Dossier technique Le traitement sur site des déchets de la chimie

Dossier technique
Effluents liquides
Le traitement sur site des déchets de la chimie
INTRODUCTION
Les industries de la chimie sont de grandes productrices
d’effluents liquides. Face à l’augmentation des coûts d’élimination
hors site, due à la mise en conformité réglementaire et à la
modernisation des centres de traitement collectifs, les industriels
cherchent des solutions alternatives moins onéreuses.
L’industrie chimique est extrêmement diversifiée : pétrochimie,
chimie inorganique, chimie fine (pesticides...) et pharmacie.
Cette grande diversité ne permet pas d’établir un « schéma type »
de traitement. Par ailleurs, chaque usine fabrique en général une
large gamme de produits (composés de molécules plus ou moins
complexes), qui, d’une année sur l’autre, peuvent évoluer tant
qualitativement que quantitativement. Pour traiter sur site les
effluents de la chimie, de multiples procédés peuvent être mis en
œuvre, des plus classiques aux plus innovants (oxydation voie
humide, évapoconcentration).
Les techniques classiques de traitement des effluents de type
physico-chimique et biologique sont aujourd’hui bien connues et
ne seront donc pas développées dans cette synthèse malgré leur
application dans le secteur de la chimie. Celle-ci s’intéresse plus
particulièrement aux techniques qui permettent de recycler une
partie de la matière et/ou de l’eau tout en réduisant au maximum le
volume de résidu final.
EDITO
Le travail préparatoire à la
mise en place du Plan de
Réduction et d’Elimination
des Déchets Dangereux en
Aquitaine (PREDDA) a mis
en évidence l’importance du
gisement de déchets liquides
de la chimie. Outre les coûts
que cela représente pour les
industriels, le transport de
ces déchets génère à la fois
des Gaz à Effet de Serre et
des risques liés au transport
de matières dangereuses.
Suite à ce constat, une action
conjointe a été menée par
l’APESA et l’UIC Aquitaine
avec l’aide du Conseil
Régional d’Aquitaine pour
accompagner les entreprises
du secteur dans la définition
de la meilleure stratégie de
traitement de leurs déchets
liquides. Elle a donné lieu à
un état des lieux du besoin
des industriels de la chimie et
à un séminaire d’information
qui a mobilisé une vingtaine
d’industriels en septembre
2007.
Ce document rassemble de
manière
synthétique
les
informations issues du travail
de veille technologique sur le
sujet mené par l’APESA avec
l’aide de deux étudiantes de
l’Université de Pau et des
Pays de l’Adour.
APESA –HELIOPARC – 2, AV P. ANGOT – 64053 PAU CEDEX 9 | TEL : 05 59 30 46 26 - FAX : 05 59 30 46 34 | – WWW.APESA.FR
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Evapoconcentration
L'évapoconcentration, est une opération unitaire de séparation de deux constituants liquides par passage
d’un de ces composants de l’état liquide à l’état de vapeur. Suite à la phase d’évaporation, sont récupérés : un
distillat (vapeur recondensée) et un concentrat (résidu d’évaporation).
Schéma de principe d’une unité d’évapoconcentration : exemple de «Circulation forcée» (www.ademe.fr )
L'évaporation nécessite 3 dispositifs techniques
couplés :
le corps d’évaporation (séparateur) où a
lieu la séparation liquide/vapeur ;
la zone d’apport thermique souvent
réalisé dans un échangeur de chaleur situé,
soit dans l’évaporateur, soit sur une
boucle de circulation externe ;
la circulation du soluté pour assurer le
transfert thermique et l’évaporation.
Il existe de multiples conceptions d’évaporateurs.
Certaines permettent en particulier de travailler
sous vide pour abaisser les températures
d’ébullition des différents constituants et ainsi
réduire les risques de dégradation thermique. Le
choix de la technologie dépend essentiellement
des caractéristiques du produit à traiter : salinité,
taux de concentration requis…
Selon les applications, le distillat et/ou le
concentrat seront réutilisés après un posttraitement éventuel destiné à affiner la qualité du
produit généré.
L’évapoconcentration permet de traiter des
solutions aqueuses très diverses :
contenant des métaux en solution,
les eaux mères de fabrication salines,
les eaux de lavage de matériel d'industrie
chimique ou parachimique,
les liquides des traitements chimiques
(acides
minéraux
résiduaires
de
traitements chimiques, les autres solutions
salines excepté le carbonate de calcium, le
sulfate de calcium souillé et les autres
boues de neutralisation d'effluents acides)
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L’oxydation humide au peroxyde
L’OHP®, Oxydation voie Humide au Peroxyde est un procédé basé sur l’oxydation de la matière
organique par des radicaux libres (OH°) qui sont formés lors de la division contrôlée et catalysée de l’eau
oxygénée.
Source : plaquette DEISA
Source : http://www.deisa.es/oxidacion_fr.htm
L’OHP peut être assimilée à une forme de combustion liquide, catalysée, qui préserve le milieu aqueux :
Température ≈ 120 °C (100 à 125°C)
Pression : environ 2 bars
pH : 3,5-4
Le procédé s’applique à des secteurs très variés, dont la chimie organique, chimie fine, pharmaceutique,
phytosanitaire, pétrochimie, chimie du caoutchouc, colorants, insecticides, polymères…
L’OHP permet d’éliminer la matière organique non biodégradable, aussi appelé «DCO dure». Cette
technologie s’adapte en particulier lorsque la charge en DCO est comprise entre 500 et 50 000 mg O2/L et
lorsqu’il n’y a pas de problématique azote ou phosphore. Le coût de traitement s’élève alors à 1-1,5 €/kg
DCO éliminée (à définir au cas par cas).
Les procédés membranaires
Une membrane est une barrière sélective, qui
sous l'effet d'une force de transfert, va permettre
ou interdire le passage de certains composés entre
deux milieux qu'elle sépare.
Rétentat
Concentrat
10-20% vol
Effluent
à traiter
Perméat
(eau épurée)
80-90% vol
Ces procédés se distinguent par la taille et le type
des espèces qu'ils peuvent séparer.
La filtration membranaire est utilisée pour
séparer et/ou concentrer des molécules ou des
espèces ioniques en solution.
Actuellement, les domaines d’application sont :
la pharmacie,
les biotechnologies,
l’industrie agroalimentaire (stabilisation,
clarification, extraction ou concentration
des produits),
le traitement de l’eau.
Il existe 4 procédés membranaires : la
microfiltration (MF), l'ultrafiltration (UF), la
nanofiltration (NF) et l'osmose inverse (OI).
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Séchage type Osmofilm
OSMOFILM est un procédé breveté pour le séchage grâce à des films plastiques perméables à la
vapeur d’eau. En enfermant les produits humides à l'intérieur d'un système clos, il est possible de provoquer
un effet de serre qui génère une température favorable à l'évaporation. La perméabilité sélective du film
empêche la condensation, conduisant l'évaporation vers la déshydratation totale des produits, sans utilisation
d'énergie fossile et sans dégagement de gaz à effet de serre.
Source : Pantek France, procédé Osmofilm
Ce procédé est actuellement mis en œuvre dans des sacs de 250L, la serre solaire étant encore en cours
d’étude sur des boues biologiques. Le coût par équipement (sac et casier) s’élève à environ 445 €.
Le sac de séchage OSMOFILM est utilisé pour des volumes annuels de produits compris entre 1 m3 et 100
m3 avec des temps de séchage moyens de 3 mois. Pour être compatible avec la membrane Osmofilm, Le
produit à sécher doit être pauvre en solvants chlorés et avoir un pH compris entre 2 et 10.
Les applications actuelles se trouvent :
dans l’industrie pharmaceutique (séchage de plantes médicinales) et chimique (séchage de produits
chimiques),
dans le traitement des déchets afin de réduire le volume : peinture, eaux de lavage, eaux contenants
des hormones, la concentration de produits phytosanitaires…
Conclusion
La nature physico-chimique des effluents à traiter, les objectifs à atteindre, le niveau
d’investissement possible de l’industrie et l’offre du marché sont autant d’éléments qui interviennent dans le
choix de la technologie. Le nombre de références disponibles sur une technologie impacte aussi sur la
décision d’investissement. La réglementation actuelle pousse de plus en plus les industriels à étudier les
techniques qui permettent de recycler au maximum l’eau et la matière tout en permettant de réduire au
maximum le volume de résidu final. Cette recherche de réutilisation influe sur le développement des
techniques dites « propres » de type filtration membranaire ou évapoconcentration qui permettent de viser
le rejet zéro sur site.
Pour en savoir plus
www.apesa.fr/iso_album/evapoconcentration_1.pdf
www.ademe.fr/entreprises/energie/procedes/ftech/FT-EvaCon.asp
www.ademe.fr/Entreprises/Energie/procedes/ftech/FT-Membra.asp
Les dossiers de l’APESA
Directeur de publication :
[email protected]
Chargée de communication :
[email protected]
Rédaction : Christine Peyrelasse,
avec le soutien de Claire Meurice &
Vaihere Richmond, étudiantes
UPPA - conception : exlineo
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