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Stations d'épuration des effluents
Les eaux usées industrielles désignent les eaux usées, les eaux d'égout et les effluents liquides générés lors de la production industrielle. Elles contiennent des matières premières, des produits intermédiaires et des déchets produits par immersion, ainsi que des polluants issus du processus de production. Avec le développement rapide de l'industrie, la nature et le volume des eaux usées augmentent considérablement, et la pollution des cours d'eau s'aggrave et s'étend, menaçant la santé et la sécurité humaines. Pour la protection de l'environnement, le traitement des eaux usées industrielles est plus important que celui des eaux usées municipales.
Les eaux usées industrielles (ou eaux de production) comprennent les eaux de production, les eaux d'égout et les eaux de refroidissement. Elles désignent les eaux usées et les effluents liquides générés lors des processus de production industrielle. Ces eaux contiennent des matières premières, des produits intermédiaires, des sous-produits et des polluants produits lors de la production et entraînés par l'eau. Il existe de nombreux types d'eaux usées industrielles à la composition complexe. Par exemple, les eaux usées de l'électrolyse des sels contiennent du mercure, celles de la fusion des métaux lourds contiennent du plomb, du cadmium et d'autres métaux, celles de l'industrie de la galvanoplastie contiennent du cyanure, du chrome et d'autres métaux lourds, celles du raffinage du pétrole contiennent du phénol, celles de l'industrie de la fabrication de pesticides contiennent divers pesticides, etc. Du fait de la présence fréquente de nombreuses substances toxiques dans les eaux usées industrielles, la pollution environnementale est très nocive pour la santé humaine. Il est donc nécessaire de développer une valorisation globale, de transformer les risques en bénéfices et, en fonction de la composition et de la concentration des polluants, de mettre en œuvre des mesures de purification appropriées avant rejet.
Classification des eaux usées
Il existe généralement trois méthodes de classification des eaux usées :
La première classification repose sur les propriétés chimiques des principaux polluants présents dans les eaux usées industrielles. Les eaux usées inorganiques contiennent principalement des polluants inorganiques, tandis que les eaux usées organiques contiennent principalement des polluants organiques. Par exemple, les eaux usées issues de la galvanoplastie et du traitement des minéraux sont des eaux usées inorganiques ; les eaux usées issues de l’industrie agroalimentaire ou pétrolière sont des eaux usées organiques.
La seconde catégorie est classée selon les produits et les objets de traitement des entreprises industrielles, tels que les eaux usées métallurgiques, les eaux usées de fabrication de papier, les eaux usées de cokéfaction, les eaux usées de décapage des métaux, les eaux usées d'engrais chimiques, les eaux usées d'impression et de teinture textile, les eaux usées de teinture, les eaux usées de tannage, les eaux usées de pesticides, les eaux usées de centrales électriques, etc.
La troisième catégorie est classée selon les principaux composants des polluants contenus dans les eaux usées, tels que les eaux usées acides, les eaux usées alcalines, les eaux usées cyanogènes, les eaux usées au chrome, les eaux usées au cadmium, les eaux usées au mercure, les eaux usées phénoliques, les eaux usées aldéhydiques, les eaux usées pétrolières, les eaux usées soufrées, les eaux usées phosphorées organiques et les eaux usées radioactives.
Les deux premières classifications ne tiennent pas compte des principaux composants des polluants contenus dans les eaux usées et n'indiquent pas leur nocivité. La troisième méthode de classification, en revanche, met clairement en évidence la composition des principaux polluants présents dans les eaux usées, ce qui permet d'évaluer leur nocivité.
De plus, compte tenu de la difficulté du traitement des eaux usées et de leur nocivité, les principaux polluants qu'elles contiennent sont regroupés en trois catégories : la première catégorie concerne la chaleur résiduelle, provenant principalement des eaux de refroidissement, lesquelles peuvent être réutilisées ; la deuxième catégorie regroupe les polluants conventionnels, c'est-à-dire des substances sans toxicité apparente et facilement biodégradables, telles que la matière organique biodégradable, les composés utilisables comme bionutriments et les matières en suspension ; la troisième catégorie comprend les polluants toxiques, c'est-à-dire des substances toxiques et difficilement biodégradables, telles que les métaux lourds, les composés toxiques et les composés organiques difficilement biodégradables.
En réalité, une même industrie peut rejeter des eaux usées de nature différente, chacune contenant des polluants spécifiques et ayant des effets polluants distincts. Les teintureries, par exemple, rejettent des eaux usées acides et alcalines. Les eaux usées issues de l'impression et de la teinture textiles, du fait de la diversité des tissus et des colorants, présentent des polluants et des effets polluants très différents. Même les eaux usées d'une seule et même usine de production peuvent contenir simultanément plusieurs polluants. Par exemple, les eaux de condensation des vapeurs d'huile issues des tours de distillation, de craquage, de cokéfaction, de laminage et autres procédés de raffinage contiennent du phénol, des hydrocarbures et des sulfures. Dans différentes entreprises industrielles, bien que les produits, les matières premières et les procédés de transformation soient totalement différents, des eaux usées de nature similaire peuvent être rejetées. Ainsi, les raffineries de pétrole, les usines chimiques et les cokeries peuvent rejeter des eaux usées contenant des hydrocarbures et du phénol.
dangers liés aux eaux usées
1. Les eaux usées industrielles se déversent directement dans les canaux, les rivières et les lacs, polluant ainsi les eaux de surface. Si leur toxicité est relativement élevée, elles peuvent entraîner la mort, voire l'extinction, des espèces végétales et animales aquatiques.
2. Les eaux usées industrielles peuvent également s'infiltrer dans les eaux souterraines et les polluer, contaminant ainsi les cultures.
3. Si les résidents des environs utilisent des eaux de surface ou souterraines polluées comme eau domestique, cela mettra leur santé en danger et, dans les cas les plus graves, entraînera leur mort.
4. L'infiltration des eaux usées industrielles dans le sol provoque une pollution de ce dernier. Elle affecte la croissance des micro-organismes dans les plantes et le sol.
5. Certaines eaux usées industrielles dégagent également une mauvaise odeur et polluent l'air.
6. Les substances toxiques et nocives présentes dans les eaux usées industrielles resteront dans le corps par l'intermédiaire de l'alimentation et de l'absorption des plantes, puis atteindront le corps humain par la chaîne alimentaire, causant des dommages au corps humain.
Les dommages causés à l'environnement par les eaux usées industrielles sont considérables, et les incidents de Minamata et de Toyama, qui figurent parmi les huit principaux incidents de santé publique du XXe siècle, sont dus à la pollution par les eaux usées industrielles.
Principe du traitement
Le traitement efficace des eaux usées industrielles doit respecter les principes suivants :
(1) L'élément fondamental est de réformer le processus de production et d'éliminer autant que possible la production d'eaux usées toxiques et nocives. Il convient de remplacer les matériaux ou produits toxiques par des matériaux ou produits non toxiques.
(2) Dans le processus de production de matières premières toxiques et de produits intermédiaires et produits toxiques, des procédés et équipements technologiques raisonnables doivent être adoptés, et une exploitation et une surveillance strictes doivent être mises en œuvre pour éliminer les fuites et minimiser les pertes.
(3) Les eaux usées contenant des substances hautement toxiques, telles que certains métaux lourds, des substances radioactives, une forte concentration de phénol, de cyanure et d'autres eaux usées doivent être séparées des autres eaux usées, afin de faciliter le traitement et la récupération des substances utiles.
(4) Certaines eaux usées à fort débit et faiblement polluantes, telles que les eaux usées de refroidissement, ne doivent pas être rejetées dans le réseau d'égouts afin de ne pas surcharger les stations d'épuration urbaines. Ces eaux usées doivent être recyclées après un traitement approprié en station d'épuration.
(5) Les eaux usées organiques dont la composition et les propriétés sont similaires à celles des eaux usées municipales, telles que les eaux usées issues de la fabrication du papier, de la production de sucre et de l'industrie agroalimentaire, peuvent être rejetées dans le réseau d'assainissement municipal. Il convient de construire des stations d'épuration de grande capacité, comprenant des bassins d'oxydation biologique, des fosses septiques, des systèmes d'épuration par voie terrestre et d'autres installations de traitement simples et adaptées aux conditions locales. Comparées aux petites stations d'épuration, les grandes stations permettent non seulement de réduire considérablement les coûts de construction et d'exploitation, mais aussi de garantir plus facilement de bonnes conditions de fonctionnement et une efficacité de traitement optimale grâce à la stabilité du débit et de la qualité de l'eau.
(6) Certaines eaux usées toxiques qui peuvent être biodégradables, telles que les eaux usées contenant du phénol et du cyanure, peuvent être rejetées dans le réseau d'égouts urbain conformément à la norme de rejet autorisée après traitement dans l'usine et traitement de dégradation biooxydative supplémentaire par la station d'épuration.
(7) Les eaux usées contenant des polluants toxiques difficiles à biodégrader ne doivent pas être rejetées dans les égouts urbains et transportées vers les stations d’épuration, mais doivent être traitées séparément.
La tendance actuelle en matière de traitement des eaux usées industrielles consiste à recycler les eaux usées et les polluants en ressources utiles ou à mettre en œuvre un circuit fermé.
Méthode de traitement
Les principales méthodes de traitement des eaux usées organiques réfractaires à forte concentration comprennent l'oxydation chimique, l'extraction, l'adsorption, l'incinération, l'oxydation catalytique, la méthode biochimique, etc. La méthode biochimique, grâce à son procédé éprouvé, son équipement simple, sa grande capacité de traitement et ses faibles coûts d'exploitation, est également la méthode la plus utilisée dans le traitement des eaux usées.
Dans les projets de traitement des eaux usées, on utilise principalement des procédés biochimiques traditionnels, tels que les méthodes A/O et A2/O, ou des procédés améliorés. Le procédé à boues activées est la méthode de traitement biologique des eaux usées organiques la plus couramment employée. Grâce à sa grande surface spécifique, sa forte activité et son excellent transfert de masse, il s'agit de la méthode de traitement biologique artificiel la plus efficace.
Méthode de traitement des eaux usées industrielles :
1. Oxyde d'ozone :
L'ozone possède des propriétés purificatrices et désinfectantes grâce à son fort pouvoir oxydant ; cette technologie est donc largement utilisée dans le traitement des eaux usées contenant du xanthate. L'oxydation à l'ozone est une méthode efficace pour éliminer le xanthate des solutions aqueuses.
2. Méthode d'adsorption :
L'adsorption est une méthode de traitement de l'eau qui utilise des adsorbants pour séparer les polluants de l'eau. Cette méthode est largement employée en raison de l'abondance des ressources en matières premières et de son excellent rapport coût-efficacité. Parmi les adsorbants courants, on trouve le charbon actif, la zéolite et les cendres volantes.
3. Méthode d'oxydation catalytique :
L'oxydation catalytique est une méthode qui utilise des catalyseurs pour accélérer la réaction chimique entre les polluants et les oxydants présents dans les eaux usées et éliminer ainsi les polluants. Cette méthode comprend l'oxydation photocatalytique et l'oxydation électrocatalytique. Elle offre un large éventail d'applications et des résultats remarquables. Technologie d'oxydation avancée, elle est particulièrement efficace pour le traitement des eaux usées industrielles organiques complexes.
4. Méthode de coagulation et de précipitation :
La coagulation-précipitation est une méthode courante de traitement en profondeur des eaux usées par coagulation. Elle consiste à ajouter un coagulant et un adjuvant de coagulation à l'eau afin de déstabiliser les substances colloïdales difficiles à précipiter et à polymériser, permettant ainsi leur décantation et leur élimination. Les coagulants couramment utilisés sont les sels de fer, les sels ferreux, les sels d'aluminium et les polymères.
5. Méthode biologique :
La méthode biologique consiste généralement à ajouter des micro-organismes aux eaux usées contenant du xanthate, à contrôler artificiellement les conditions nutritionnelles nécessaires à leur production et à utiliser les principes de dégradation et de métabolisme de la matière organique pour traiter ces eaux. Ses avantages techniques résident dans son excellente efficacité de traitement, l'absence ou la faible pollution secondaire et son faible coût.
6. Méthode de microélectrolyse :
La microélectrolyse utilise un système de microbatteries, constitué de différences de potentiel, pour réaliser une purification électrolytique. Cette méthode est particulièrement adaptée au traitement des eaux usées organiques difficiles à dégrader. Elle se caractérise par une grande efficacité, un large spectre d'action, un taux d'élimination de la DCO élevé et une amélioration de la biochimie des eaux usées.
Le traitement des eaux usées vise à séparer les polluants qu'elles contiennent ou à les décomposer en substances inoffensives et stables, afin de les purifier. Il permet également de prévenir les infections par des toxines et des germes, et de répondre aux exigences des différents usages, en évitant les substances visibles, odorantes et désagréables au toucher.
Le traitement des eaux usées est un processus complexe, et le choix de la méthode de traitement doit être déterminé en fonction de la qualité et de la quantité des eaux usées, du milieu récepteur auquel elles sont rejetées et de l'usage qui en est fait. Il convient également de prendre en compte le traitement et la valorisation des boues et résidus produits lors du traitement, la prévention des pollutions secondaires potentielles, ainsi que le recyclage et la réutilisation des floculants.
Le choix de la méthode de traitement des eaux usées dépend de la nature, de la composition, de l'état et des exigences de qualité de l'eau des polluants présents. Les méthodes générales de traitement des eaux usées peuvent être classées en trois grandes catégories : les méthodes physiques, chimiques et biologiques.
Méthodes physiques : utilisation de procédés physiques pour traiter, séparer et récupérer les polluants présents dans les eaux usées. Par exemple, les particules en suspension dont la densité relative est supérieure à 1 dans l’eau sont éliminées par précipitation et récupérées simultanément. La flottation (ou flottation à l’air) permet d’éliminer les gouttelettes d’huile en émulsion ou les matières en suspension dont la densité relative est proche de 1. La filtration permet d’éliminer les particules en suspension dans l’eau. L’évaporation est utilisée pour concentrer les substances solubles non volatiles présentes dans les eaux usées.
Méthodes chimiques : récupération des déchets solubles ou des substances colloïdales par réactions chimiques ou actions physico-chimiques. Par exemple, la neutralisation permet de neutraliser les eaux usées acides ou alcalines. L’extraction repose sur la séparation des déchets solubles en deux phases de solubilité différente pour récupérer les phénols, les métaux lourds, etc. La méthode d’oxydoréduction est utilisée pour éliminer les polluants réducteurs ou oxydants des eaux usées et détruire les bactéries pathogènes dans les milieux aquatiques naturels.
Méthode biologique : utilisation de l’action biochimique des micro-organismes pour traiter la matière organique des eaux usées. Par exemple, la filtration biologique et le procédé à boues activées sont utilisés pour traiter les eaux usées domestiques ou les eaux usées issues de la production organique afin de purifier la matière organique par conversion et dégradation en sels inorganiques.
Les méthodes susmentionnées ont chacune leur propre marge d'adaptation, doivent s'enrichir mutuellement et se compléter. Il est souvent difficile d'appliquer une seule méthode pour obtenir une gestion efficace. Le choix de la méthode de traitement des eaux usées dépend tout d'abord de la qualité et de la quantité des eaux usées, des exigences de rejet, de la valeur économique de la valorisation des déchets, des caractéristiques des méthodes de traitement, etc. Ensuite, par le biais d'études, de recherches et d'expérimentations scientifiques, la méthode est déterminée en fonction des indicateurs de rejet, du contexte régional et de la faisabilité technique.
Mesures de prévention et de contrôle
Renforcer la gestion des sources de pollution industrielle par la mise en œuvre de divers systèmes de gestion environnementale, consolider la gestion environnementale des entreprises industrielles, accorder une attention particulière à la lutte contre la pollution des grandes et moyennes entreprises (GME) et renforcer la gestion environnementale des petites et moyennes entreprises (PME). Nous poursuivrons la mise en œuvre du système de déclaration et d'enregistrement, du système de tarification et du système d'autorisation des rejets de polluants par les entreprises, renforcerons la surveillance des sources de pollution, normaliserons les points de rejet des eaux usées, contrôlerons régulièrement le fonctionnement des stations d'épuration des eaux usées industrielles et éliminerons les capacités, procédés et équipements de production obsolètes. Les nouveaux projets seront rigoureusement gérés et approuvés conformément aux exigences de contrôle des rejets totaux de polluants.
Améliorer le système de redevance d'assainissement et promouvoir l'exploitation des installations de traitement des eaux usées industrielles. Apporter les ajustements nécessaires au système de redevance d'assainissement, redéfinir le principe de redevance, la méthode de facturation et les principes de gestion et d'utilisation, établir un nouveau mécanisme de redevance d'assainissement, afin que le système de redevance d'assainissement soit propice à l'exploitation des installations de traitement des eaux usées industrielles par les entreprises.
Mesures techniques de prévention et de contrôle de la pollution des eaux usées industrielles
1. Amélioration du produit : ajuster la structure du produit et optimiser la composition de sa formule ;
2. Maîtrise des sources de production de déchets : optimisation de l'énergie, des matières premières et des procédés de production, transformation et innovation des équipements de production
3. Valorisation complète des déchets : recyclage et réutilisation ;
4. Améliorer la gestion de la production : système de responsabilité des postes, système de formation du personnel, système d’évaluation), traitement terminal (détermination du degré de traitement – technologie de traitement et optimisation des processus – planification standard)
recyclage des eaux usées industrielles
Le traitement et la réutilisation des eaux usées industrielles constituent un moyen important d'économiser l'eau. Ce processus peut inclure le refroidissement, l'élimination des cendres, la circulation de l'eau, le chauffage et d'autres systèmes. Le système d'eau de refroidissement fonctionne principalement en circuit fermé, par étapes ou en cascade, selon les exigences de qualité d'eau spécifiques à chaque système. Le système thermique est principalement utilisé pour la récupération et l'utilisation de la vapeur. Les eaux de drainage des autres systèmes servent principalement à l'élimination hydraulique des cendres et des scories après traitement. Les eaux diverses utilisées pour la production et les besoins domestiques sont ensuite traitées pour alimenter le système de refroidissement.
La plupart des entreprises disposent de stations d'épuration, mais celles-ci se contentent de traiter les eaux usées industrielles et domestiques selon les normes en vigueur, après rejet direct. Seules quelques entreprises parviennent à traiter et réutiliser ces eaux usées, et le taux de recyclage reste faible, entraînant un gaspillage important des ressources en eau. Par conséquent, le traitement et la réutilisation des eaux usées industrielles, notamment pour les processus de production, représentent un potentiel considérable à exploiter.
Dans la production et l'exploitation des entreprises, en fonction des exigences de qualité de l'eau propres à chaque processus, l'utilisation en série de l'eau peut être optimisée, permettant ainsi à chaque processus de recevoir la quantité nécessaire et une utilisation en cascade de l'eau. Ceci permet de réduire les prélèvements d'eau et de minimiser les rejets d'eaux usées. Différentes méthodes de traitement de l'eau peuvent également être mises en œuvre en fonction des propriétés des eaux usées et des eaux résiduaires, et utilisées à différentes étapes de la production, afin de réduire la quantité d'eau douce prélevée et les rejets d'eaux usées.
Le potentiel d'économie d'eau lié au traitement et à la réutilisation des eaux usées est considérable. Dans l'industrie de la fabrication d'équipements de transport, les eaux usées huileuses, d'électrophorèse, de découpe et de nettoyage peuvent être traitées et recyclées pour l'aménagement paysager, l'entretien de divers espaces verts et la production. Dans le processus de production organique de l'industrie pétrochimique, les condensats de vapeur peuvent être recyclés et utilisés comme complément d'eau dans le circuit de circulation. L'eau de puits utilisée pour la production est recyclée et sert à réalimenter le circuit. Il est également possible d'augmenter la profondeur de traitement des eaux usées recyclées, l'eau traitée étant ensuite réinjectée dans le circuit. Certains refroidisseurs et pièces spécifiques nécessitent un refroidissement à l'eau de process, mais la réutilisation de cette eau peut également être envisagée. L'industrie textile, notamment l'impression et la teinture, est une grande consommatrice d'eau. Les eaux usées issues des différents procédés de production peuvent être traitées puis réutilisées, soit directement, soit entièrement et partiellement, dans un centre de traitement. Dans l'industrie brassicole, l'installation de dispositifs de récupération des condensats permet de réduire efficacement la consommation d'eau des chaudières. L'eau de lavage des bouteilles de l'atelier de mise en conserve peut être recyclée pour la production d'alcali I et II, l'alimentation des laveuses de bouteilles, le traitement des machines de stérilisation, l'assainissement des équipements et des installations, etc. L'eau de production est traitée et décantée, puis pompée sous pression vers chaque point d'eau. Elle peut être utilisée pour le dépoussiérage et la désulfuration des chaudières, le traitement des scories, les chasses d'eau, l'assainissement des terrains vagues et pollués, le lavage des véhicules, l'eau de chantier, etc. Les eaux usées de lixiviation du blé peuvent être traitées et réutilisées pour le dépoussiérage et la désulfuration des chaudières.
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