 .0 4 1 2 .0 4 *1 3 .0 4 1 4 .0 4 W E 1 7 .0 4 1 8 .0 4 1 9 .0 4 2 0 .0 4 2 1 .0 4 W E 2 5 .0 4 2 6 .0 4 2 7 .0 4 2 8 .0 4
42
l’écrémeur et de la cuve afin de déterminer l’origine des anomalies (défaut de la C2,
formation de «bouchon » d’huile solide, défaut de l’écrémeur : corrosion, blocage du
mécanisme de flottation, traitement d’un effluent inhabituel de densité plus faible que
l’huile… ).
Bilan effectué sur le casseur d'émulsion :
A la sortie de cette cuve C2, on injecte un briseur d’émulsion pour casser les tensio-actifs
entre l'eau et l'huile. Le dosage de ce produit est asservi au débit et non à la composition de
l’effluent. J'ai réalisé un test pour regarder l'efficacité de l'injection du casseur.
Le but : Voir l'efficacité du casseur d'émulsion (Ferrolin).
Les données :
! DCO du casseur pur, DCOf = 34680 mgO2/l
! DCO des effluents de C2, DCOC2= 6575 mgO2/l
Mode opératoire :
1. Préparer 6 volumes de 400 ml d'effluents C2 .
2. Ajouter des volumes différents (de 0.05 ml à 0.5 ml) du casseur dans chaque tube pour les
comparer à la proportion d'injection de la station.
12000 l C2 - 7 l Ferrolin
400 ml C2 - 0.12 ml Ferrolin
3. Après avoir ajouté le casseur, mélanger 1 min et faire les analyses DCO.
Casseur,concentration
0.05 ml 0.1 ml 0.2ml 0.3ml 0.4ml 0.5ml
DCO avant 6575 6575 6575 6575 6575 6575DCO après 4620 4980 5040 4640 5080 7780Rendement, % 30 24,3 23,3 29,4 22,7 -18,3
t e n s i o - a c t i f s
g o u t t e l e t t e s d 'h u i l e s p i é g é e s
cas seu r d 'ém u lsionh uile
ajout ducasseurd'émulsion
43
La couleur rouge indique le pourcentage utilisé à la station. On peut donc injecter 0.05
ml de Ferrolin pour 400 ml d’effluents, car on obtient le meilleur rendement et on utilise
moins de produit. Par contre, si on ajoute 0.5 ml pour 400 ml d’effluents la DCO augmente.
3.10.3 Bilan effectué sur la cuve C8
La C8 est la cuve de stockage des effluents de RCC, dont le débit est de 5 m3/j, et
même 600-800/h pendant le Skin-Pass humide. Le rôle de C8 est de les stocker et de les
envoyer par la pompe A111 vers C3.
Bilan général DCO et MES mesurées en C8 :
E vo lu tio n M E S e t D C O e n C 8 a v ril 2 0 0 0
0
1 0 0 0
2 0 0 0
3 0 0 0
4 0 0 0
5 0 0 0
6 0 0 0
7 0 0 0
8 0 0 0
mg/
l
0
2 0 0 0 0
4 0 0 0 0
6 0 0 0 0
8 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0
1 2 0 0 0 0
1 4 0 0 0 0
1 6 0 0 0 0
mgO
2/l
M E S 6 2 3 0 3 3 8 0 1 4 0 4 7 0 3 0 2 2 7 2 1 8 7 0 1 3 7 9 4 1 6 2 6 4 1 3 1 1 5 5 1 5 2 1 1 4 1 4 1 2 3 7 6 9 5 0 5 2D C O 6 2 6 0 0 1 E + 0 5 1 E + 0 5 3 5 9 0 0 4 9 6 0 0 1 4 6 3 0 1 5 1 8 0 1 1 1 0 0 1 3 7 2 0 1 7 6 8 0 1 2 7 2 0 1 2 2 4 0 1 8 3 2 0 2 0 8 8 0 2 2 8 0 0 2 4 6 8 0
0 4 .0 4 0 5 .0 4 0 6 .0 4 0 7 .0 4 W E 1 0 .0 4 1 1 .0 4 1 2 .0 4 *1 3 .04 1 4 .0 4 1 7 .0 4 1 8 .0 4 1 9 .0 4 2 0 .0 4 2 1 .0 4 W E 2 5 .0 4 2 6 .0 4 2 7 .0 4 2 8 .0 4
Efficacité du casseur d'émulsion, 6/06/2000
02000400060008000
10000
0.05 ml 0.1 ml 0.2ml 0.3ml 0.4ml 0.5ml
Volume de Ferrolin
mgO
2/l DCO avantDCO après
44
On voit une grande différence entre ces chiffres avant et après le 13 avril. A partir de
cette date, on a fait un piquage à un autre endroit qui donne des mesures plus raisonnables.
Pendant le SPH , le Qwerl arrive dans la C8. L'huile est alors solide dans l'eau, et le mélange
est très stable et difficile à traiter car l'huile n'est pas relarguée naturellement. J’ai réalisé une
étude de l’efficacité du casseur d’émulsion que l’on doit injecter pendant les campagnes SPH.
Efficacité du casseur sur le Qwerl :
Le but: Voir l'efficacité du casseur d'émulsion (Ferrolin) sur le Qwerl.
Les données:
! DCO du casseur pur : DCOf = 34680 mgO2/l
! DCO des effluents de C8 : DCOC8= 16020 mgO2/l
Mode opératoire:
1. Prendre 3 volumes de 400 ml d'effluents C8.
2. Injecter dans chaque tube 0.1 , 0.2 et 0.3 ml de casseur respectivement.
Casseur 0.1 ml 0.2 ml 0.3ml
DCO C8 avant 16020 16020 16020
DCO après injection 15840 14310 15840
tensio-actifsgouttelettes d'huiles piégées
Evolution DCO avant et après injection de casseur
1300014000150001600017000
0.1 ml 0.2 ml 0.3mlvolume du casseur pour 400ml d'effluents
mgO
2/l
DCOapres DCO avant
45
Conclusion : On voit bien que les tensio-actifs de cette huile sont très stables et le casseur ne
donne pas de bons résultats, car la DCO reste élevée. Il faut trouver une autre solution pour
traiter le Qwerl : évaporateur ou bien ultrafiltration ou bien trouver un casseur plus efficace
que le Ferrolin BE 8100.
3.10.5 Bilan effectué sur la cuve C3
La C3 est une cuve de travail de 150 m3, elle reçoit les eaux provenant de la C2 et de
C8. Cette cuve comporte, elle aussi, un écrémeur mais celui-ci, de même technologie que
celui ci-dessus, est fixe. C’est donc seulement le niveau de liquide dans la cuve qui détermine
l’écrémage. Le rôle de la C3 est de séparer grossièrement l’eau et l’huile afin que la phase la
plus huileuse (la phase écrémée) puisse parfaire son traitement de manière à obtenir une eau et
une huile de bonne qualité.
Le tableau ci-après donne l’évolution de la DCO sur une semaine à l’entrée et aux
sorties « eau » et « huile » de la cuve C3 :
On note l’efficacité de l'écrémeur qui piège de l'huile et en même temps diminue la
DCO du côté de l'eau. On peut voir que la plupart du temps c’est le cas, mais il arrive que des
anomalies surviennent. Celles-ci sont dues à la présence d’un effluent indésirable de densité
Evolution DCO avant et après injection de casseur
1300014000150001600017000
0.1 ml 0.2 ml 0.3mlvolume du casseur pour 400ml d'effluents
mgO
2/l
DCOapres DCO avant
46
différente de l’huile ou à une mauvaise hauteur d’eau dans la C3. L’écrémeur de la C3 étant
fixe, lorsque le niveau est trop haut on écrème de l’eau.
Pendant toutes les mesures du mois d’avril le fonctionnement étant bon la plupart du
temps, on peut dire que cette cuve de travail est efficace et bien dimensionnée, elle nécessite
juste une attention plus grande si l’on veut écrémer de l’huile en permanence (respecter les
alarmes de niveau haut).
3.10.6 Bilan effectué sur le séparateur SEREP
Il s’agit d’un séparateur déshuileur DE 20, tout inox de 8 m3, commercialisé par la
société SEREP ; il est muni d’un réchauffeur. Cet appareil est conçu pour fonctionner à un
débit compris entre 3 et 5 m3/h. Le principe de fonctionnement, ainsi que des renseignements
complémentaires sont disponibles en annexe (Cf. Annexe 9 « Principe de fonctionnement
SEREP », Cf. Annexe 10 « Nettoyage de SEREP »).
En observant l’évolution de la DCO dans le graphique ci-après, on peut voir que la
DCO est plus faibles que celle issue des analyses en C2.
On voit bien que la plus grande partie de la DCO est apportée par de l’huile peu stable.
Comme nous l’avons déjà évoqué, l’existence d’une DCO élevée s’explique par la présence
d’huile très stable, qui n’est pas affectée ni par le briseur d’émulsion ni par séparation
physique et reste en solution dans l’eau. On parle alors de Qwerl.
On s’aperçoit aussi dans le graphique suivant que le taux de M.E.S. dans l’eau traitée
est beaucoup plus constant. En fait le séparateur, par le fait de présence d’huile sur ses parois,
retient une bonne partie des M.E.S. de l’eau à traiter. La concentration en matière en
Evolution la DCO dans la cuve C2 et SEREP
02000400060008000
10000
04.04
06.04 W
E11
.0413
.04 WE
18.04
20.04 W
E26
.0428
.04
DCO de C2 après injection du casseurr SEREP eau 7'
47
suspension est en quelque sorte divisée en trois parties inégales : une fraction adhère aux
parois et est éliminée en même temps que l’huile, une autre fraction décante dans le fond du
séparateur, et la majorité reste dans l’eau, ce qui explique que l’on retrouve des M.E.S. en
sortie.
Il est donc important de procéder à des lavages réguliers (selon le taux
d’encrassement) du fond de l’appareil pour éviter des problèmes de fonctionnements sur cet
appareil. (Cf.10 'Nettoyage de SEREP")
3.10.7. Etude de l’eau sortant de la plate-forme des huileux
Une fois sortie du séparateur, l’eau transite par une Cuve C4 qui ne fait que stocker cet
effluent, puis repasse par la cuve C3 avant d’entrer enfin dans la station PERRIER.
Bilan général DCO et MES mesurées en C4 :
Les graphiques suivants de MES et DCO montrent bien que ces effluents en sortie C4
evolution MES en SEREP avril 2000
0200400600800
1000
04.04
06.04 W
E11
.04
*13.0
4W
E18
.0420
.04 WE
26.04
28.04
date
mg/
l
SEREP eau 7'
C o m p a r a i s o n d e l a D C O S E R E P e a u e t e n t r é e P e r r i e r a v r i l 2 0 0 0
0
1 0 0 0
2 0 0 0
3 0 0 0
4 0 0 0
5 0 0 0
6 0 0 0
m g O 2 / l
C 3 e a u 9 2 4 6 0 2 5 6 0 1 5 6 5 2 5 1 5 2 1 9 0 3 3 0 5 2 9 7 5 3 3 5 5 3 1 9 5 3 5 0 5 4 9 0 5 4 2 5 0 2 7 5 5 2 9 4 0 4 9 3 5 5 2 8 0 4 0 3 0 2 7 2 0C 4 m 2 3 2 0 2 3 2 5 1 7 2 4 2 0 9 0 2 2 4 5 3 2 6 5 3 2 6 5 3 6 4 5 3 4 2 0 3 2 0 5 4 9 3 0 3 5 0 0 3 9 6 5 3 8 3 5 3 3 6 0 4 3 3 0 4 3 6 0 2 5 6 5
0 4 . 0 4 0 5 . 0 4 0 6 . 0 4 0 7 . 0 4 W E 1 0 . 0 4 1 1 . 0 4 1 2 . 0 4 1 3 . 0 4 1 4 . 0 4 1 7 . 0 4 1 8 . 0 4 1 9 . 0 4 2 0 . 0 4 2 1 . 0 4 W E 2 5 . 0 4 2 6 . 0 4 2 7 . 0 4 2 8 . 0 4
48
sont identiques, et parfois même de meilleure qualité qu’à l'entrée Perrier.
Une amélioration est possible afin d’améliorer la qualité des effluents en sortie C4 : il
s'agit d'envoyer les effluents de SEREP côte d'eau vers la Station Perrier.
Projet d’amélioration :
Bilan C3 : EC3+C4 =SC3+ES EP=SC3 ES=C4+C5 C2= EP+C4+C5-C4 EC3=EP+C5
Bilan C3 : EC3=SC3+ES ES=C4+C5
EP=SC3+C4 EC3=EP+C5
C o m p a r a is o n d e la M .E .S . S E R E P e a u e t e n t ré e P e r r ie r a v r i l 2 0 0 0
0
2 0 0
4 0 0
6 0 0
8 0 0
1 0 0 0
1 2 0 0
1 4 0 0
mg/
l
C 4 m 4 1 9 ,5 3 8 4 3 0 1 ,5 3 5 6 ,5 5 0 5 ,5 6 6 9 ,5 6 1 2 5 0 6 5 6 8 2 9 5 ,5 5 3 0 5 8 7 ,5 5 2 9 ,5 5 7 2 ,5 4 6 6 ,5 8 1 0 ,5 3 5 2 5 2 8 ,5C 3 e a u 5 7 3 6 1 1 5 6 2 4 8 0 5 4 8 7 0 0 6 7 5 5 3 2 5 4 7 3 8 4 7 5 9 8 4 8 4 5 4 3 9 9 1 2 0 2 9 8 0 7 0 6 6 0 3
0 4 .0 4 0 5 .0 4 0 6 .0 4 0 7 .0 4 W E 1 0 .0 4 1 1 .0 4 1 2 .0 4 *1 3 .04 1 4 .0 4 1 7 .0 4 1 8 .0 4 1 9 .0 4 2 0 .0 4 2 1 .0 4 W E 2 5 .0 4 2 6 .0 4 2 7 .0 4 2 8 .0 4
C(10 3)
C(10 3)
C(150 3)
StationPerrier
eahuil
"eau"
"huile"
SEREP(8m3)
EC2
SC3
EP
C5ES
C4C(10m3)
C(10m3)
C3(150m3)
StatioPerrier
eauhuile
"eau"
"huile"
SEREP(8 3)
EC2
SC3
EPC4
C5
ES
Configuration actuelle : Configuration envisagée :
49
Les avantages de la configuration envisagée :
L’efficacité de C3 va augmenter car on ne fait plus la dilution de la charge polluante
avec le flux C4.
Le flux ES devient plus chargé (concentration de la DCO plus forte) ; l’efficacité de SEREP
est augmentée, en même temps que la teneur d’huile dans C5 ; la teneur d’huile EP est réduite
ainsi que la DCO EP et la DCO SP ( <1000 mg O2/l).
3.10.8 Bilan complet de la plate-forme des huileux
Débits relevés :
Des relevés de compteur horaire ont été effectués, ce qui me permet de dire que la
pompe P1 fonctionne environ 15,2 heures par jour. Cette pompe ayant un débit moyen de 12
m3/h, on peut dire que l’installation traite environ 182.4 m3/j.
Ce débit oblige donc les autres unités, qui fonctionnent toute la journée, à épurer à un débit de
182.4/ 24 = 7.6 m3/h.
Ce débit est plus élevé que celui de construction (3 à 6 m3/h pour le séparateur), mais
l’installation semble bien le supporter.
Rendement de l’installation :
A l’aide des analyses effectuées pendant ce stage, j’ai réalisé des calculs de
rendement :
- en ce qui concerne le passage de la cuve C2, je n’ai pas calculé de rendement
car il est nécessaire de choisir un point de référence fixe en C2 (le refoulement
de la pompe par exemple), la marche ou non de l’écrémeur pour calculer un
rendement. Cette démarche n’étant pas claire sur le site SOLLAC Montataire
et les analyses n’ayant pas été faites sur une période « normale » les résultats
obtenus ne correspondent pas à l’image du fonctionnement des écrémeurs.
- Pour les autres étapes :
Rendement, % Casseur C8 C3 SEREP Plate-forme entière
DCO -49 33 16 31 67MES -2,2 85 -27 35 55
50
La plate-forme élimine donc plus que la moitié des M.E.S. et 67 % de la DCO,
l’élimination physique (et chimique) est donc de bonne qualité. Par contre l'efficacité du
casseur pour ces deux polluants est négative. Il a y deux raisons : soit le point de prélèvement
est mal installé (juste près de la pompe d'injection du Ferrolin), c'est-à-dire qu’on fait les
mesure du produit pur, soit on injecte trop de produit par rapport à la charge des effluents, et
ce produit augmente la DCO. Dans C8, en dehors des campagnes SPH, il y a dilution avec
l'eau déminéralisée. On voit bien que pour augmenter le rendement de traitement de la DCO
dans la cuve C3, il faut accroître le temps de séjour. Pour améliorer le traitement de la MES, il
pourrait être utile de nettoyer la cuve.
L’optimisation de ces résultats ne peut être obtenue qu’en diminuant le débit de
production, c’est-à-dire en augmentant le temps de séjour dans les ouvrages, ou encore en
faisant arriver les effluents de manière constante, comme dans C2 ( voir 3.10.2.).
Coût du traitement :Deux dépenses sont à séparer :
• le coût énergétique
• le coût des réactifs
En ce qui concerne le coût énergétique, très peu de données sont à ma disposition, il m’est
donc difficile de chiffrer cette dépense. Pour ma part, je pense qu’il serait intéressant de
mener une étude sur l’utilité du chauffage des cuves ; celle-ci est certes utile mais quelle est la
température optimale à mettre en œuvre ?
Pour le coût des réactifs, il se résume, pour l’ensemble de la plate-forme, à l’utilisation
d’un briseur d’émulsion : le Ferrolin BE 8100 dilué (anciennement appelé WAXOL).
SOLLAC Montataire a utilisé environ 3,45 tonnes de ce produit pour l’année 1999. Le
Ferrolin BE 8100 coûte 18,72 francs le kilogramme, soit une dépense annuelle de 64584
francs environ (ce qui correspond à peu près à 0,83 francs / m3 d’eau traitée).
51
3.10.9 Conclusion et remarques sur le plate- forme des huileux
La plate-forme des huileux est une unité de traitement très simple. C’est pourquoi son
efficacité est correcte : environ 60 % de l'élimination DCO et MES sur les effluent traités.
Cependant, pour optimiser et fiabiliser davantage le procédé, je pense qu’il serait
intéressant :
- d’accroître la maintenance ( le nettoyage des cuves)
- d’installer des moyens de contrôle du débit adapté (le débitmètre en place étant
la plupart du temps hors service).
3.11 BILAN DE LA STATION PERRIER
La station PERRIER, comme bon nombre d’autres stations physico-chimiques, utilise un
coagulant et un floculant :
- le coagulant est le MFC 3300, commercialisé par Aquaprox, son pH optimum
de coagulation est compris entre 5 et 7.
- le floculant est le Prosédim AS 34, commercialisé par Aquazur. On notera que
sa densité est inférieure à 1 (0,8 exactement), de manière à obtenir des flocs
capables de flotter.
Le débit de la station PERRIER est réglé manuellement en fonction de la hauteur des
cuves de la plate-forme des huileux. Celui-ci est donc instable et réglé sans aucune limite
(sauf celles imposées par l’installation 0 à 10 m3/h environ). Le débit dépasse parfois 11 m3/h.
3.11.1 Elimination MES
On peut voir d’après le graphique suivant que les concentrations en sortie du flottateur
et en sortie du décanteur sont à peu près constantes. La station traite donc de manière efficace
les matières en suspension.
52
On voit en revanche que le décanteur n’est pas efficace. Les concentrations en sortie
du flottateur et du décanteur sont pratiquement égales. Il arrive même que la concentration en
sortie de station soit supérieure à celle de sortie du flottateur. Le décanteur est donc un
ouvrage qu’il faudrait modifier.
3.11.2 Elimination DCO
La DCO est, comme déjà cité avant, un paramètre très variable selon le type d’huile ou
de détergent utilisé.
E v o lu a t io n M E S a v r i l 2 0 0 0
0
2 0 0
4 0 0
6 0 0
8 0 0
1 0 0 0
1 2 0 0
1 4 0 0
04.04
05.04
06.04
07.04 W
E10
.0411
.0412
.04
*13.0
414
.04 WE
17.04
18.04
19.04
20.04
21.04 W
E25
.0426
.0427
.0428
.04
d a t e
mg/
l C 3 e a u 9S P 1 2s o r t ie a e r o f . 1 1
E vo lu t io n d e la D C O a vril 2 0 0 0
0
1 0 0 0
2 0 0 0
3 0 0 0
4 0 0 0
5 0 0 0
6 0 0 0
04.04
05.04
06.04
07.04 W
E10
.0411
.0412
.0413
.0414
.04 WE
17.04
18.04
19.04
20.04
21.04 W
E25
.0426
.0427
.0428
.04
d a te
mgO
2/l C 3 e a u 9 (E P )
so rt ie a e ro f . 1 1S P 1 2
53
De la même façon que les M.E.S., la DCO est instable en entrée, par contre la sortie du
PERRIER ne permet pas de réguler les concentrations de sortie, car celles-ci dépendent de la
densité de l’huile présente dans les effluents entrant en C2. La DCO est donc plus difficile à
traiter. On peut voir encore une fois que le décanteur n’a que très peu d’effet sur l’élimination
de la DCO.
3.11.3 Bilan global de la Station Perrier
Selon le relevé de compteur de la pompe de reprise de l’eau traitée (la P18), qui
fonctionne environ 6,7 heures par jour à un débit de 32 m3/h, soit un débit de environ 214,4
m3/j ou 8,9 m3/h, la station PERRIER traite environ 78256 m3/ an.
Rendement de la station Perrier :
Débit relevés de la station Perrier
0
2
4
6
8
10
12
01/04
/00
03/04
/00
05/04
/00
07/04
/00
09/04
/00
11/04
/00
13/04
/00
15/04
/00
17/04
/00
19/04
/00
21/04
/00
23/04
/00
25/04
/00
27/04
/00
date
m3 /h
54
EP- entrée Perrier point prélèvement N 9 (Cf. 3.9 Synoptique la station des huileux)
EA- entrée aéroflottateur(10)
SA -sortie aéroflottateur (11)
SP- sortie Perrier N12
Rendement ,% Compartiment Aéroflottateur Décanteur Station Perrier
DCO 12 50 0.2 66
MES -32 91 Négatif 88
On peut remarquer que grâce à un débit élevé de la Station Perrier, l'efficacité de
l'aéroflottateur est bonne. L’aéroflottateur est plus efficace en traitement MES, mais il faut
augmenter l ’efficacité en traitement DCO.
On peut voir par contre que certains rendements sont négatifs sur l’ensemble de la
période étudiée. Il s’agit en fait d’un problème de décanteur, celui-ci étant pollué parfois de
manière très visible; il arrive même que la concentration en sortie de station soit supérieure à
celle de sortie du flottateur. Le décanteur est donc un ouvrage qu’il faudrait modifier.
En ce qui concerne le rendement négatif de DCO, il reflète en fait celui des M.E.S,
c’est-à-dire qu’une partie de la DCO est sous forme particulaire. Actuellement la station
PERRIER élimine donc 88 % des M.E.S. et 66 % de la DCO, ces résultats bien qu’honorables
E v o lu tio n D C O e t M .E .S . e n c o u rs d u tra ite m e n t à la S P a v r il 2 0 0 0
0
2 0 0
4 0 0
6 0 0
8 0 0
1 0 0 0
1 2 0 0
M.E
.Sm
g/l
0
5 0 0
1 0 0 0
1 5 0 0
2 0 0 0
2 5 0 0
3 0 0 0
3 5 0 0
4 0 0 0
4 5 0 0
DC
O m
gO2/
l
M .E .S 8 7 3 1 0 8 2 9 9 9 6D C O 4 2 4 1 3 3 7 9 1 5 1 3 1 3 8 4
E P E A S A S P
55
pour un effluent si particulier ne sont pas satisfaisants. En effet, sans le décanteur, sur la
période considérée, les rendements sont meilleurs.
Décanteur :
débit Perrier :< 6 m3/h : rendement positif> 6 m3/h : rendement négatifrégime optimal:débit de 4 à 6 m3/h
Coût du traitement :
Le coût du traitement se résume à :
- la consommation d’énergie électrique
- la consommation de réactifs
- le traitement des boues.
De la même manière le traitement des boues n’a pas été étudié car celui-ci est très
particulier, en fait, il n’existe pas. Il s’agit plutôt d’une concentration : les boues étant dirigées
vers le puisard, elles retournent et décantent en C2 et dans le puisard.
Pour la consommation de réactif, des coûts ont pu être calculés :
- pour le coagulant MFC 3300, il en est consommé 5,5 tonnes par an. Celui-ci coûte
12,8 francs le kilogramme, soit une dépense annuelle de 70400 francs. Rapporté au
m3, on obtient 0,90 francs par m3 d’eau traitée.
Efficacité du décanteur par rapport au débit
-40
-20
0
20
40
9,5 4,4 6,3 7,3 9,8 6 5
débit de la SP
Ren
dem
ent,
%rendement DCO
rendementM.E.S.
56
- pour le floculant, celui-ci est utilisé à un débit de 17,6 l/h soit 422,4 l/j et 154,2
m3/an. La concentration très approximative est de 2,5 g/L (déterminée
visuellement à l’aide d’un appareil de comparaison des densités). Il y a donc une
utilisation annuelle approximative de 385,5 kilogrammes de floculant pour la
station PERRIER.
- le Prosédim AS 34 vaut 20,8 francs le kilo, soit une dépense de 8018,4 francs par
an, ou de 0,10 francs par m3 d’eau traitée.
En l’attente de modification, la station PERRIER doit être utilisée autant que possible
dans la gamme de débit déterminée grâce à la manipulation ci-dessus, c’est-à-dire entre 4 et 8
m3/h.
3.11.4 Conclusion et observations sur la station PERRIER
La station PERRIER connaît donc quelques problèmes. En effet, un manque de
technologie se fait cruellement sentir, la mise en place de l’asservissement des pompes de
réactifs est primordial pour un bon fonctionnement de l’installation.
De la même manière, si le décanteur n’est pas modifié, celui-ci est inefficace.
Autres anomalies rencontrées :
- un problème dans l’extraction et le devenir des déchets de la Station PERRIER.
E s s a i s d ' o p t i m i s a t i o n : r e n d e m e n t d e l a s t a t i o n P E R R I E R e n f o n c t i o n d u d é b i t .
0 , 0 0 %
1 0 , 0 0 %
2 0 , 0 0 %
3 0 , 0 0 %
4 0 , 0 0 %
5 0 , 0 0 %
6 0 , 0 0 %
7 0 , 0 0 %
8 0 , 0 0 %
9 0 , 0 0 %
1 0 0 , 0 0 %
2 4 6 8 1 0
D é b i t ( m 3 / h )
M . E . S .D C O
57
- une utilisation globale de la station à un débit trop important
- un manque de rigueur sur la préparation et l’utilisation des réactifs
3.12 ETUDE DU FILTRE FALC
Une dernière étude qui m’a été demandée a porté sur le filtre FALC qui est utilisé sur la
station DEGREMONT pour enlever la partie d’eau des boues qui viennent du décanteur. Les
études ont concerné la possibilité de faire travailler ce filtre de manière plus efficace et
d’augmenter son temps utile de fonctionnement.
Après plusieurs analyses, j’ai mis en évidence la dépendance de l’épaisseur des boues en
fonction de leur concentration dans l’eau. En outre, le filtre fonctionne à vide un cycle sur
deux (peu de boues en sortent). En faisant la relation entre concentration et seccité de boues,
j’ai déterminé une densité de boues de 5,3 kg/l
Afin de faire travailler les filtres en régime permanent, j’ai proposé les régimes de
fonctionnement suivant, en fonction de la teneur T de boues :
- si T < 200 ml/l alors on ne met pas le filtre en service.
- si 200 < T < 400 ml/l alors on fait fonctionner le filtre 1 cycle par heure
- si T > 400ml/l alors on fait fonctionner le filtre 5 cycles par heure
Chaque cycle de filtre dure 12 minutes.
A l’avenir, on pourra étudier le rapport entre teneur de boues et turbidité de façon à régler
le filtre à l’aide des mesures données par un turbidimètre (beaucoup plus rapides à obtenir que
celles de la teneur de boues et des M.E.S.)
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CONCLUSION
Ce stage que j’ai passé aux Services Centraux de SOLLAC Atlantique, site de
Montataire, m’a permis de développer et approfondir mes connaissances sur le traitement
industriel de l’eau, la sidérurgie, la production et la transformation de l’acier.
Durant ces six mois, j’ai eu la possibilité de travailler dans une grande entreprise
française et augmenter mes connaissances de la culture et de la langue françaises.
D’autre part, il s’agit de ma première grande expérience professionnelle, durant
laquelle j’ai appris à m’insérer dans une équipe et à m’adapter aux contraintes de travail
imposées par une production en feu continu.
J’ai également eu le plaisir d’avoir été écoutée par les personnes qui m’ont encadrée,
et qui n’ont pas hésité, malgré ma jeune expérience, à mettre en œuvre certains des projets
que j’ai élaborés. Cette confiance est de bon augure pour la suite, et m’a donné grande envie
de continuer cette expérience.
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BIBLIOGRAPHIE
1. Mémento technique de l’eau. Edition du Cinquantenaire 1989. Neuvième édition, Tome 1,
2. société Degrémont-Erpac
2. Épuration des eaux. Jean Rigaud, Louis-Marie Girard ; Agence de l’Eau Rhône-
Méditerranée-Corse, Lyon, 1998
3. Le livre de l'acier. Sollac - Éditeurs scientifiques Gérard Béranger, Guy Henry, Germain
Sanz.
4. Introduction à la métallurgie générale. Jacques Lévy ; Les presses de l'École des Mines
de Paris, 1999
