VEOLIALe traitement des effluents de Sidérurgie / Métallurgie

MEEUS XAVIER! ! ! ! ! ! ! ! ! !

1. Introduction! Lors de ce travail, nous allons voir l’organisation que nécessite un traitement complet des effluents du secteur métallurgique. En effets, ces eaux contiennent un grand nombre de polluants de tout type, c’est pourquoi les traitements adaptés serons tout aussi variés.

Le secteur de l’eau est très légiféré, ce qui nécessite un grand savoir faire dans le domaine et des techniques de pointes.

Pour gérer tout cette organisation et poursuivre une amélioration continue, il est important d’avoir une méthode de travail rigoureuse. Nous verrons les normes envers lesquelles l’entreprise s’engage à répondre et qui font de cette société un acteur sérieux et respecté dans son secteur.

2. Veolia2.1. Historique

!  Né avec l'industrialisation et l'urbanisation, ce groupe a su accompagner depuis 155 ans la mutation de nos sociétés. Il s'attache désormais à les devancer, en concevant les réponses aux questions de l'avenir. En 1980, suite au premier choc pétrolier, la CGE regroupe l'ensemble de ses filiales spécialisées dans la conception, l'ingénierie et la réalisation d'équipements de traitement des eaux potables et usées au sein de l'Omnium de Traitement et de Valorisation (OTV). La CGE prend le contrôle de la CGEA (qui deviendra Connex et Onyx) puis de la Compagnie Générale de Chauffe (rebaptisée plus tard Dalkia), rassemblant ainsi les 4 métiers du secteur écologique. En 2005, Les divisions du groupe - l'eau, la propreté, les services énergétiques et le transport - sont rassemblées sous un nom commun : Veolia. Accompagné d'un nouveau logo, ce déploiement illustre la volonté de l'ensemble du groupe de construire une cohérence globale entre ses divisions et d'accroître la visibilité de l'entreprise.

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Le traitement des effluents de Sidérurgie / Métallurgie par la société Veolia

Figure 1: Logo de la société VEOLIA

Figure 2: Structure de comparaison entre

normes de gestion et norme environnementale

Comme nous le montre la figure 2, les normalisateurs ont intégré ces norme dans une structure très proche à celle des normes de gestion de la qualité (ISO 9001 ). La norme qui décrit l'outil de vérification de la mise en place et du fonctionnement du SME étant commune (ISO 19011).

2.2. Secteur d’activité

! Leader mondial du traitement d'eau, Veolia Eau Solutions & Technologies est la filiale technologique du groupe. Spécialisé dans l'ingénierie, la conception et la construction d'usines clés en main, Veolia Eau Solutions & Technologies est également créateur des solutions technologiques qui composent ces ouvrages. Le groupe est propriétaire de plus de 250 technologies dans le domaine et couvre 55 pays.

2.3. Engagement écologique

! Depuis plusieurs années, l’entreprise Veolia met en œuvre une politique et des moyens importants pour minimiser l'impact des industriels et de la municipalité sur l'environnement. Pour gérer l’environnement selon les meilleurs standards internationaux, le groupe a adopté un système de gestion de l'environnement conforme à la norme internationale ISO 14001, ISO 9001 et ILO-OHS 2001.

2.3.1. ISO 14001

! La série des normes ISO 14000 désigne l'ensemble des normes qui concernent le management environnemental. La plus célèbre et la plus utilisée des normes de cette série est la norme ISO 14001. Une organisation peut faire certifier son système de management environnemental suivant cette norme par des organismes tierce partie accrédités comme l'Association française pour l'assurance de la qualité, Écopass, le Bureau Veritas, Le Lloyd's Registre, etc. Cette certification étant réalisée par un système d'audit par rapport au second nouveau référentiel ISO 14001 (version 2004).

2.3.1.1. Management environnemental

! Le management environnemental désigne les méthodes de gestion d'une entité (entreprise, service...) visant à prendre en compte l'impact environnemental de ses activités, à évaluer cet impact et à le réduire. Le management environnemental s'inscrit dans une perspective de développement durable.

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2.3.2. ISO 9001

! Cette norme est relatives aux systèmes de gestion de la qualité, elle donne les exigences organisationnelles requises pour l'existence d'un système de gestion de la qualité. La version en vigueur de ISO 9001 est la version datée de 2008 (11/2008). Les exigences y sont relatives à quatre grands domaines :

! 1. Responsabilité de la direction : exigences d'actes de la part de la direction en tant que premier acteur ! et permanent de la démarche.

! 2. Système qualité : exigences administratives permettant la sauvegarde des acquis. Exigence de prise ! en compte de la notion de système.

! 3. Processus   : exigences relatives à l'identification et à la gestion des processus contribuant à la ! satisfaction des parties intéressées.

! 4. Amélioration continue : exigences de mesure et enregistrement de la performance à tous les niveaux ! utiles ainsi que d'engagement d'actions de progrès efficaces.

2.3.2.1. Cycle de Deming

! La roue de Deming est une illustration de la méthode de gestion de la qualité PDCA (Plan-Do-Check-Act). Son nom vient du statisticien William Edwards Deming. Ce dernier n'a pas inventé le principe du PDCA, mais il l'a popularisé dans les années 50. La méthode comporte quatre étapes, chacune entraînant l'autre, et vise à établir un cercle vertueux. Sa mise en place doit permettre d'améliorer sans cesse la qualité d'un produit, d'une œuvre, d'un service, ...

• Plan : Préparer, Planifier (ce que l'on va réaliser)• Do : Développer, réaliser, mettre en œuvre (le plus souvent, on commence par une phase de test)• Check : Contrôler, vérifier• Act : Agir, ajuster, réagir

La première étape, Plan, consiste à planifier la réalisation. Elle se déroule généralement en trois étapes :

• Identification du problème (par exemple à l'aide du Qui fait Quoi ?, Où ? Quand ? Comment ? Combien ? et Pourquoi)

• Recherche des causes racines (par exemple à l'aide de la méthode des 5 pourquoi)• Recherche de solutions avec écriture du cahier des charges et établissement d'un planning

L'étape Do ( faire) est la construction, le développement, la réalisation de l'œuvre.

Une fois achevée, on entame l'étape Check ( vérifier) qui consiste à contrôler que la solution mise en place résout bien le problème rencontré. Cette étape utilise des moyens de contrôle divers, tels que des indicateurs de performance.

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Figure 3: Représentation graphique de la roue de

Deming

Puis l'étape Act consiste à agir et réagir, c'est-à-dire corriger et améliorer la solution mise en place, voire à standardiser cette solution. L'étape Act amène donc un nouveau projet à réaliser, donc une nouvelle planification à établir. Il s'agit dès lors d'un cycle que l'on représente à l'aide d'une roue tel que l’on peut le voir sur la figure 3. A chaque étape, la roue tourne d'un quart de tour et ainsi avance. Cette avancée représente l'action de progresser.

De plus, pour éviter de "revenir en arrière", on représente une cale sous la roue, qui l'empêche de redescendre et qui symbolise par exemple un système qualité ou un système d'audits réguliers.

2.3.2. ILO-OHS 2001

! Cette norme concerne les systèmes de gestion de la sécurité et de la santé au travail - Référentiel international de l'OIT qui a été validé par les états et les partenaires sociaux (employeurs et salariés) au niveau international. L'hygiène, la sécurité et les conditions de travail sont des notions récentes puisqu'elles sont apparues au 19ème siècle avec le développement industriel qui constituera le noyau dur autour duquel se construira progressivement le droit du travail; avec des premières mesures de protection au bénéfice des travailleurs les plus fragiles: les femmes et les enfants. On regroupe sous cette appellation une multitude de disciplines qui ont toutes pour but de supprimer ou tout au moins de limiter les effets nuisibles des activités humaines sur l'homme lui même et sur son environnement.

3. Les eaux usées! Pour bien cibler le sujet que nous allons traiter tout au long de ce travail, il est important de définir ce que sont les eaux usées.

Définition: «Les cours d'eau ont une capacité naturelle d'épuration. Mais cette capacité a pour effet de consommer l'oxygène de la rivière et n'est pas sans conséquences sur la faune et la flore aquatiques. Lorsque l'importance du rejet excède la capacité d'auto-épuration de la rivière, la détérioration de l'environnement peut être durable. Les zones privées d'oxygène par la pollution entrainent la mort de la faune et de la flore ou

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créent des barrières infranchissables empêchant notamment la migration des poissons. La présence excessive de phosphates, en particulier, favorise le phénomène d'eutrophisation, c'est-à-dire la prolifération d'algues qui nuisent à la faune aquatique, peuvent rendre la baignade dangereuse et perturbent la production d'eau potable.»

Il existe trois types d’eaux usées (domestiques, industrielles, pluviales ), mais nous ne nous concentrerons que sur les eaux usées industrielles. Ces eaux sont très différentes des eaux usées domestiques. Leurs caractéristiques varient d'une industrie à l'autre. En plus de matières organiques, azotées ou phosphorées, elles peuvent également contenir des produits toxiques, des solvants, des métaux lourds, des micropolluants organiques, des hydrocarbures. Certaines d'entre elles doivent faire l'objet d'un prétraitement de la part des industriels avant d'être rejetées dans les réseaux de collecte. Elles sont mêlées aux eaux domestiques que lorsqu'elles ne présentent plus de danger pour les réseaux de collecte et ne perturbent pas le fonctionnement des usines de dépollution.

4. Usage de l’eau en métallurgie! Selon les études de la région wallonne, la demande en eau du secteur métallurgique provient majoritairement des activités sidérurgiques les plus utilisatrices d’eau. En 2003, sa demande atteint 91% de celle du secteur métallurgique. Les 9% restant sont consommés par la transformation des métaux non ferreux (7,5%) et les traitements de surface (1,5%).  

La demande en eau de l’industrie sidérurgique est surtout liée aux besoins de refroidissement des installations. C’est particulièrement vrai pour la phase à chaud de la sidérurgie. Ce n’est toutefois pas son seul usage: l’eau est également utilisée dans le process, pour le rinçage des installations et pour le traitement des gaz.  

En 2003, les eaux de refroidissement et les eaux de process représentent respectivement 77% et 22% du volume total consommé par le secteur. Ceci influence fortement l’implantation géographique des industries. En effet, les sidérurgies sont situées à proximité de voies d’eau importantes que sont la Meuse et la Sambre ou encore le canal de Charleroi, de manière à pouvoir bénéficier d’un apport suffisant d’eau fraîche. Les eaux de surface fournissent 98% de ces besoins.

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La figure 5 nous permet d’affirmer que la diminution d’eau n’est pas liée à une diminution de production.

Cependant, la diminution de production se justifie par la fermeture de trois hauts fourneaux: l’un en 1996, un second en 1997 et le dernier en 2001. Et dû au développement de la filière électrique, qui au détriment de la filière oxygène à entrainé une réduction des consommations d’eau de près de 20%.  

Figure 5: Représentation de la consommation d’eau et le

la production d’acier brut en fonction du temps

Figure 4: Représentation de la consommation d’eau des industries métallurgique wallonne

Millions de m3

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Si nous analysons la tendance de la consommation d’eau au fil du temps, on remarque clairement que la consommation diminue. Cela s’explique par l’évolution des procédés, qui utilisent des systèmes de réutilisation multiple et les circuits fermés de refroidissement, qui permettent de limiter la demande.

4.1 Utilisation de l’eau en sidérurgie

! On distingue quatre groupes d’activités: les unes (cokerie, certaines opérations du laminage à chaud) donnent des effluents à forte pollution dissoute et donc non facilement recyclables après traitement (tableau 1). Les autres (laminage et lavage des gaz) engendrent des effluents à forte pollution en suspension ( oxydes, MES, hydrocarbures insolubles) dont les eaux sont pour leur quasi totalité recyclables ( tableau 2).

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Tableau 1: Effluents spécifiques sidérurgiques

( non recyclables par des moyens simples et

économiques

* MES: Abréviation de Matière En Suspension

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Tableau 2: Purge des circuits sidérurgiques

dont les effluents sont recyclés

4.1.1. Cokéfaction

! Elle génère des eaux ammoniacales qui proviennent de l’humidité du charbon (8%) et d’eau de formation (4%). Ce sont les eaux ammoniacales faibles, riche en phénols. Le lavage du gaz génère lui-même les eaux ammoniacales fortes riches en NH4+ libre.

4.1.2. Décapage

! Le décapage produit des eaux de rinçages très chargées en Fe2+ et en H2SO4 s’il est sulfurique. S’il est chlorique, et c’est le cas le plus courant, la régénération thermique de HCl peut supprimer tout rejet d’acidité et de fer dissous.

4.1.3. Lavage de gaz

! Il concerne le bouletage, l’agglomération, les hauts fourneaux, la réduction directe et les aciéries. La pollution est principalement constituée par les MES, sauf dans certains procédés de réduction directe et de granulation de laitier. Dans la presque totalité des usines, les circuits sont semi-ouverts et seul de faibles purges sont à traiter.

4.1.4. Laminage

! Depuis la coulée continue de l’acier et l’écriquage des brames, jusqu’à l’élaboration des produits l’eau intervient dans toute une série d’opérations mécaniques. Elle entraîne des oxydes ou du laitier auxquels peuvent s’ajouter des petites quantités d’hydrocarbures provenant de la lubrification des cages ou de l’acier.

La lubrification des cages à haut taux de réduction est productrice de rejets alcalins riches en graisses animales ou végétales. Il en est de même du dégraissage électrolytique avant étamage. L’arrosage des cages à bas taux de réduction est effectué par des fluides aqueux ( huiles solubles conventionnelles en général) dont une faible fraction est à traiter à l’état de purges.

La présence d’une pollution dissoute est exceptionnelle ( fuite de fluide hydraulique de coulée continue). Tous ces circuits peuvent donc être ouverts avec une faible purge de déconcentration à traiter.

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! Le fonctionnement du dispositif de nettoyage de la grille est discontinu. Il est commandé d’une part par un système cyclique à cadence ( 1min à 1 h) et de durée ( 1 à 15 min) réglable, d’autre part à partir d’un indicateur de perte de charge amont ou différentiel, et d’un indicateur de niveau de sécurité ordonnant une marche continue.

Photo 1: filtres à tambour de la marque SERTROM

5. Traitement des effluents5.1. Traitements primaires

5.1.1. Dégrillage fin

5.1.1.1. But

! Le dégrillage est un premier poste de traitement, indispensable sur les eaux de surfaces et les eaux résiduaires. Il permet:

• De protéger les ouvrages en aval contre l’arrivée de gros objets susceptibles de provoquer des bouchages dans les tuyauteries de liaison

• De séparer et d’évacuer facilement les matières volumineuses entrainées par les eaux brutes qui pourraient nuire à l’efficacité des traitements postérieurs

5.1.1.2. Principe

! L'efficacité de l'opération est directement liée à l’écartement entre les barreaux de la grille. On peut distinguer:

• Le prédégrillage, pour des écartements supérieurs à 40 mm• Le dégrillage moyen, pour des écartements de 40 à 10 mm• Le dégrillage fin, pour des écartements de 10 à 6 mm• Le tamisage, pour des écartements de 6 à 0,5 mm

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! Le tambour rotatif filtrant est construit en tôle perforée inoxydable. L'eau brute est introduite dans la partie intérieure du tambour ( flèches mauves) par une boîte de distribution et une goulotte double. Le filtrat traverse les orifices ( flèches turquoises), tandis que les produits égouttés sont amenés vers la sortie des refus, par un ruban hélicoïde interne ( flèches rouges).

Figure 6: Principe de fonctionnement d’un

filtre à tambour rotatif

! La vitesse de passage à travers les barreaux doit être suffisante pour obtenir l’application des matières sur la grille, sans pour autant provoquer une perte de charge trop importante ni entrainer un colmatage en profondeur des barreaux, ou faire passer des matières avec le flux d’eau.La vitesse d’approche n’excèdera pas 0,6 à 0,7 m/s au débit de pointe, dans le canal d’amenée. Cette vitesse étant faible, il est donc inévitable d'observer des dépôts en amont de la grille qu’il faut prévenir.La vitesse de passage entre les barreaux est communément comprise entre 0,5 et 1 m/s et peut atteindre 1 à 1,2 m/s au débit maximal. Ces vitesses s’appliquent à la section libre de passage, grille colmatée.! Le degré de colmatage tolérable ( en pourcentage de la section mouillée libre) dépend de la qualité de l’eau et du système de reprise des résidus sur la grille. Pour les grilles et tamis automatiques:

• Espacement > 10 mm ⟶ environ 25%

• Espacement 5 à 10 mm ⟶ environ 50%

• Espacement < 5 mm ⟶ environ 75%

Pour des grilles à nettoyage manuel, la surface de grille immergée doit être calculée beaucoup plus largement pour éviter des interventions trop fréquentes. La perte de charge sera estimée à 10 cm.

5.1.1.3. Mise en application

! Dans la pratique, nous utiliserons deux types d’appareillages. Le premier type est un filtre à tambour rotatif ( photographie 1), ce sont des filtres mécaniques auto-nettoyants, spécialement développés pour prévenir la fragmentation des particules en suspension. De conception robuste, ils fonctionnent sans pression et comprennent peu de composants mobiles, de manière à garantir leur longévité et de faibles coûts de maintenance.

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Photo 2: filtres à disque Figure 7: Schéma technique du fonctionnement d’un filtre à

disque

! Le second type d’appareillage est un filtre à disque ( photographie 2), qui se compose d'une grille fine utilisée pour éliminer les solides en suspension. La conception du disque est particulièrement avantageuse lorsqu'une grande zone de filtration est nécessaire. La configuration compacte des filtres à disque permet d'obtenir un débit de filtration 2 à 3 fois plus important que celui des filtres à tambour ayant les mêmes dimensions, présentant de fines ouvertures de filtration et une grande zone de filtration. Les filtres à disque sont particulièrement adaptés aux systèmes de recirculation d'eau, aux traitements tertiaires des effluents, au dégrillage fin de l'eau brute et à toute application nécessitant des installations compactes.

! Le fonctionnement de cet appareillage est basé sur le même principe que les filtres à tambour. Comme nous le montre la figure 7, des disques recouverts de media filtrant ( de couleur rouge sur le schéma) plongent dans une auge où est alimentée la suspension à filtrer. Les disques sont animés d'un mouvement de rotation dans le plan vertical, et sont reliés par leur axe de rotation à un collecteur de filtrat, puis à la pompe à vide. Des racloirs assurent l'évacuation du gâteau en continu vers une bande transporteuse ou une vis sans fin.

5.1.2. Clarification

5.1.2.1 But

! La clarification est l’ensemble des opérations qui permettent d’éliminer les MES (minérales et organiques) d’une eau brute ainsi qu’une partie des matières organiques dissoutes (fraction «floculable» ), par technique de coagulation et de floculation.

5.1.2.2. Principe

! Parmis les MES se trouvent des suspensions dites colloïdes, qui comportent des solides très finement divisés (0,01 à 5 µm) caractérisés par une surface spécifique ( cm2/g) très importante et une charge électrostatique généralement négative (potentiel zeta) qui s’accumule à l’interface solide/liquide ( couche de stern).

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Figure 8: Stabilité d’une suspension colloïdale

Tableau 3: Temps de décantation de différentes suspensions colloïdales

Dans le Tableau 3 sont répertoriés certains matériaux ou organismes avec leur dimension et l’ordre de grandeur du temps nécessaire pour que, sous la seule influence de leur poids, ceux - ci parcourent verticalement un mètre d’eau à 20°C.

Le tableau 3 nous montre donc que les colloïdes sont des particules:

• Impossible à décanter naturellement• Avec une surface spécifique très élevée qui régit la stabilité de leur suspension dans l’eau

En effet, pour obtenir une vitesse de décantation satisfaisante, il faudrait assembler un très grand nombre de colloïdes en agrégats d’au moins 10 à 100 µm. Cependant, ces colloïdes exercent entre eux des forces de répulsions de nature électromagnétique empêchant leur rapprochement (figure 8), ce qui leur confère une grande stabilité.

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Tableau 4: Les étapes de l’agrégation

! Pour déstabiliser la suspension, il faut donc diminuer les forces de répulsion , ce qui implique de neutraliser les charges superficielles des colloïdes en ajoutant dans l’eau un produit dit « coagulant». Ce coagulant apporte au milieu des cations multivalents, libre ou lié à une macro molécule organique ( polyélectrolyte cationique). Ces cations sont adsorbés et fixés dans la première couche de Stern ce qui neutralise les charges électronégatives de la particule. On notera que pour être efficace le coagulant doit être réparti de façon homogène dans l’eau et il est important de garder une agitation à gradient de vitesse très élevé.

! La floculation, c’est l'agglomération des particules ( préalablement déchargées) en microfloc par pontage soit par les hydroxydes provenant de l’hydrolyse du coagulant minérale, soit par les macromolécules du polyélectrolyte cationique. Les microflocs s’agrègent ensuite en flocons plus volumineux et décantables, le floc. Cette réaction peut être améliorée par l’ajout d’un autre réactif: adjuvant de floculation, plus simplement appelé floculant. La floculation est régie par deux phénomènes de transport décrits de façon succinte dans le tableau 4 qui synthétise les quatre étapes de l’agrégation.

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Figure 9: Schéma technique tu procédé actiflo

! L’optimisation des différents paramètres peut nécessiter des essaies pilotes de longue durée afin de choisir:

• Le coagulant minérale et/ou organique • Le pH optimal• Adjuvant organique ( polymère), afin d’optimiser la filtration du floc• La taille du/ou des matériau(x) filtrant(s)• La hauteur de(s) matériau(x) filtrant(s)• La vitesse maximale

5.1.2.3. Mise en application

! L’actiflo est un procédé de clarification très compact et rapide utilisant du micro sable qui sert à initier et faciliter la formation de flocs. Le microsable agit aussi comme un lest accélérant la décantation des flocs, ce qui permet de concevoir des clarificateurs au temps de floculation très court et vitesse de décantation très élevée. Ainsi l'emprise au sol est 5 à 30 x plus faible que celle de l'autre clarificateur de capacité comparable. L'actiflo se compose de 3 bassins de floculations avec agitateurs ( n° 2 et 3 de la figure 9), suivi d'un

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décanteur lamellaire , ce dernier comprend un racleur de fond ( n° 4 de la figure 9) , ainsi que des lamelles et des goulottes de reprise. Des pompes centrifuges revêtues de caoutchoux servent à refouler les boues et le microsable vers des hydrocyclones pour le nettoyage et la récupération du microsable. Après l'ajout du coagulant,l'eau brute est introduite dans le bassin (n° 2) de coagulation pour mélanger vigoureusement l'eau avec le produit chimique et former des flocs. L'eau floculée est ensuite introduite dans le bassin d'injection (n° 2’), dans lequel du polymère et du micro sable sont ajoutés à l'eau , dans des conditions de mélange intensif afin de rattacher les flocs au microsable à l'aide du polymère.

Dans le bassin de maturation, une quantité supplémentaire de polymère est ajoutée à l'eau ( n° 3). Un mélange moins vigoureux est appliqué afin de créer des conditions idéales pour la formation de flocs lestées plus robustes et plus denses , caractérisées par des vitesses de décantation très éléveés. L'eau floculée est alors introduite dans le décanteur ( n°4). Les flocs lestées décantent rapidement , alors que l'eau clarifiée remonte à travers les lamelles et quittent le décanteur à travers une série de goulottes de surface. Le mélange de boue et de microsable décanté , est collecté grâce à un racleur de fond, il est refoulé vers les hydrocyclones pour séparation à l'aide de pompes centrifuges revêtues de caoutchouc ( n°5). Dans les hydrocyclones, l'énergie de pompage est convertie en force centrifuge , donnant lieu à la séparation des boues de faible intensité et du microsable à grande densité. Le microsable nettoyé des boues est récupéré a la sous verse des hydrocyclones et réintroduit dans le bassin d'injection pour réutilisation; alors que les boues quittent les hydrocyclones à la sur verse. En plus du lestage des flocs, le microsable tamponne les effets des variations subit de la qualité de l'eau brute ou de son débit rendant ainsi le procédé extrêmement stable. Les temps de séjour très courts facilitent l'ajustement du procédé en quelques minutes et par conséquent l'optimisation rapide du traitement. Les vitesses de fonctionnement de l'Actiflo se situe entre 60 et 150 m/h , avec des temps de séjour très courts, ces vitesses permettent de concevoir des installations extrêmement compactes, économiques, performantes et fiables.

5.2. Traitements secondaires

5.2.1. Aérobie : Bio-filtration

5.2.1.1. But

! Les biofiltres aérobies ont utilisés pour les applications suivantes: élimination du carbone, élimination du carbone combinée à la nitrification, nitrification tertiaire et traitement d’affinage.

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Figure 9: Procédé de biofiltration aérobie biostir

5.2.1.2. Principe

! Ces procédés comprennent trois phases: matériaux de contacteet son biofilm, liquide et air. La DBO et/ou le N-NH4 de la phase liquide est oxydé au contacte du biofilm. L’oxygène est fourni par injection d’air dans le matériau, ou par prédissolution dans l’eau d'alimentation.

Ces procédés ne nécessitent pas de clarifications. Les boues en excès provenant de la réaction des matières en suspension de l’influent et de la croissance de la biomasse sont piégés dans le système et doivent être éliminer périodiquement par lavage au sein même du réacteur.

Leur dimension est basé est basé à la fois sur la charge volumique ( exprimée en Kg DBO/m3 de matériaux/ Jour ou en Kg N-NH4 /m3 / Jour) et sur la vitesse de filtration ( en m3/m2/h ou en m/h). Cette dernière varie sensiblement selon le type de matériau et le sens d'écoulement l’eau à traiter.Lorsqu’un traitement du carbone et de l’azote est recherché, le choix est à faire entre une filiale à un seul étage ( élimination DBO5 et nitrification) ou à double étages (élimination DBO5 suivie de nitrification). La concentration en DBO5 de l’influent affecte directement la charge volumique de N-NH4 éliminé, du fait la concurrence pour l’oxygène entre la biomasse hétérotrophe et la biomasse autotrophe. Les facteurs influençant le choix technicoéconomique entre ces deux filières sont essentiellement:

• Le rendement de nitrification visé• La taille de l’installation

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Figure 10: Mode de fonctionnement d’un biofiltre

5.1.2.3. Mise en application

! C’est un procédé simple et innovant permettant d'éliminer toute la pollution soluble à un moindre coût. Biostyr™ est capable d'éliminer les pollutions biodégradables, du carbone (DCO & DBO) à l'azote (NH4-N et NO3-N) et particulaires (MES).

Le BIOSTYR est un filtre à courant ascendant dont le matériau est constitué de billes de polystyrène expansé de diamètre 3 à 5 mm (surface spécifique d'environ 600 à 1000m². m-³) et de densité très inférieure à celle de l'eau. Le matériau flottant est retenu par un plafond équipé de buselures. En principe, ce réacteur peut être utilisé en nitrification seule, ou en nitrification-dénitrification combinée. L'air procédé est insufflé soit à la base du lit (filtre N), soit au sein du matériau  (filtre combiné N/DN). L'eau traitée est stockée au-dessus du lit de filtration et utilisée pour les lavages séquencés à contre-courant, pendant cette phase la grille d'insufflation reste alimentée pour augmenter l'énergie de brassage. Bien adapté à la nitrification d'eau peu chargée en MES, le BIOSTYR reste limité pour l'élimination de la pollution carbonée en raison des risques de colmatage du matériau.

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On distingue sur le diagramme ci-contre deux courbes (concentration en g/100g de solvant en fonction de la température), ces deux courbes délimitant trois domaines.

- courbe de solubilité (ou courbe de saturation): elle donne la limite de solubilité d'un sel en fonction de la température. C'est une courbe d'équilibre.

- courbe de nucléation spontanée (ou courbe de sursaturation): elle marque la limite au delà de laquelle la solution donne naissance spontanément à des germes de cristaux, initiant ainsi la cristallisation.

- zone non saturée, délimitée par la courbe de solubilité: dans cette zone, la solution n'est pas saturée, et elle peut dissoudre du sel.

Figure 11: Courbe de saturation

5.3. Traitements spécifiques et tertiaires

5.3.1. Evaporation & Cristallisation

5.3.1.1. But

! L’objectif de cette technique est d’atteindre la courbe de solubilité du produit que l’on veut séparer, soit par élimination du soluté ( évaporation) soit par réfrigération de la solution pour atteindre l’eutectique.

5.3.1.2. Principe

! Pour obtenir un produit cristallisé à partir d’une solution, il est nécessaire de créer une sursaturation, c’est-à-dire d’agir physiquement ou chimiquement sur la solution pour que la concentration du soluté dans la solution dépasse la solubilité (ou concentration à saturation).

- zone méta-stable, entre la courbe de solubilité et la courbe de nucléation spontanée: en présence de germes, il y a cristallisation par grossissement. En l'absence totale de germes, la solution peut rester claire (une seule phase, sans cristallisation et sans nucléation)

- zone labile, délimitée par la courbe de nucléation spontanée: le nucléation a lieu spontanément, les germes ainsi formés étant alors sujets au grossissement. La solution va alors rejoindre la courbe de solubilité à une vitesse dépendant des conditions opératoires (agitation, échange thermique, vitesse de grossissement et de nucléation, etc...)

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Figure 12: Exemples de lectures sur la courbe de solubilité

Température de saturation de la solution en M: elle est lue en reportant le point M sur la courbe de solubilité selon une horizontale (même composition). La température de saturation de M est alors lue sur l'axe ox, T sat.

Solubilité de la solution saturée à la même température: elle est lue en reportant le point M sur la courbe de solubilité selon une verticale (même température). La solubilité à saturation de M SM* est alors lue sur l'axe ox.

Taux de saturation t : il est définit comme le rapport de la composition S et la composition à saturation S* à la même température, soit:

t = SM / SM*

•  Si  t >100%, la solution est dite sursaturée.• Si  t =100%, la solution est dite saturée.• Si  t <100%, la solution n'est pas saturée.

La sursaturation peut être réalisé de différentes manières en fonction de l’allure de la courbe de solubilité:

• Refroidissement par échange ou par évaporation d’un tiers corps (refroidissement direct) • Refroidissement par évaporation sous vide (en réinjectant ou non dans l’appareil le solvant vaporisé

puis condensé) • Evaporation isotherme, au cours de laquelle c’est l’augmentation de la concentration qui crée la

sursaturation • Relargage par ajout d’un sel ( salting out) ou d’un tiers solvant • Réaction chimique entre deux corps solubles pour créer un

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Figure 13: Cristallisation par évaporation de solvant

sans ensemencement

• Concentration de la solution jusqu'à rejoindre la courbe de nucléation spontanée, accompagnée d'un refroidissement consécutif de l'évaporation

• Nucléation primaire lorsqu'on atteint cette courbe

• Grossissement des cristaux jusqu’à rejoindre la courbe de solubilité

Figure 14: Cristallisation par évaporation de solvant

isotherme

L'évaporation sera isotherme si on apporte les calories consommées par cette évaporation. C'est par exemple le cas si la solution est portée à l'ébullition, éventuellement sous vide pour bouillir à basse température.

! Les impuretés on un rôle majeur dans la cinétique de nucléation. Une impureté est une substance qui se trouve dans le milieu de croissance et dont la nature chimique est différente de celle du cristal. Il ressort immédiatement de cette définition que même le solvant doit être considéré comme une impureté. Au sens le plus restrictif du terme, une impureté est une substance étrangère au cristal et au solvant, qui affecte un ou

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Figure 15: Cristallisoir compact à lit fluidisé continu à recirculation externe type Oslo

plusieurs stades de la cristallisation. Il convient ici de faire une distinction entre impuretés solides et impuretés dissoutes. À l’état dissous, l’action d’une impureté peut se situer à deux niveaux :

• en premier lieu, l’impureté peut avoir un effet thermodynamique si elle augmente la force ionique de la solution et/ou si elle forme des complexes solubles avec les molécules ou les ions de soluté, ce qui entraîne une diminution de la sursaturation de la phase qui cristallise ;

• en second lieu, l’impureté peut avoir un effet cinétique en s’adsorbant sur les cristaux dont elle bloque plus ou moins la croissance : il s’agit là d’inhibition au sens propre du terme.

Inversement, à l’état solide, l’impureté peut servir de support de nucléation à la phase qui se forme. La nucléation est facilitée et la croissance a lieu à sursaturation plus faible.

5.3.1.3. Mise en application

! Le cristallisoir de type Oslo est le modèle le plus ancien de cristallisoir à lit fluidisé continu (figure 15). Une recirculation externe réalisée par un circulateur ou une pompe peu brisante (à roue ouverte ou à vortex) permet de générer un lit fluidisé dans la partie basse de l’appareil. Les particules croissent alors de

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manière homogène dans le lit, les fines étant quant à elles recirculées, éventuellement redissoutes lors du passage dans un échangeur, ou réalimentées dans la zone d’évaporation jusqu’à ce qu’elles atteignent une taille suffisante.

L’alimentation est assurée dans le circuit de recirculation en amont du circulateur. L’évaporation se fait généralement sous vide contrôlé dans la partie haute de l’appareil.

La construction de ces cristallisoirs peut être compacte et la tête d’évaporation peut également être surélevée, ce qui permet de générer une pression statique en pied de cristallisoir suffisante pour éviter tout problème à l’alimentation. Une pression suffisante en pied de cristallisoir permet aussi un prélèvement de la suspension par écoulement gravitaire, évitant ainsi l’utilisation d’une pompe de prélèvement.

Ces appareils sont parfaitement adaptés à la cristallisation de produits minéraux refroidis par évaporation ou concentrés par évaporation isotherme. Il est, dans ce cas, en effet aisé de générer un lit fluidisé en n’augmentant pas trop le diamètre de l’appareil en raison de la forte différence de masse volumique entre les cristaux et la solution.

Le cristallisoir Oslo est particulièrement bien adapté à l’évaporation isotherme puisque le débit élevé à travers l’échangeur permet un transfert thermique très important, donc une évaporation rapide. De plus, la dimension de la tête d’évaporation peut être adaptée car sa construction est indépendante du corps du cristallisoir. De ce fait, le débit de vapeur peut être très élevé.

Dans le système Oslo représenté sur la figure 15, le flux de recirculation est alimenté directement au niveau de la surface d’évaporation, ce qui dans certains cas (NaCl, KCl...) entraîne un encroûtement important de la paroi de la tête d’évaporation. Les croûtes formées peuvent se détacher puis obstruer le tube de recirculation interne. Ces inconvénients ont pu être évités ou retardés dans la configuration dans laquelle le flux de recirculation réchauffé traverse la partie conique de l’évaporateur avant d’atteindre la surface d’évaporation. Pour NaCl, cette modification a permis d’augmenter la durée de fonctionnement sans nettoyage de 3 jours à plusieurs semaines.

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Figure 16: Principe de l’électrodialyse

5.3.2. Electrodialyse

5.3.1.1. But

! L’électrolyse permet d’extraire des métaux (Cu, Zn, Ni, Au, ...) des effluents dans le but de dépolluer les effluents et de valoriser les métaux recueillis.

5.3.1.2. Principe

! Si un liquide riche en ions est soumis à un champ électrique grâce à deux électrodes entre lesquelles on applique une différence de potentiel continue, les cations vont se diriger vers l’électrode négative (ou cathode) tandis que les anions vont se diriger vers l’électrode positive ( ou anode). Si rien ne s’oppose à leur mouvement, il y a électrolyse.

En revanche, si l’on place entre les électrodes un ensemble de membranes de dialyse sélective:

• Les unes, cationiques, perméables aux cations seulement• Les autres, anioniques, perméables aux seuls anions, disposées alternativement, on limite la

migration des ions car les anions ne peuvent traverser les membranes négatives, ni les cations les membranes positives.

Ainsi, dans le cas de la cellule de la figure 16 comportant trois paires de membranes, dont les compartiments 1, 2, 3, 4 et 5 sont alimentés par une solution de chlorure de sodium, les ions des compartiments 1, 3 et 5 passent dans les compartiments 2 et 4, sous l’effet du champ électrique créé par les électrodes. Dans ces conditions, l’eau des compartiments 1, 3 et 5 s’appauvrit en sel ( « se déminéralise» ), tandis que celle des compartiments 2 et 4 se concentre. Pour chaque coulomb apporté au système, on observe donc la sortie d’une valence-gramme d’anions et de cations de chaque compartiment de déminéralisation, valence-gramme qui viennent s’ajouter à celles déjà présentes dans le compartiment de concentration.

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Figure 17: Composition d’une électrode d’électro-

dialyse types Retec

La différence de potentiel étant proportionnelle au nombre de cellules, l’énergie nécessaire par kilogramme de sel éliminer est à peu près constante ( 0,6 à 0,8 kWh par Kg de sel éliminer), ceci du moins temps que la conductivité électrique reste suffisante.Les inconvénients de ce procédé sont:

• Il est impossible d’obtenir des eaux fortement déminéralisées. En effet, les compartiments correspondants auraient des résistances électriques trop forte, provoquant des chutes ohmiques. En générale, il n’est pas raisonnable de vouloir réduire la salinité à moins de 200 mg/l

• La limitation du taux d’élimination des sels: suivant l’hydraulique interne des électrolyseurs, on obtient au mieux un rendement de 70 à 85% par passe ( passage de sel compris entre 30 et 15%) aussi une configuration avec recyclage ou en plusieurs passages

• La réduction des sels susceptible de précipiter dans les compartiments de concentration, ceci en tenant compte de la polarisation qui tend, dans le cas de l’électrolyse non seulement à surconcentrer les ions de l’eau à traiter, mais également à changer le pH ( en modifiant la concentration local en OH- ou H+) ce qui peut renforcer la tendance à précipiter de certains composés.

5.3.1.3. Mise en application

La solution est ainsi appauvrie en ions métalliques et peut être retournée soit vers le bain de rinçage, soit vers la station d'épuration. On évite ainsi, par cette récupération de métaux sous forme métallique, de devoir traiter des volumes importants de boue.

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Ces systèmes sont destinés à la récupération des métaux par voie électrolytique. Ils se composent d'une cellule d'électrolyse, d'une alimentation en courant électrique et d'un groupe de pompage. Leur fonctionnement très simple est basé sur le même principe que les électrolyseurs utilisés pour le plaquage galvanique. Sous l'influence du courant électrique de basse tension (3-5 V) appliqué entre les électrodes, les cations métalliques, présents dans la solution à traiter, se réduisent sur les cathodes en mousse de métal disposées dans l'électrolyseur et se déposent sous forme de métal dans les pores de celles-ci. A chaque passage dans l'électrolyseur, la solution à traiter traverse une série de cathodes, ce qui, grâce à la grande surface équivalente dûe aux mousses augmente sensiblement la probabilité de contact entre les métaux en solution et les cathodes.

Figure 18: Exemple de récupération de métal

! L'anode est constituée d'une grille de titane recouverte d'un catalyseur à base de métaux nobles lui assurant une haute stabilité chimique et électrochimique. Elle est adaptée au dégagement d'oxygène dans des milieux agressifs. Connectées électriquement à la barre d'amenée de courant anodique par l'intermédiaire d'un contact rapide, les anodes peuvent être retirées facilement de la cellule RETECTM, permettant ainsi un nettoyage aisé de celle-ci. La cathode est le coeur de la cellule. Constituée d'une mousse métallique à très grande surface développée (jusqu'à 15 fois la surface géométrique), elle permet d'éliminer efficacement les ions métalliques présents dans la solution même à de très faibles concentrations (quelques ppm) et peut retenir jusqu'à 100 fois son poids initial en métal lourd. Lorsqu'une des cathodes de la cellule est chargée en métal, elle est facilement remplacée par une neuve sans interrompre le fonctionnement de l'électrolyseur. La cathode métallisée peut être utilisée comme anode dans une unité de recyclage ou être vendue à un récupérateur de métaux pour la contre valeur du métal qu’elle contient.

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! Les courbes de la figure 18 montrent la décroissance de la concentration du métal avec le temps. La concentration finale de métal dans les eaux traitées peut descendre au-dessous du ppm suivant les métaux et les conditions opératoires.

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Tableau 5: Données techniques relative à l’électrodialyseur RetecPhotographie 3: Electrodialyseur

type Retec

Figure 19: Schéma technique du fonctionnement du process de traitement d’électrodialyse sur les métaux

! La figure 19 nous montre le schéma de dépollution des effluents par électrodialyse. On constate deux étape d’électrodialyse qui donnent lieu à une récupération de métaux, ceci s’explique du fait que le rendement du traitement n’est pas totale. Dès lors, une partie des éluats de la première étape seront diriger vers un échangeur d’ion et un régénérateur pour y être traité en boucle, pour obtenir un traitement optimal.

Les avantages de cette technique sont:

• Forte diminution ou élimination des boues résiduaires.• Economie d'eau et de main d'oeuvre• Doivent être vidangées moins souvent• Manipulation très simple• Récupération efficace• Economie en produits chimiques.• Revalorisation d'une ancienne station d'épuration à Moindres coûts• Augmentation de la capacité de production sans surcharge• Sans investissement coûteux pour la station

5.3.3. Elimination des métaux lourds

5.3.3.1. But

! Cette technique permet d’éliminer les métaux lourds (arsenic, cadmium, plomb, zinc, nickel, fer, manganèse, uranium etc.) de différents types d'eau.

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Photographie 4: Image microscope électronique d’un grain de SiO2

5.3.3.2. Principe

! L’adsorption définit la propriété de certains matériaux de fixer à leur surface des ions ou des molécules de manière plus ou moins réversible. Il y a transfert de matière de la phase aqueuse ou gazeuse vers la surface solide.

La capacité d’adsorption du solide dépend:

• De la surface développée ou surface spécifique ( m2/g) du matériau. Certains solides dans les milieux naturels ( argiles, silice, ...) possèdent des surfaces spécifiques élevées et variables avec l’état physicochimique du milieu aqueux ( pH, nature des cations liés). Ainsi certains argiles ont une surface , accessible à la plus part des molécules, variant de 40 à 100 m2/g. Leur capacité d’adsorption est très variable mais constitue un essentiel de la régulation des échanges et la mobilité des éléments dans le milieu naturel.

• De la nature de la liaison adsorbat- adsorbant, c’est à dire de l’énergie libre d’interaction entre les sites d’adsorption et la partie de la molécule en contacte avec la surface. Pour l’essentiel, les forces attractives de Van der Waals et électrostatiques sont à l’origine de l’adsorption.

• Du temps de contact entre solide et adsorbant et les solutés: c’est le temps fournit pour permettre aux polluants de migrer jusqu’à la surface du solide.

La masse adsorbée de polluant par unité de masse dépend de la concentration du polluant en phase aqueuse. A l’équilibre il y a échange dynamique entre les molécules de la phase adsorbée et celles restées en solution. Les adsorbants minéraux

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Figure 20: Schéma technique de process d’élimination des métaux lourds

La photographie 4 met très clairement en évidence que le grain de SiO2 n’est pas lisse et plein, mais bien poreux tel que décris dans le principe.

5.3.3.3. Mise en pratique

La technologie MetClean™, par Veolia Eau Solutions & Technologies repose sur le principe d’adsorption. Elle met en oeuvre un réacteur à lit fluidisé qui traite par adsorption de nombreux métaux, dont l'arsenic, mais aussi : cadmium, chrome, mercure, molybdène, nickel, sélénium, zinc, cuivre, vanadium, barium et strontium. MetClean™ est capable d'éliminer jusqu'à 99% des métaux lourds, en une seule étape.

Le seul sous-produit de MetClean™ est un composé granulaire d'un taux de siccité ( pourcentage massique de matière sèche) de 80-90%, soit un volume 20 fois inférieur aux procédés concurrents.

Il en résulte un gain économique sur la gestion des sous-produits qui permet de compenser les coûts d'investissement et de fonctionnement. La compacité des installations MetClean™ en fait une solution économique adaptée à de nombreuses applications.

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6. Législation6.1. Rejet des eaux usées

6.1.1. Réglementation communautaire

! Une directive européenne réglemente l’épuration des eaux usées depuis 1991 (directive 91/271/CE) avec des exigences calendaires différentes suivant la zone considérée et sa sensibilité à l’eutrophisation. Elle exige la collecte, l’épuration des eaux usées et la mise en conformité des stations d’épuration des agglomérations d’assainissement en observant un calendrier qui est en Lorraine :

• Conformité du système d’assainissement (collecte et traitement) des agglomérations > 10000 Eq/Hab à partir de 1998

• Conformité du système d’assainissement (collecte et traitement) des agglomérations < 10000 Eq/Hab avec un traitement approprié pour les agglomérations < 2000 Eq/Hab à partir de 2005

En résumé, il y a obligation de disposer d’un assainissement pour les agglomérations de plus de 2000 EH (collecte et traitement biologique avec décantation secondaire ou équivalent en résultats), avec un traitement approprié en cas de collecte pour les agglomérations de moins de 2000 EH et obligation générale de traitement de toutes les eaux résiduaires urbaines collectées. De nombreux pays n’ont pas observé ce calendrier et sont donc en infraction avec la législation européenne. Les communes qui ne sont pas conformes à la législation européenne sont susceptibles de s’exposer à des poursuites administratives et pénales.

6.1.2. Zones sensibles

! La directive européenne 91/271/CEE « eaux résiduaires urbaines » (appelées aussi ERU) demande aux Etats membres de repérer les zones dites sensibles par leur richesse en nutriments (principalement nitrates et phosphates) qui leur confèrent un caractère eutrophe (pollution organique avec développement d’algues, appauvrissement en oxygène, perte en biodiversité). La Lorraine est entièrement incluse dans une zone sensible et les eaux résiduaires urbaines doivent faire l’objet d’un traitement plus rigoureux qu’un simple traitement secondaire comme préconisé à l’extérieur de cette zone. La délimitation des zones sensibles est revue tous les quatre ans ; prochaine révision en 2010.

6.1.3. Rejets des installations non collectives

! l’arrêté* du 22 juin 2007 pour des dispositifs d’assainissement non collectif recevant une charge brute de pollution organique supérieure à 1,2 kg/j de DBO5.

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Pour un rejet issu d’un ouvrage d’assainissement, dans les eaux superficielles Article R.214-1 du code de l’environnement, rubrique 2.1.1.0 :

« Stations d'épuration des agglomérations d'assainissement ou dispositifs d'assainissement non collectif devant traiter une charge brute de pollution organique au sens de l'article R. 2224-6 du code général des collectivités territoriales :

• Supérieur ou égal à 600 kg de DBO5 : régime de l’autorisation

• Supérieur à 12 kg de DBO5, mais inférieur ou égal à 600 kg de DBO5 : régime de la déclaration. »

*Arrêté du 22 juin 2007 relatif à la collecte, au transport et au traitement des eaux usées des agglomérations d’assainissement ainsi qu’à la surveillance de leur fonctionnement et de leur efficacité, et aux dispositifs d’assainissement non collectif recevant une charge brute de pollution organique supérieure à 1,2 kg/j de DBO5

La "charge brute de pollution organique" est le poids d'oxygène correspondant à la demande biochimique en oxygène sur cinq jours (DBO5) calculé sur la base de la charge journalière moyenne de la semaine au cours de laquelle est produite la plus forte charge de substances polluantes dans l'année.

Pour un rejet dans les eaux superficielles Article R.214-1 du code de l’environnement, rubrique 2. 2. 3. 0. : Les rejets, à l’exclusion des rejets des stations d’épuration des eaux résiduaires urbaines, des dispositifs d’assainissement non collectif, des rejets d’eaux de pluie.

1) Le flux total de pollution brute étant :

! a) Supérieur ou égal au niveau de référence R2 pour l'un au moins des paramètres qui y figurent (A)

! b) Compris entre les niveaux de référence R1 et R2 pour l'un au moins des paramètres qui y figurent (D).

2) Le produit de la concentration maximale d'Escherichia coli, par le débit moyen journalier du rejet situé à moins de 1 km d'une zone conchylicole ( l'élevage des coquillages) ou de culture marine, d'une prise d'eau potable ou d'une zone de baignade, au sens des articles D. 1332-1 et D. 1332-16 du code de la santé publique, étant :

! a) Supérieur ou égal à 10’’ E coli / j (A) ;

! b) Compris entre 1010 à 10’’ E coli / j (D).

Les niveaux R1 et R2 sont définis dans l'arrêté du 9 août 2006 relatif aux niveaux à prendre en compte lors d'une analyse de rejet...

Article R.214-1 du code de l’environnement, rubrique 2. 2. 1. 0. : Rejet dans les eaux douces superficielles susceptible de modifier le régime des eaux, à l'exclusion des rejets d’eaux pluviales ainsi que des rejets des stations d’épuration et déversoirs d’orage, la capacité totale de rejet de l'ouvrage étant :

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1° Supérieure ou égale à 10 000 m3 / j ou à 25 % du débit moyen interannuel du cours d'eau (A)

2° Supérieure à 2 000 m3 / j ou à 5 % du débit moyen interannuel du cours d'eau mais inférieure à 10 000 m3 / j et à 25 % du débit moyen interannuel du cours d'eau (D).

Article R.214-1 du code de l’environnement, rubrique 2. 3. 1. 0. : Rejets d'effluents sur le sol ou dans le sous-sol, à l'exclusion des rejets d’eaux pluviales ainsi que des rejets des stations d’épuration et déversoirs d’orage, des épandages de boues et d’effluents, ainsi que des réinjections dans une même nappe des eaux prélevées pour la géothermie, l’exhaure des mines et carrières ou lors de travaux de génie civil (A).

Article R.214-1 du code de l’environnement, rubrique 2. 2. 4. 0. : Installations ou activités à l'origine d'un effluent correspondant à un apport au milieu aquatique de plus de 1 t / jour de sels dissous (D). Pour un rejet issu d’une installation classée pour la protection de l’environnement, arrêté du 2 février 1998 et arrêté du 7 février 2005.

6.1.4. Pollutions toxiques

! Un certain nombre de substances présentes dans les rejets industriels peuvent, même à dose infinitésimale, être dangereuses pour le milieu aquatique. Les substances pouvant entraîner une pollution toxique peuvent être rangées en 2 groupes suivant leur origine :

• Les produits d’origine minérale tels que certains métaux et métalloïdes (mercure, cadmium, plomb, arsenic...).

• Les produits d’origine organique : ce sont très souvent des produits de synthèse (organo-halogénés, organo-phosphorés...), des dérivés nitrés, certaines huiles.

Le métox est un indicateur de pollution toxique utilisé notamment par les Agences de l’Eau pour percevoir des redevances taxant la pollution des eaux. Le métox concerne l’arsenic et les 7 métaux suivants : mercure, cadmium, plomb, nickel, cuivre, chrome et zinc. Le métox permet d’exprimer la pollution toxique chronique et subaiguë d’effluents ou plus généralement de liquides aqueux. Chacun des éléments mesurés est affecté d’un coefficient qui est d’autant plus élevé que la toxicité à long terme est importante ; ainsi le mercure et le cadmium sont multipliés par 50, l’arsenic et le plomb par 10, le nickel et le cuivre par 5 et le chrome et le zinc par 1. Ces coefficients ont été définis à partir de tests biologiques et sur validation d’experts. Le métox est exprimé par la somme par unité de temps (généralement la journée) de la masse d’éléments multipliés respectivement par les coefficients définis ci-dessus (ainsi un rejet de 2 g/j de mercure et de 10 g/j de cuivre donne 2 × 50 + 10 × 5 = 150 g de métox/j). Cet indicateur permet une première approche des rejets toxiques et donne une vision globale d’une forme de pollution. Il convient d’être particulièrement prudent dans l’interprétation des résultats notamment en fonction des phénomènes de synergie et d’antagonismes possibles entre les entités présentes et surtout des spéciations des éléments et de leur bio disponibilité. Les flux de métox peuvent s’exprimer en équivalent habitant (rejet moyen de 0,23 g/j par habitant).

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Figure 21: Représentation des rejets en Metox par secteur d’activité en 2005

L’inspection des installations classées doit connaître précisément les émissions des industriels. Pour cela ils doivent mesurer leurs rejets avec une fréquence qui dépend de l’importance des flux rejetés et qui peut être annuelle, trimestrielle, mensuelle, hebdomadaire, quotidienne, ou en continu pour les rejets très importants :

Figure 22: Evolution du nombre de contrôles inopinés

6.2. Contrôles

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c’est l’autosurveillance. Afin de vérifier la représentativité des mesures faites par l’industriel, l’inspection des installations classées peut demander à tout moment la réalisation, inopinée ou non, de prélèvements et d’analyses par un organisme indépendant. Les contrôles inopinés sont réalisés à la demande directe de l’inspection des installations classées et aux frais de l’exploitant.

Si nous observons les statistiques par secteur d’activité : 30 % des contrôles effectués l’ont été dans le secteur de l’industrie agro-alimentaire, 15 % dans le secteur de la chimie, 10 % dans le secteur des déchets, 9 % dans le secteur du traitement de surface et 8 % dans le secteur du textile. Sur l’ensemble de ces 5 secteurs (soit 72 % des contrôles), 60 % des contrôles effectués ont révélé au moins une non-conformité, 36 % ont fait ressortir un dépassement de plus de 100 % des valeurs limites. Les secteurs enregistrant le plus de non-

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conformités sont respectivement la papeterie (83 % des contrôles non conformes) et l’agro- alimentaire (80% des contrôles non-conformes).

! De manière globale, on constate en 2007 une part moins importante de contrôles non conformes (60 % en 2006 , 56 % en 2007), cependant la part des contrôles présentant des gros dépassements est identique (35 % en 2006 et 2007).

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Tableau 6: Bilans statistiques de la campagne de contrôles inopinés 2007 par secteur d’activité

7. Conclusion! Au terme de ce travail, on comprend que le traitement des effluents de sidérurgie / métallurgie est une opération lourde techniquement et financièrement. En effet, le traitement des effluents est composé de trois grandes parties:

• Traitement primaire: qui filtre les grosses particules • Traitement secondaire: qui va éliminer le carbone et les nitrates de manière biologique• Traitement tertiaire: qui est la partie la plus spécifique, celle qui va éliminer les métaux lourds

( Metox) et qui va récupérer les métaux précieux pour être revalorisés

Il est dès lors claire que pour un résultat optimal, il est plus simple de faire traiter ses déchets par une société tierce. Qui plus estune société est certifiée ISO 9001, ISO 14001 et ILO-OHS 2001, ce qui nous confère un gage de qualité et de traçabilité. Car lorsque l’on se refaire au tableau du «Bilans statistiques de la campagne de contrôles inopinés 2007 par secteur d’activité» fournit par L'Institut des Réviseurs d'Entreprises, on se rend compte que derrière une théorie environnementale se cache parfois une réalité économique tout autres.

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8. Bibliographie8.1. Littérature

• Memento technique de l’eau, dixième édition, Tome 1 & 2, Degrémont Suez, 2005 • Conditionnement des eaux industrielles, Betz, traduit par Marc Denis, Jean- Pierre Doucet, 1993• F.Edeline, L’épuration biologique des eaux, théorie et technologie des réacteurs, CEBEDOC Editeur,

1993

8.2. Internet

• Qu'appelle-t-on les eaux usées ? : site du centre d’information sur l’eauURL: http://www.cieau.com/toutpubl/faq/54_questions/contenu/5.htm#qu1

• Wikipédia: Notion des normes ISOURL: !- http://fr.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9rie_des_normes_ISO_14000

! - http://fr.wikipedia.org/wiki/Iso_9001

! - http://fr.wikipedia.org/wiki/Sant%C3%A9_et_s%C3%A9curit%C3%A9_au_travail

• Veolia: Site de la société Veolia, industrie sidérurgie métallurgie, effluentsURL: http://www.veoliaeaust.com/industries/marches/siderurgie-metallurgie/effluents/

• Cours de cristallisation industrielle: site docstoc partage de documents proffessionellesURL: http://www.docstoc.com/docs/15228704/cristallisation-industrielle

• Techniques de traitements des effluents: Schema et photos en Genie ChimiqueURL: http://www.azprocede.fr/Schema_GC/index.php?/category/2

• Les rejets d’eaux usées région wallone POLLITIQUEURL: http://environnement.wallonie.be/enviroentreprises/pages/etatenviindustrie.asp?doc=syn-met-rej

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