Des procédés au servicede l'environnementTraitement des eaux uséeset des effluents industriels

BIOX® : De l’oxygène pur pour le traitementdes eaux

Ce procédé très simple à installer, dédié auxstations d'épuration biologique collectives etindustrielles (agroalimentaire, pharmacie, etc.) afait les preuves de son efficacité. Il permet deréaliser une économie à deux niveaux : 

Il évite la construction d'ouvragessupplémentaires lorsque la stationfonctionnant à partir de l'oxygène de l'airsouffre d'une surcharge journalière, saisonnièreou permanente.

•

Il augmente très sensiblement la capacitéde traitement.

•

D'autre part, il permet :

Une réduction des coûts énergétiques liés àl’aération ;

•

Une flexibilité du procédé ;•La réduction des phénomènes de moussageen surface des bassins ;

•

Une forte diminution des émissions de COVet des odeurs.

•

Cas des bioréacteurs à membranes

L’épuration des eaux usées par bioréacteurs àmembrane présente l’intérêt de rejeter une eaude très bonne qualité pouvant être souventréutilisée. Les concentrations en biomasse dansces installations très compactes sontrégulièrement 3 à 8 fois plus importantes quecelles rencontrées dans les systèmes classiques.

Le potentiel de performance d’un bioréacteur àmembrane peut seulement être entièrementexploité si une injection en oxygène est installée.Messer a développé un système d’injectiond’oxygène spécialement conçu avec lequel untaux de dissolution en oxygène élevé peut êtreréalisé de façon économique malgré la viscositéélevée du mélange des eaux usées et des bouesépuratrices. En comparaison directe, dans unbioréacteur à membrane, le système atteint unecapacité de dissolution 2,5 fois supérieure avec2,5 fois moins de consommation d’énergie parrapport à l’injection d’air. Dans le cas desbioréacteurs sous pression, les économiesd’énergie sont bien plus importantes.

BIOX-N® : Traitement de l’azote

Cette extension du procédé BIOX® connaît ungrand succès : elle permet d'intégrer une étapede dénitrification sans modification desouvrages existants.L'augmentation de la capacité d'oxygénationréalisée par l'apport d'oxygène pur assure lanitrification dans un volume réduit et rendpossible l'utilisation d'une partie du bassin poureffectuer la dénitrification.Dans certains cas, les phases de nitrification etdénitrification sont réalisées séquentiellementdans le même bassin.

Fig. 1 : Schéma de fonctionnement d'un bioréacteur à membrane équipé d'une injection d'oxygène pur

Technologie à membrane

Biologie - taux élevé de boue

Injectiond'oxygène Traitement des boues

Recyclagede la boue

FiltrationEaux usées

épurées

Eaux usées

BIOX® : Du dopage des stations d'épuration biologique àl'élimination du H2S dans les conduites d'eaux usées

Systèmes d’injection d’oxygène purLe choix du système d’injection ou d’unecombinaison de systèmes dépend largement del’application et des circonstances locales. Lesparamètres importants sont, par exemple, lagéométrie et la disponibilité du bassin et le coûtde l’énergie électrique locale.

Messer propose deux méthodes d'injection :

Par bullage en fond de bassin au moyen detuyaux souples perforés (sans aucuneconsommation d'énergie supplémentaire) ;

•

Par injecteur de type Venturi pour les bassinsde faible hauteur. L'installation d'injection estmontée sur châssis directement positionné aufond du bassin. Elle comprend une pompeimmergée et un éjecteur Venturi qui assureune dissolution optimisée de l'oxygène. Laboue activée mise en contact avec l'oxygèneest réinjectée dans le bassin au travers dediffuseurs de mélange.

•

BIOX-T® : Traitement d'H2S Le manque d'air et le fonctionnement discontinusont à l'origine de l'état  anaérobie des conduitesd'eau usées. Cet état génère la formationd'hydrogène (H2S) qui entraîne l'émissiond'odeurs nauséabondes et la corrosion destuyauteries, un danger d'intoxication.

La solution Messer : un apport d'oxygènesous pression.L'oxygène est fourni sous sa forme liquide parcamion citerne puis dépoté dans un réservoirisolé sous vide. Si le besoin est peu important,c'est la livraison de bouteilles qui sera adoptée.Un vaporiseur atmosphérique transformel'oxygène liquide stocké à environ -183°C enoxygène gazeux.Un système assure l'injection de l'oxygène dansla conduite et permet de rétablir des conditionsde fonctionnement aérobies ou anoxiques. Lestaux d'abattement de l'hydrogène sulfurépeuvent dépasser 95 %.

Fig. 2 : Exemple de schéma de fonctionnement du système BIOX-N®

Fig. 3 : Système d'injection d'oxygène pur - tuyaux perforés (à gauche), injecteur Venturi (à droite)

Dénitrification Nitrification Décantation finale

Décantation préliminaire

Boue activée

Ajout d'O2 Ajout d'O2

L’ozone : un gaz très réactif L’ozonation des eaux résiduaires ou des effluentsindustriels est une opération permettant ladégradation de micropolluants organiques etminéraux, la destruction de composéstoxiques, la transformation de produits peubiodégradables et la désinfection. L’ozone, gazproduit sur site car très instable, est un oxydantet un désinfectant très puissant.

La production d’ozone en quantité industrielle estréalisée par un ozoneur grâce à des déchargesélectriques opérées dans un gaz sec contenantde l’oxygène.

L’alimentation du générateur d’ozone par del’oxygène pur présente plusieurs intérêts :

Un gain énergétique (consommationmoyenne : 10 kWh/kg O3) ;

•

Une concentration massique de 6 à 16 %d’ozone ;

•

Une installation plus petite et plus simple :•     - pas de compresseur ni de sécheur d’air,     - ozoneur et destructeur d’ozone plus       compacts ;

Une maintenance allégée ;•Utilisation d’un gaz pur sans impureté.  •

Les applications de l’ozonationPlacée en amont d’un traitement biologique,l’ozonation permet l’augmentation de labiodégradabilité des effluents. La DCO dure estoxydée par l’ozone en molécules assimilables parles bactéries. Dans les eaux usées d’une usinede cellulose, le ratio DCO/DBO dans l’effluent aété réduit de 8 à 3 grâce à l’ozonation. Laperformance d’épuration de la filière complète enDCO a ainsi été augmentée de 45% à plus de80%.

Dans l’industrie textile, l’étape de décolorationdes eaux peut s’opérer par ozonation deseffluents. L’ozonation peut également êtreutilisée pour le traitement des lixiviats dedécharges.

Dans les secteurs pharmaceutiques, l’ozonationdes effluents est utilisé principalement pour ladésinfection et  la désactivation desorganismes pathogènes ou des virus.

Cas de la réutilisation d’eau après traitementSi, pour des raisons économiques et écologiques,l’eau épurée est recyclée, la contaminationorganique de l’eau peut entraîner undéveloppement bactérien. Dans ce cas, l’ozoneest le biocide de choix, non seulement il neproduit pas de salinité (chlore) mais, même à undosage relativement faible, il est une barrièrebactéricide et virulicide.

Fig. 4 : Générateur d'ozone

Ozone : Oxydation et désinfection

Neutralisation de pH par injection de CO2

Les effluents des industries utilisant de la soude,de la chaux, de la potasse ou un carbonate alcalinsont très souvent basiques et doivent êtreneutralisés avant rejet. Les acides forts utiliséstraditionnellement (acide sulfurique ouchlorhydrique) sont naturellement agressifs etprésentent de nombreux inconvénients :

Une manipulation dangereuse ;•Des émanations de vapeurs nocives ;•Une usure prématurée des matériels ;•Une mauvaise maîtrise du pH ;•Un risque de sur-acidification ;•Des rejets de sulfates ou de chlorures.•

Le  CO2 dans l'eau forme l'acide carbonique(H2CO3). Comme illustré sur la figure, cet acidefaible présente une courbe de neutralisation enpente douce en comparaison à celle d’un acidefort.

L’utilisation du CO2 permet une régulation trèsprécise du pH et optimise la quantité d'acideinjectée. De plus, l'utilisation du CO2 évite l'ajoutde chlorures ou de sulfates dans l'effluent etsupprime les risques liés à la sur-acidification.

Ce produit, stocké sous forme liquide ougazeuse, ne nécessite aucune manipulation etoffre un grand confort d'utilisation. Les risquesliés à la manipulation d'acides forts et auxdégagements de vapeurs nocives ainsi que lesrisques de corrosion des équipements sontsupprimés. La durée de vie des matériels estainsi augmentée.

Systèmes d’injectionGrâce à une large gamme de moyens d'injectionet de dissolution de CO2 conçus pour lesdifférentes configurations, ce procédé s'adapte àtout type de bassins ou de cuves existantes. LeCO2  peut être injecté sous forme gazeuse,bullage ou injection en ligne mais aussi sousforme liquide pour les installations plusimportantes (Neutralbox®).

La neutralisation au CO2 a déjà été utilisée dansles branches industrielles suivantes :

Boissons,•Agroalimentaire,•Industrie du papier et de la cellulose,•Traitement de surface,•Métallurgie,•Industrie du textile et du cuir,•Chimie,•Pharmacie,•Centrales thermiques,•Blanchisseries.•

Aperçu des avantages Sécurité du personnel et des équipements :•

     - Pas de risque lié à l'utilisation d'acide fort ;     - Pas de corrosion ;     - Pas de vapeurs nocives.

Fiabilité du traitement :•     - Régulation très précise ;     - Augmentation de la valeur de consigne ;     - Pas de sur-acidification.

Procédé écologique : •     - Pas de rejets de chlorures ou de sulfates.

Fig. 5 : Comparaison des courbes de neutralisation            par injection de CO2 ou d'acide fort

Fig. 6 : Exemple d'installation Neutralbox®

Phase I

Consommation CO2

Zone de pH autorisée

Phase II

Acide fort

Phase III

Neutralisation et régulation de pH par injection de CO2

Entartrage et légionelles dans les circuits derefroidissementDe nombreux processus industriels (sidérurgie,plasturgie, automobile, centrales électriques,industries chimiques, verreries, etc) nécessitentun refroidissement permanent et fiable. L’eau estrégulièrement utilisée comme source froidecapable d’évacuer cette chaleur. Un traitementde l’eau est nécessaire pour éviter les problèmesd’entartrage et de développement bactériencomme les légionelles.

L’eau contient naturellement du calcium. Cecomposé peut précipiter dans certainesconditions de température, de pH ou deconcentration. Il forme alors du carbonate decalcium CaCO3 appelé tartre qui se dépose surles parois du circuit de refroidissement.L’accumulation de dépôts réduit le rendementd’échange thermique, peut entraîner desproblèmes de corrosion et favorise ledéveloppement bactérien.

Une solution simple : le CO2

Une solution simple pour empêcher l’entartrageconsiste à exploiter l’installation dans desconditions où le tartre est sous forme soluble.Ceci peut être réalisé en maîtrisant le pH grâce àune injection de CO2. Le CO2, dissous dans l'eauforme l'acide carbonique (H2CO3) qui diminue lepH.

Ce procédé permet une régulation très précisedu pH et optimise la quantité d'acide injectée.

De plus, l'utilisation du CO2 évite l'ajout dechlorures ou de sulfates (comme lors del’utilisation d’acide sulfurique ou chlorhydrique)dans l’eau et supprime les risques liés à la sur-acidification ou à la concentration de sels dans lecircuit.

Matériel simple et automatiséLe CO2, stocké sous forme liquide ou gazeuse,ne nécessite aucune manipulation et offre ungrand confort d'utilisation.L’optimisation du procédé est garantie par unerégulation fine du débit CO2 injecté en fonctionde la qualité de l’eau du circuit traité.

Aperçu des avantages

Sécurité du personnel et des équipements :•     - Pas de risque lié à l'utilisation d’acide fort ;     - Pas de corrosion ;     - Pas de vapeurs nocives

Fiabilité du traitement :•     - Régulation très précise ;     - Pas de sur-acidification ;     - Pas de concentration de sels (sulfates,       chlorures)

Fig. 7 : Tours aéroréfrigérantes

Fig. 8 : Canalisation entartrée

Fig. 9 : Mise au point par nos spécialistes

Lutte contre le tartre

Environnement : une équipe dédiéeCompétence, fiabilité, innovation, rapidité.Grâce à des interlocuteurs formés en perma-nence sur les dernières technologies, la proximitéde notre réseau, l’adaptation des équipements àvos besoins, Messer France reste toujoursproche de vous et trouve des solutions à vosmesures.Messer fournit non seulement les gaz maispropose également les services, qui vont de laconsultation à la conception de l’équipement,l’installation et l’assistance.Une équipe de spécialistes dédiée au procédélié à l’environnement est à votre écoute.

Un centre d’essais et de développementLe centre européen de développement desapplications des gaz du Groupe Messer se situeà Mitry-Mory (77). Il est votre première adressepour les applications innovantes dans lesindustries agroalimentaire, pharmaceutique,biotechnologique et environnementale.

Ce centre crée de nouveaux produits encollaboration avec des entreprises partenairesdans le cadre d’une relation équitable.

La production : fiable et novatriceQu’il s’agisse d’unités de production de CO2, degaz de l’air, d’acétylène, de conditionnement degaz industriels ou de haute pureté, MesserFrance investit sans cesse dans de nouvellestechnologies. Ainsi, nos sites de production sonttous équipés de systèmes de remplissageautomatisés et de traçabilité de bouteilles, sanséquivalent dans le métier des gaz.De plus, nous disposons de la plus grandesource de CO2 dans le Sud de la France, à Lavéra.

Pour de plus amples informations, n’hésitez pas àcontacter un de nos spécialistes ou à visiter notresite internet : www.messer.fr

Equipe Environnement :Tél. : +33 (0) 1 40 80 33 00Fax. : +33 (0) 1 40 80 33 99

Fig. 10 : Audit réalisé par des spécialistes

Fig. 11 : Livraison fiable et traçabilité

Fig. 12 : Usine de production

Le service Messer France

Siège social25 rue Auguste Blanche92816 Puteaux Cedex

Agences :Ouest-Centre21 route du Plessis Bouchet44800 Saint Herblain

EstZone Industrielle de Furstrue Philippe Consigny57730 Folschviller

7 place de l'ancienne Douane68000 Colmar

Ile de FranceZI de Mitry Compans32 rue Denis Papin77290 Mitry-Mory

NordZI de Lesquin Centre de Gros N°2Rue Jules Verne - BP 45859814 Lesquin Cedex

Messer France S.A.S.25, rue Auguste Blanche

92816 Puteaux CedexTel. +33 1 40 80 33 00Fax +33 1 40 80 33 99

www.messer.frinfo@messer.fr

NormandieZI OuestRue du Poirier14650 Carpiquet

Rhônes Alpes - Provence Côte d'AzurZI de Lafayette38790 Saint Georges d'Esperanche

1 rue de Laos13015 Marseille

Sud-OuestZA La MoulineRue des Frères Lumière33560 Carbon-Blanc

Messer France se rapproche de vous avec son réseau de plus de 300 distributeurs sur le territoire françaiset des filiales dans le monde entier.

Document non contractuel susceptiblede modification sans préavisParution septembre 2009Réf. : 8500 4034 - 1.FR1.404

Nous sommes là où sont nos clients