Technologies Propres et Eau dans lindustrieSOMMAIRELes technologiesUltrafiltration Nanofiltration Pervaporation Electrodialyse Electrolyse Procd PRIAM Compression Mcanique de Vapeur Laser Rejet zro Bonnes pratiques 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

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Monographie ralise par ARIST Bourgogne

Juin 2004

ULTRAFILTRATIONPRINCIPEMembranes utilises : minrales ou organiques Principe de sparation : tamisage Forces de transfert : gradient de pression Lultrafiltration est un procd de sparation solut / solvant. Il sagit une technique membranaire de sparation. Le principe de sparation est une diffrence de pression de part et dautre de la membrane. Les tailles des molcules retenues par lultrafiltration vont de 0,002 0,1 selon la membrane choisie. La filtration est gnralement de type tangentielle, cest dire que le fluide circule paralllement la membrane, contrairement la filtration classique qui est dite frontale. La filtration tangentielle permet de limiter laccumulation de dpts qui obturent la surface de filtration. Principe de lultrafiltration modules ; ceux-ci sont assembls en tages; lensemble de ces tages constitue larchitecture de linstallation. Les installations dultrafiltration comprennent: les modules, une pompe dalimentation haute pression et une pompe de circulation. Elles comprennent souvent un changeur thermique pour maintenir le liquide la temprature dsire. Il existe deux types principaux dinstallation: Procd batch ou discontinu. Dans ce cas, le systme peut comporter une recirculation ou non, le premier cas permettant de raliser une conomie dnergie Procd continu. Pour ce procd, la boucle de filtration est alimente en permanence. Industriellement, plusieurs modules sont placs en srie pour obtenir un bon rendement Les membranes Les membranes sont asymtriques, constitues dune mince peau (couche filtrante) dpose sur un support de mme nature ou asymtriques et composites si la couche filtrante nest pas de mme nature que le support. Elles sont caractrises par leur porosit, lpaisseur de la couche filtrante, le diamtre moyen de leurs pores et leur rpartition, et le matriau employ dont dpend la rsistance mcanique, chimique, thermique et la facilit de nettoyage. Les membranes peuvent tre minrales ou organiques, planes, spirales ou tubulaires. Le mode dutilisation et le type de membrane dpendent du fluide traiter et des objectifs atteindre.

Les constituants arrts peuvent tre des bactries, des macromolcules synthtiques ou naturelles, des agrgats molculaires ou des particules issus de divers procds. Ils pourront alors tre recycls plutt que mis en dcharge. Lultrafiltration peut galement tre considre comme une technique de concentration moindre cot nergtique.

AVANTAGESInstallation compacte et modulaire Faible cot dinvestissement et dexploitation Production dune eau de trs bonne qualit Economie deau et de produits chimiques Facilite le recyclage ou la rutilisation de leau Rduit ou supprime les rejets deffluents et de boues

INSTALLATIONS DULTRAFILTRATIONUne installation dultrafiltration met en uvre un ensemble de membranes organises en

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ULTRAFILTRATIONAPPLICATIONSDomaines dapplications : industrie agroalimentaire, bio-industries, mcanique (automobile, traitement de surface...), ptrochimie... Exemples dapplication : Concentration des lactosrums Clarification des jus (fruits, bire, vin) Epuration des saumures de fromagerie Dsinfection des eaux Rcupration de particules mtalliques Rcupration de fluide de coupe Rcupration et recyclage de peintures Rgnration des bains de peinture par lectrophorse Rgnration des bains de dgraissage Traitement des bains de soude et de rinage Traitement des mulsions dhuile dans leau Recyclage deau de lavage Valorisation des eaux dateliers de couchage en cartonnerie Valorisation des eaux blanches en laiterie. Traitement des eaux de lavage datelier dencres Traitement des eaux de conserverie de poissons Traitement deffluents damidonneries ou de fculeries Traitement deffluents dencollage et de teinture de lindustrie textile Traitement deffluents industriels contenant des traces de cations mtalliques Pr-traitement des dchets liquides Ultrafiltration assiste par complexation: rcupration de mtaux prcieux en industrie lectronique et traitement deaux de lavage de fumes dusine dincinration

LES FABRICANTSMembratec, Sierre (Suisse), http://www.membratec.ch Orelis, Beynost (01), http://www.orelis.com Christ SA, Aesch (Suisse), http://www.christ.ch Fluides et Automation, Mons-en-Baroeul (59), http://www.eaupure.fr/fluides.htm MKR France, Beynost (01), http://www.mkr-metzger.de Nicou Environnement, 61 rue du Gnral Leclerc, 91420 Morangis Pall Corporation, Saint Germain en Laye (78), http://www.pall.com Proserpol, Saint Quentin en Yvelines (78), http://www.proserpol.com PX Tech Environnement, La Chaux de Fonds (Suisse), http://www.pxte.com TIA (Techniques Industrielles Appliques), Bollne (84), http://www.tia.fr Veolia Water STI, Le Plessis Robinson (92), http://www.industries.veoliawater.com Cette liste nest pas exhaustive.

POUR EN SAVOIR PLUShttp://www.eau.fndae.fr/documentation/PDF/fndae14.pdf http://www.gewater.com/library/tp/835_Ultrafiltration_.jsp http://www.appliedmembranes.com/about_ultrafiltration.htm

FICHES TECHNIQUESUltrafiltration, http://www.technologies-propres.com/modules/BaseDonnees/ DetailsFichesTechniques.asp?Id=30 StayClean, http://www.technologies-propres.com/modules/BaseDonnees/ DetailsFichesTechniques.asp?Id=74

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NANOFILTRATIONLa nanofiltration est un procd de sparation en phase liquide utilisant la filtration au travers de membranes semi-permables sous laction dune pression. Ses capacits de sparation se situent : - pour les organiques, gamme de poids molculaire allant de 200 600 daltons - pour les sels minraux, forte rtention globale des espces ioniques de faibles concentrations, et dans une sparation entre mono et multivalents pour des concentrations leves Les membranes Lorganisation structurale des membranes de nanofiltration aussi bien organiques quinorganiques est base sur le mme principe. Il sagit dune structure asymtrique comprenant trois niveaux : -un support Structure dune membrane macroporeux organique composite offrant une Source : EDF - Novelect b o n n e rsistance mcanique et des flux de solvants levs - une couche PRINCIPE intermdiaire assurant la Membranes utilises : microporeuses liaison entre le organiques support et la Principe de sparation : tamisage et couche active sorption-diffusion - une couche finale active en nanofiltration Forces de transfert : gradient de pression dont les deux caractristiques principales sont une faible paisseur infrieure au micron et des , La nanofiltration fonctionne sur le principe de diamtres de pore de lordre du nm prsentant la filtration tangentielle avec un transfert de une distribution en taille trs troite afin dassurer matire travers la membrane d un gradient la fois des flux levs et une bonne slectivit de pression pouvant varier de 10 40 bars. de sparation sur des soluts de masse Principe de fontionnement dune membrane molculaire infrieure 1000.

AVANTAGESLes membranes utilises en nanofiltration prsentent lavantage de fonctionner des pressions infrieures et de fournir des dbits de permation suprieurs ceux observs en osmose inverse. Elles prsentent aussi une slectivit de sparation spcifique pour les ions trs lie lenvironnement et la nature de la membrane, cette slectivit diffre galement pour les composs de mme taille selon quils prsentent ou non une charge lectrique. La nanofiltration consomme moins dnergie que losmose inverse.

INSTALLATIONS DE NANOFILTRATIONLes modules actuellement proposs sont de type tubulaire ou spirale. Le choix de la gomtrie du module dans le cas dune utilisation prcise se fera en fonction du liquide traiter.

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NANOFILTRATIONAPPLICATIONSLes principaux marchs actuels sont la sparation de petites molcules dans la pharmacie, les biotechnologies, lagro-alimentaire et surtout lenvironnement qui recle les plus forts potentiels de dveloppement. Exemples dapplications : Traitement des effluents (contenant des molcules organiques) dans lindustrie du papier, du bois, de la teinture, du textile Fabrication deaux de procds Elimination des nitrates de leau Adoucissement des eaux de surface ou souterraines, deaux potables avec limination dions multivalents et/ou de petites molcules toxiques Rgnration de bains uss de dpt de cuivre en traitement de surfaces Dminralisation du lactosrum, et la prparation des acides amins et peptides Un autre champ dinvestigation pour la nanofiltration est celui du couplage avec dautres techniques pour la mise au point de procds de sparation et de concentration des petites molcules et des ions. On peut citer : le couplage nanofiltration/osmose inverse et le couplage nanofiltration/rsines changeuses dions pour llimination des nitrates lors de la production deau potable le couplage nanofiltration/complexation pour la rcupration des mtaux le couplage nanofiltration/fluides supercritiques pour lextraction et la concentration de petites molcules Le march de la nanofiltration devrait augmenter fortement dans les prochaines annes mais il reste li la mise au point de nouvelles membranes prsentant des performances amliores par rapport aux membranes dj existantes (membranes organiques). En particulier une bonne rsistance la temprature, aux pH extrmes ou aux solvants organiques devrait tendre rapidement les domaines dapplications de ces membranes.

LES FABRICANTS Polymem, Chemin de Palayr, 31100 Toulouse Techno-Membranes, Montpellier (34), http://www.iemm.univ-montp2.fr/presentation/ techno_membranes.htm Eurodia Industrie, Wissous (91), http://www.eurodia.com Hydranautics, Taverny (95), http://www.membranes.com Membratec, Sierre (Suisse), http://www.membratec.ch Aquasource, Toulouse (31), http://www.aquasource-membrane.com Corelec, Villeurbanne (69), http://www.corelec.fr Hytec Industrie, Cergy Pontoise (95), http://www.hytec-industrie.com Messo, Fontenay Sous Bois (94), http://www.messo.net Ondeo Degremont, Rueil Malmaison (92), http://www.degremont.com Proserpol, Saint Quentin en Yvelines (78), http://www.proserpol.com Rhodia Orelis, Miribel (01), http://www.orelis.com TIA - Techniques Industrielles Appliques, Bollne (84), http://www.tia.fr Naan France, Z.A. Les Doucettes 23, avenue des Morillons, 95140 Garges-les-Gonesse Pall France, Saint Germain en Laye (78), http://www.pall.com PX Tech Environnement, La Chaux de Fonds (Suisse), http://www.pxte.com Veolia Water STI, Le Plessis Robinson (92), www.industries.veoliawater.com Cette liste nest pas exhaustive. POUR EN SAVOIR PLUS http://www.gewater.com/library/tp/834_Nanofiltration_.jsp http://alexandria.tue.nl/extra2/200112209.pdf http://www.ce.umn.edu/classes/spring04/ce8504/Presentations/NFpresentation.ppt http://www.eau.fndae.fr/documentation/PDF/fndae14.pdf FICHES TECHNIQUES Ion Gard, http://www.technologies-propres.com/modules/BaseDonnees/ DetailsFichesTechniques.asp?Id=73

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PERVARPORATIONPRINCIPE

(OU

PERMATION LIQUIDE)

Membranes utilises : denses organiques Principe de sparation : sorption - diffusion - dsorption Forces de transfert : gradient dactivit chimique La pervaporation est un procd de sparation des constituants dun mlange liquide, par vaporisation partielle au travers dune membrane dense prsentant une affinit prfrentielle pour lun des constituants. Il est gnralement admis que le mcanisme de la pervaporation se dcompose en 3 tapes : - sorption en face amont sur la membrane, - diffusion au sein de la membrane, - dsorption sur la face aval. La force de transfert est la diffrence des pressions de vapeur du ou des composants perms entre la face amont et la face aval de la membrane. Schma de principe de la pervaporation Source : Les applications innovantes des techniques membranaires dans lindustrie, EDF - Novelect

En industrie, les installations de pervaporation fonctionnent en continu. Le procd comprend classiquement plusieurs postes : stockage des liquides, chauffage des liquides, module de sparation (cur du procd) dans lequel se trouvent les membranes, condensation (pompes vide, groupe froid). Les diffrents modules ncessaires pour raliser la sparation ne sont parcourus quune seule fois. Ils sont connects en srie, voire en parallle pour des raisons de procd en fin Schma de principe dune installation industrielle de pervaporation en continu Source : Les applications innovantes des techniques membranaires dans lindustrie, EDF - Novelect

dopration quand il ne reste plus que des traces de produit extraire. Les membranes Les membranes de pervaporation sont des membranes organiques denses. Elles sont essentiellement de 2 types : hydrophiles ou organophiles. Les modules membranaires sont plaques planes avec des membranes qui permettent la dshydratation de substrats organiques ou bien au contraire la purification deau par limination de polluants organiques. La nature de la membrane dpend des composs sparer. On distingue: - membranes de dshydratation de solvants - membranes dextraction dorganiques dun grand volume deau - membranes de sparation de solvants (oxygns et aliphatiques, aromatiques et aliphatiques) Les membranes utilises industriellement sont en polymres.

INSTALLATIONS PERVAPORATION

DE

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PERVAPORATIONPar ailleurs, la pervaporation permet dobtenir de lthanol pur dans des conditions conomiques comptitives par rapport la distillation azotropique, tout en prservant lenvironnement.

AVANTAGESDans de nombreuses applications, la pervaporation offre des conomies de cot par rapport aux autres systmes dextraction de solvant. Les cots effectifs dpendent dun certain nombre de facteurs, parmi lesquels : le solvant limin, la fraction de solvant devant tre limine, la disponibilit deau de refroidissement, la temprature de leau dalimentation. Parmi les avantages de la pervaporation on peut citer : lextraction basse temprature (possibilit de sparer des produits thermosensibles), la simplicit de conduite et de contrle, la reproductibilit et fiabilit des performances, la flexibilit et possibilit de compacit de linstallation (modulaire), la puret des produits obtenus (pas daddition de tiers corps) et labsence dmission polluante, la faible consommation dnergie (par rapport une distillation puisque seule la fraction du liquide extraite est vaporise).

APPLICATIONSDshydratation de solvants neutres et de mlanges de solvants (alcools, esters, ctones) Dshydratation partir damines et de mlanges damines Dshydratation partir dacides organiques ou de mlanges contenant des acides organiques Traitement des effluents, la dpollution des effluents aqueux Sparation des solvants organiques contenus dans leau, pour la rcupration et le recyclage des eaux qui contiennent des solvants Sparation et le recyclage des solvants contenus dans leau procdant de cabines de peinture, ayant subi au pralable une floculation visant sparer les solides contenus

LES FABRICANTS Sulzer Chemtech, Nanterre (92), http://www.sulzerchemtech.com Sterling Fluid Systems, Trappes (78), http://www.sterlingfluidsystems.com Beroplan, Homburg (Allemagne), http://www.beroplan.de CM-CELFA Membrantrenntechnik AG, Bahnhofstr. 92, CH-6423 Seewen-Schwyz (Suisse) Krebs Swiss, Zurich (Suisse), http://www.krebs-swiss.com Khni, Allsschwill (Suisse), http://www.kuhni.com Cette liste nest pas exhaustive. POUR EN SAVOIR PLUS http://www.ademe.fr/htdocs/publications/publipdf/pervaporation.htm http://www.emse.fr/~brodhag/TRAITEME/fich13_5.htm http://www.processs.com/mementos/m3130.htm http://www.trs-online.com/trs-online/techniqu/tra8/ap12.htm FICHES TECHNIQUES Pervap SMS, http://www.technologies-propres.com/modules/BaseDonnees/ DetailsFichesTechniques.asp?Id=25

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ELECTRODIALYSELe procd dlectrodialyse permet, sous laction dun champ lectrique continu, dextraire par migration au travers de membranes changeuses dions, les espces ionises contenues dans une solution aqueuse.

LES ELECTRODIALYSEURSLes lectrodialyseurs sont constitus dun empilement de type filtre-presse de membranes alternativement anioniques et cationiques. Ils contiennent un grand nombre de compartiments aliments en srie du point de vue lectrique, et en srie ou en parallle du point de vue hydraulique. Un compartiment sur deux est en dilution, un sur deux en concentration. Aux deux extrmits de lappareil, se trouvent les lectrodes, qui permettent le passage du courant lectrique.

PRINCIPEMembranes utilises : membranes changeuses dions Principe de sparation : transfert dions Forces de transfert : gradient de potentiel lectrique Le terme dialyse dsigne la diffusion dun solut travers une membrane qui lui est permable ; llectrodialyse dsigne le transfert dions travers une membrane qui leur est permable, sous leffet dun champ lectrique. De mobilit diffrente selon leur taille, leur concentration, leur charge, leur encombrement et selon la temprature de leau, les ions ne migrent pas de la mme faon travers les membranes. Les nitrates, chlorures et ions monovalents sont trs bien limins alors que les sulfates passent difficilement. Principe de fonctionnement de llectrodialyse

AVANTAGES / INCONVENIENTSLlectrodialyse est conome en nergie, et permet une conomie dapport de matire, tout en limitant les rejets deffluents. En effet, les bains de traitement ne sont plus purgs, ce qui permet dconomiser la quantit de produits entrant dans les bains. Le rendement total de llectrodialyse peut tre abaisser par des fuites lectriques se produisant au niveau de lempilement des membranes ou des rampes dalimentation des solutions. Au cours dun transfert ionique prolong au travers des membranes changeuses dions, des phnomnes abaissant les performances de llectrodialyse peuvent se produire (baisse du rendement, accroissement de la rsistance lectrique) et provoquer une altration irrversible des membranes. Ces phnomnes sont dsigns sous le vocable gnral de colmatage, et peuvent tre rsolus par : le traitement des membranes par des cycles de lavages

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ELECTRODIALYSEappropris, linversion priodique du courant lectrique qui peut tre accompagn dune inversion hydraulique, ou lutilisation des membranes spciales (membranes antifouling). Recyclage des bains dlectrolyte (cuivre, nickel, argent) de traitement de surfaces Rcupration des sels mtalliques en traitement de surface Traitement des flux deffluents dacides amins Traitement deffluents (eau de rinage) en galvanoplastie, afin denrichir, en les concentrant, les bains de dpts et les recycler Rcupration des ions mtalliques prsents dans les eaux de rinages des industries de galvanoplastie

APPLICATIONSDessalement des eaux saumtres Dminralisation du lactosrum Concentration ionique de solutions ioniss Elimination des nitrates en fabrication deau potable Purification des eaux non douces Elimination dions en trop forte concentration en traitement deau potable Production ou rgnration dacide et de base partir dun sel Production de chlore, dhydroxyde de soude et dautres chloro-alcalins Dessalement des eaux uses en vue de leur rutilisation Dessalement de leau de refroidissement circulante, en vue de sa rutilisation Dessalement dans le rle dun traitement pour les effluents dlectrodposition Dessalement dans le rle de prtraitement dans les eaux de chaudires Rgnration des bains de dgraissage Rgnration de bains uss de dcapage des aciers inoxydables Rgnration de solutions dacide fluorosilicique en acide fluorhydrique Rgnration dchangeurs dions Recyclage des eaux uses industrielles Recyclage de leau de rinage LES FABRICANTS

LES DIFFERENTS TYPES DELECTRODIALYSEEn plus de llectrodialyse dite conventionnelle dcrite ci-dessus, il existe deux autres types dlectrodialyse: llectrodialyse membranes bipolaires : les membranes bipolaires sont constitues dune face permable aux anions et dune face permable aux cations. Sous leffet dun champ lectrique, leau prsente au cur de la membrane est dissocie en ions H + et OH - gnrs respectivement par les faces cationiques et anioniques. On peut ainsi dissocier un sel en lacide et la base correspondante. llectrolyse membranes : technique lectromembranaire dans laquelle on couple les effets dune lectrodialyse ceux dune lectrolyse.

Eurodia Industrie, Wissous (91), http://www.eurodia.com EIVS, 11 Chemin de Ronde BP 36, 78110 Le Vsinet Nicou Environnement, 61 rue du Gnral Leclerc, 91420 Morangis Christ SA, Aesch (Suisse), http://www.christ.ch Cette liste nest pas exhaustive.

POUR EN SAVOIR PLUShttp://www.processs.com/mementos/m3150.htm http://www.processs.com/mementos/m3160.htm http://www.cfm-membrane.com/techniques/techem.htm http://www.trs-online.com/trs-online/techniqu/tra8/ap15.htm http://www.trs-online.com/trs-online/realisatio/edf9/51.htm http://www.emse.fr/~brodhag/TRAITEME/fich9_2.htm http://www.pca-gmbh.com/appli/ed.htm http://www.mines.edu/academic/envsci/courses/esgn603/ED-Intro.pdf

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ELECTROLYSEPRINCIPELlectrolyse est la dcomposition par le passage dun courant lectrique, dun corps ionis (en gnral dissous dans leau) dnomm lectrolyte, les particules charges, les ions sont attires vers llectrode de signe contraire leur charge, les anions vers lanode et les cations vers la cathode. Lors de llectrolyse : - lanode est le sige dune raction doxydation avec mission dlectrons - la cathode est le sige dune raction de rduction avec captures dlectrons Principe de llectrolyse le cycle fonctionnel : lappareil peut avoir un fonctionnement discontinu ou continu le mlange de llectrolyte : le mlange est homogne dans llectrolyseur agit, il progresse par tranches parallles et indpendantes dans lappareil coulement piston le paramtre lectrochimique : llectrolyseur peut fonctionner intensit globale constante ou potentiel dlectrode constant ; dans ce dernier cas, lintensit diminue au fur et mesure que llectrolyte sappauvrit en ractif Plusieurs types dlectrolyseurs sont disponible : lectrolyseurs lectrodes planes horizontales, lectrolyseurs lectrodes planes verticales et lectrolyseurs lectrode volumique.

AVANTAGESBien que lnergie effectivement mise en jeu est toujours suprieure celle que donne le simple calcul thermodynamique, llectrolyse reste dans le domaine du traitement de la pollution une technique de choix puisque : elle utilise un ractif propre llectricit ce ractif est disponible (stockage gratuit) ce ractif est pilotable, flexible, adaptable ce ractif est peu onreux (en comparaison des taxes par kg de produit polluant) Ltat chimique de lespce lectrolyser est fondamental puisque celle-ci doit ncessairement tre lectroactive dans le milieu considr. Linstallation dun lectrolyseur permet de faire des conomies : sur la consommation deau sur lachats de produits chimiques ncessaires la prcipitation dans la station sur le prix du transport et la mise en dcharge des boues sur les taxes qui ne sont plus payer car les rejets sont la norme et le mtal pig peut tre rutilis, donn ou revendu

LES ELECTROLYSEURSLlectrolyseur peut prendre des formes trs varies, selon le but recherch et selon le type dlectrolyte. Quatre grands critres sont gnralement retenus pour classer les lectrolyseurs : la circulation de llectrolyte : le dispositif peut tre cuve ferme ou circulation continu

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ELECTROLYSEAPPLICATIONSRecyclage de bains contenant des mtaux ou des sels mtalliques Rcupration des mtaux dans les eaux de rinage Rgnration du chrome III en chrome IV en continu dans un bain sulfochromique dattaque de matires plastiques Traitement dune solution contenant un mtal complex par du cyanure Traitement des boues Traitement des effluents chargs en mtaux Cuve dlectrolyse rcuprant sur ses plaques supports le cuivre des eaux de rinage Source : Les applications innovantes de llectricit dans lindustrie - EDF

LES FABRICANTSSaint-Gobain - Seva, Chalon/Sane, 71, http://www.saint-gobain-seva.com Perrier Equipement (cellule RETEC), BP 43, 42161 AndrzieuxBouthon Tribotechnic (lectrolyseur TURBOCELL), 4 rue Valiton, 92110 Clichy Socit Martineau (racteur de type E3P), 57 rte dEspagne, 31120 Portet sur Garonne Socit Champoiseau (procd PRIAM dvelopp par EDF), 94 bd Marchal Foch, RN14, 95210 Saint Gratien Adimas (Electropur), Plaisir (78), http://www.adimas.com Christ (Christ ELX), Aesch (Suisse), http://www.christ.ch STAS Industries (E3P), 15 rue J. Cugnot, 31600 Muret Pofimar (chemelec), 256 rue Marguerite de Flandres, 59500 Douai Corelec, Villeurbanne (69), http://www.corelec.fr Nicou Environnement, 61 rue du Gnral Leclerc, 91420 Morangis Hytec Industrie, Saint Ouen LAumone (95), http://www.hytec-industrie.com LElectrolyse, ZI de Maucoulet, 33360 Latresne Cette liste nest pas exhaustive.

POUR EN SAVOIR PLUShttp://www.cybel.fr/html/Communaute/materiaux/Glossaire/electrolyse.htm http://www.trs-online.com/trs-online/realisatio/edf9/10.htm http://www.emse.fr/~brodhag/TRAITEME/fich9_4.htm

FICHES TECHNIQUESMECER, http://technologies-propres.com/modules/BaseDonnees/ DetailsFichesTechniques.asp?Id=93

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PROCD PRIAMLe procd PRIAM (Procd de Rcupration Industriel Adapt aux Mtaux), mis au point par EDF, est utilis pour la rcupration des mtaux. Ce systme permet de dcharger un jeu de cathodes pendant que lautre se charge, avec une manipulation simple, rapide, sans risque derreur. Llectrolyseur PRIAM est plac dans le circuit du rinage mort, et va augmenter sa longvit de manire consquente. Lefficacit du rinage trait est galement plus lev et la pollution cre par lentranement de bain pollu via les pices rines est plus faible do diminution de la teneur en mtaux lourds en sortie dusine. De plus, une conomie deau consquente peut tre ainsi ralise. Toutefois, les composs non lectro-actifs ne seront pas limins et, par consquent, il nest pas possible de recycler linfini le rinage pur.

PRINCIPELe procd PRIAM fonctionne sur le principe de llectrodposition : sous leffet dun champ lectrique et des phnomnes de transport qui en rsultent (migration, convection, diffusion), les ions mtalliques viennent se fixer sur la cathode de llectrolyseur. Les cathodes charges de mtal sont rgnres dans un appareil permettant le dpt sur une plaque par lectrolyse.

Le procd PRIAM pour la rcupration des mtaux Source : Le traitement des effluents industriels - EDF

ELECTROLYSEURS PRIAMDans la cuve dun appareil PRIAM sont insrs alternativement des anodes en titane recouvert doxydes mtalliques (lectrodes rsistant un dgagement doxygne) et des cathodes volumiques.

Vue clate dun lectrolyseur PRIAM Schma de llectrode volumique Source : Le traitement des effluents industriels EDF

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PROCD PRIAMAVANTAGESBonne slectivit Technologie prouve Gros dbits Traitement quantitatif Simplification de la technologie, facilit dutilisation, et mise en uvre aise Encombrement rduit du matriel Faible cot de fonctionnement Traitement de la pollution la source La ralisation de linstallation se fait en fonction du flux de mtal traiter Non production de boues pour la chane traite Pas de transport et de mise en dcharge des boues Soulagement de la station dpuration, quelle soit physico-chimique ou sur rsines Diminution de la consommation des produits (acides, bases et javel) ncessaires au fonctionnement de la station dpuration Pas de pollution des chanes en aval Facilit de conduite des chanes en aval Amlioration de la qualit des produits finis Amlioration du traitement physicochimique des effluents des autres chanes Amlioration de la fonction de rinage du fait dune concentration mtallique plus faible et constante Rinages courants la norme Possibilit den diminuer le nombre ou le dbit deau Dans le cas deffluent cyanur, destruction dune partie des cyanures Concentration des mtaux en sortie usine conforme aux normes de rejet Rcupration dun mtal valorisable (argent, or, palladium, cuivre, plomb, nickel, zinc) Revente du mtal lectro-dpos Possibilit de rgnration des cathodes

APPLICATIONSLe procd est adapt la rsolution du traitement des effluents issus des industries du traitement de surface et chimique. Mtaux pouvant tre rcuprs : cuivre, zinc, cadmium, or, palladium, platine, nickel, argent, plomb, tain.

LES DISTRIBUTEURSEntreprises ayant une licence EDF : Champoiseau, 94 Boulevard Marechal Foch R N 14, 95210 Saint Gratien Socem - Elec, Richarville (91), http://www.socem-elec.fr

POUR EN SAVOIR PLUShttp://www.trs-online.com/trs-online/realisatio/edf9/18.htm

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COMPRESSION MCANIQUE DE VAPEURLa compression mcanique de vapeur (CMV) est utilise dans les cas de concentration par vaporation ou schage. On parle de systme dvaporation par compression mcanique de vapeur.

AVANTAGESLa compression mcanique de vapeur permet dconomiser de lnergie. Dans les vaporateurs classiques, la solution est vaporise avec de la vapeur issue dune chaudire, ce qui cote cher en nergie. Avec la CMV, lnergie des bues est rcupre. La consommation lectrique peut tre divis par 10 voire par 50 dans certains cas. Par ailleurs les pertes calorifiques entranes par la condensation des bues, comme cest le cas pour lvaporation effets multiples, sont supprimes. La CMV rcupre la chaleur dvaporation: leau vapore se retrouve sous forme liquide, et non en vapeur perdue latmosphre. Cette eau peut tre utilis dans lusine, en lieu et place deau chaude produite partir de la chaufferie existante, pour des lavages divers (cuves, camions) et les matriels de process.

PRINCIPELa vapeur cre par lvaporation dun produit dans un procd industriel est comprim mcaniquement par un compresseur, ce qui accrot sa temprature de condensation. Puis introduite dans un changeur de chaleur, la vapeur se condense, et sa chaleur latente est utilise pour chauffer et faire vaporer ce produit ou un produit voisin. Cette technique permet de rcuprer la quasi-totalit de lnergie contenue dans la vapeur, puisque la chaleur latente contenue dans la vapeur est rinjecte dans lvaporateur. Principe de la CMV Source : Applications innovantes de llectricit dans lindustrie - EDFNovelect

APPLICATIONSTraitement deffluents liquides : -Industries agroalimentaires : concentration deffluents sucrs, deaux glatineuses ou deaux de pressage -Imprimerie, papeterie : concentration de liqueurs noires, dacides rsiduaires -Mtaux : concentration deffluents liquides -Textile : concentration deffluents de lavage de laine -Chimie : concentration deffluents salins, dacides rsiduaires Rcupration de lnergie des rejets liquides ou gazeux Concentration de produits agroalimentaires basse temprature (mot de raisin, tomates) Concentration et cristallisation par vaporation, distillation Dessalement deau de mer.

Les performances sont dautant plus leves que lcart entre la temprature dvaporation et celle de condensation (ou le taux de compression) est faible. Dans le cas de concentration de liquide il nest pas rare dobtenir des consommations lectriques de lordre de 10 20 kWh par tonne deau vapore.

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COMPRESSION

MCANIQUE DE VAPEUR

LES FABRICANTSEvatex, Gondecourt (59), http://www.evatex.com France Evaporation, Lille (59), http://www.evaporation.fr KMU France, Strasbourg (67), http://www.kmu.com Hytec Industrie, Saint Ouen LAumone (95), http://www.hytec-industrie.com Afig Foessel, Huningue (68), http://www.afigfoessel.fr Favier SA, Lomme (59), http://www.faviersetrem.fr MKR France Beynost (01), http://www.mkr-metzger.de Weir Envirotech, Bron (69), www.weir-envirotech.fr Roux SA, Zone Industrielle, 58640 Varennes Vauzelles Cette liste nest pas exhaustive.

POUR EN SAVOIR PLUShttp://www.che.utexas.edu/cache/trc/evaporator.pdf http://www.emse.fr/~brodhag/TRAITEME/fich13_3.htm

FICHES TECHNIQUESVacudest, http://www.technologies-propres.com/modules/BaseDonnees/ DetailsFichesTechniques.asp?Id=187

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LASERLa technique laser sest largement dveloppe dans lindustrie. Trois types de lasers sont disponibles : le laser gaz CO2, le laser solide YAG, et le laser excimre. problmes dagressivit et de pollution, et donne une plus grande prcision dans les diffrents domaines dapplications lis aux prparations de surface. Le nettoyage par laser est un procd sans contact qui permet un nettoyage non agressif en utilisant des impulsions lumineuses (pas dabrasif, de sable, de produits chimique, deau). Il permet dliminer toutes sortes doxydes, de salissures, de peintures, de graisses et de revtements divers, sur des paisseurs de quelques microns plusieurs diximes de millimtre, sur des substrats aussi diffrents que les mtaux, pierres, bois, textiles, verres Il sagit dune technologie propre car les rsidus de nettoyage ne subissent aucune dgradation chimique, reprsentent un faible volume de dchets, et peuvent facilement tre capts par un systme daspiration appropri.

TRAITEMENT DE SURFACE PAR LASERLe traitement de surface par laser (revtement de surface, prparation de surface, nettoyage, dgraissage) est une technologie de substitution permettant dconomiser leau et de rduire le volume deffluents polluants. Les procds classiques de nettoyage, de dcapage ou de prparation de surface (trempe, martelage, galvanisation, anodisation, dpt plasma, CVD, PVD), ncessitent souvent lemploi de matires agressives (solvants, abrasifs) nocives pour le matriau et pour lenvironnement en gnral, avec notamment lintroduction de produits trs toxiques et de mtaux lourds dans leau. Le laser, en se substituant aux bains de traitement, permet de pallier les

Ce procd permet dliminer totalement ou de faon slective les pollutions (graisse, oxydes, rsidus dattaque) sans altrer le substrat, en concentrant sur la pice traiter un faisceau laser puls. Il est bas sur leffet Le nettoyage par laser photomcanique de londe de choc Source : Les applications innovantes dans interne (pression de quelques milliers lindustrie - EDF-Novelect de bars) li au plasma cr au voisinage de la surface nettoyer. La couche superficielle de polluant est fragmente en fines particules sous forme de poussire ou de brouillard sans aucune altration de la surface.

AVANTAGESLes traitements par laser sont respectueux de lenvironnement : ils ne ncessitent pas de solvants, dabrasifs, dapports de matire ils ne produisent pas deffluents pollus et de vapeurs dangereuses ils produisent un minimum de dchets (les produits jects sont facilement rcuprables)

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LASERLes avantages des traitements employant le faisceau laser de haute nergie par rapport aux autres procds de traitement de surface sont : une vitesse de refroidissement leve, gnrant des microstructures trs fine et ventuellement la cration de nouvelles phases une liaison mtallurgique parfaite entre la couche superficielle et le substrat, excluant les risques de dlamination des traitements localiss haute nergie, ninduisant que de faibles dformations une possibilit de raliser les traitements la pression atmosphrique une gestion du procd aise (puissance, focalisation, balayage) et grande flexibilit de mouvements permettant une bonne automatisation une excellente qualit de traitement ncessitant peu ou pas de reprise dusinage Nettoyage dans le domaine du dcapage des peintures dans laronautique, lautomobile, la micro-lectronique Nettoyage - dgraissage de tubes de grande longueur Nettoyage de moule dinjection, de verrerie ou dlastomre Nettoyage des supports, des outillages, des chambres dans les installations de mtallisation Nettoyage de composants lectriques sous tension Prparation de surface avant encollage, vernissage, peinture La technique de nettoyage et prparation de surface au laser est intressante pour de nombreux domaines comme la dmtallisation, la dsoxydation, le dgraissage, lenlvement de peinture ou vernis, le nettoyage de moule, la prparation de surface avant vernissage, peinture pour des mtaux ou des polymres Elle est particulirement adapte pour le traitement en continu, sur les lignes de production.

APPLICATIONSDpt de chrome et de cuivre Revtement de surfaces par prdposition, par insufflation de poudre

LES FABRICANTS UV Lase, Saint Laurent sur Gorre (87), http://perso.wanadoo.fr/uv-lase Laserblast, Les Ulis (91), http://www.quantel.fr Si3d, Chaponost (69), http://www.si3d-nettoyage-technique.com Cette liste nest pas exhaustive. POUR EN SAVOIR PLUS http://www.laser-creusot.com/pages/traitement.htm http://www.irepa-laser.com/francais/menuhaut.html FICHES TECHNIQUES Lasers Nd: YAG, http://www.technologies-propres.com/modules/BaseDonnees/DetailsFichesTechniques.asp?Id=31 Nettoyage par laser excimre, http://www.technologies-propres.com/modules/BaseDonnees/ DetailsFichesTechniques.asp?Id=127 ONET EXI 3.0, http://www.technologies-propres.com/modules/BaseDonnees/ DetailsFichesTechniques.asp?Id=251

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REJET ZROLes eaux uses sont de plus en plus souvent rutilises dans le process : recyclage en circuit ferm des eaux de process, rutilisation de leau dans les circuits de chauffage ou de refroidissement, rutilisation dune eau de nettoyage dans une unit ne ncessitant pas une eau de qualit suprieure Par exemple, dans lagroalimentaire, trois bains successifs sont ncessaires pour rincer des lgumes. Une fois sale, leau du dernier bain peut passer dans le bain du milieu, qui pourra son tour tre rutilis pour le premier rinage, plus grossier. En traitement de surface, le systme de recyclage interne est plac directement en parallle sur la ligne. Il rcupre leau de rinage, la traite et retourne la partie concentre vers le bain et la partie dilue vers la fonction de rinage. le domaine du traitement des effluents liquides est relativement large. Ces technologies englobent des procds physico-chimiques classiques et dautres de dveloppement plus rcent. Toute solution aqueuse tant compose dun solvant et dun ou plusieurs soluts, ces techniques de valorisation/recyclage peuvent tre classes comme suit : dune part, celles bases sur lextraction du solvant (vaporation, osmose inverse, nanofiltration, ultrafiltration et microfiltration) dautre part, celles bases sur lextraction du solut (lectrolyse, lectrodialyse, lectrolyse membrane et change ionique) A chacune de ces techniques correspond un crneau dutilisation, une catgorie deffluents traiter et un niveau de concentration en solut bien spcifiques. Dans lindustrie du papier, leau peut tre recycle au moyen de filtration par membranes et bio racteur membranes. Pour le recyclage de leau dans lindustrie du textile, la filtration sur membrane est une option prfrable aux autres techniques de traitements des eaux uses. Dans lindustrie agro-alimentaire, le recyclage de leau se fait grce la dsinfection UV et la filtration sur membranes.

Le principe rejet zro est le recyclage de toutes les eaux uses industrielles. Cela signifie que les eaux uses sont traites et utilises de nouveau dans les processus. Grce la rutilisation de leau, les eaux uses ne seront pas rejetes dans les gouts ou dans la nature. Pour atteindre le rejet zro, on peut jouer sur : loptimisation du fonctionnement du procd de dpollution la sparation des flux de pollution (destruction, recyclage, nouvelle utilisation) connatre la qualit et la quantit deau ncessaire au procd optimisation de loutil de production Le rejet zro correspond une association de procds : rinages cascade, rgnration bains concentrs, recyclage rinages, sparation membranaire, vaporateur.

Les techniques de recyclage :Les rsines changeuses dions : lchange ionique permet de dminraliser leau, de prolonger la vie des bains en liminant des lments polluants ou de raliser un traitement final de leau avant rejet. La technologie des rsines changeuses dions permet de recycler les eaux de rinage peu concentres ou dliminer un polluant bien identifi tel que le fer dans un bain de dcapage sulfurique. Lvaporation : lvaporation est la technologie propre rebaptise zro rejet liquide. Elle permet de rcuprer le polluant et de supprimer tout rejet liquide.

LES TECHNOLOGIESLventail des techniques de valorisation et de recyclage actuellement disponibles dans

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REJET ZROLe recyclage des bains de cuivre, de laiton, de chromage ou de zingage peut tre ralis par vaporation sous vide la temprature la plus proche possible de celle du bain de production pour ne pas dgrader les composs organiques thermosensibles. Losmose inverse La nanofiltration (voir fiche page 4) Lultrafiltration (voir fiche page 2) La microfiltration : la microfiltration est utilise pour arrter les matires en suspension. Elle permet de concentrer des mtaux lourds aprs insolubilisation. La microfiltration est un bon moyen de retirer les hydrocarbures des bains de dgraissage, mais elle ncessite un flux rgulier en terme qualitatif. Llectrolyse (voir fiche page 10) : Llectrolyse est surtout utilise pour le traitement des bains de rinage contenant des rsidus de mtaux.

AVANTAGES / INCONVENIENTSLe recyclage des eaux uses permet : dconomiser les ressources naturelles en amont du procd, de diminuer les rejets en aval, la production dune eau de composition connue et constante. Mais la mise en uvre dun dispositif rejet zro engendre : un investissement coteux (les installations comprennent la fois des postes de traitements physico-chimiques et des units de pr-concentration et concentration), des cots dexploitation plus levs : aux cots de ractifs habituels, viennent sajouter les cots nergtiques et les cots de sous-traitance. Par ailleurs, un rseau secondaire est ncessaire pour garantir lalimentation en eau en cas de panne.

LES FABRICANTSProserpol, Saint Quentin en Yvelines (78), http://www.proserpol.com Hytec Industrie, Saint Ouen LAumone (95), http://www.hytec-industrie.com Socit Matriel Perrier, ZI Sud Avenue La Beaunier BP 43, 42161 Andrzieux Bouthon Cedex Degrmont, Rueil Malmaison (92), http://www.degremont.com Cette liste nest pas exhaustive.

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BONNES PRATIQUESLa mise en place de bonnes pratiques permet dconomiser de leau et de mieux grer son utilisation, sans faire des investissements coteux. Exemples de bonnes pratiques :Sensibilisation et formation du personnel sur la bonne gestion de leau. Exemples : -Les suivis journaliers de consommation deau et de produits sont dtaills et affichs dans chaque atelier. Le personnel sera sensibilis et adoptera plus facilement des gestes plus conomes. -Pour la rduction de la consommation deau la source, on peut dire aux salaris que ce sont eux, par leur exprience, qui peuvent trouver les moyens de baisser cette consommation. -Sensibilisation et information du personnel pour le nettoyage (optimisation des dbits de rinage courants). Mise en place de vannes et de compteurs chaque machine pour inciter les travailleurs utiliser moins deau. Fermeture systmatique des robinets aprs utilisation, systme de fermeture automatique des robinets. Rduction de la consommation la source: signalement des fuites, des flux anormaux, limitation de la consommation lors du nettoyage des sols au jet par exemple, diminution de la quantit deaux de purge (automatisation du systme). Ralisation du diagramme du rseau deau, et connaissance des consommations faites chaque tape du process (suivi et analyse de la consommation deau). Mise en place dindicateurs. Selon le besoin des diffrentes tapes du process, la qualit de leau utiliser varie. Chaque poste est approvisionn en une eau dont les proprits correspondent ses exigences propres. Raclage des sols avant lavage. Modifications des lavages, des volumes deau par quipement et par usage, de la gestion des dtergents partir des machines existantes ou en les modifiant. Leau est recycle et utilise pour le nettoyage des bidons, des camions, des sols

INDUSTRIES AGROALIMENTAIRESUn nettoyage moyenne pression, plutt que basse et haute pression, fait conomiser des eaux de lavage. La continuit des procds, la rationalisation des productions, permet dviter les lavages intermdiaires entre chaque production. Un prnettoyage sec permet de diminuer le risque de dilacration et de solubilisation des produits, ce qui diminue la charge polluante traiter et limite le risque de bouchage du rseau. Leau qui rentre dans la composition finale du produit est incorpore en fin de process pour profiter de leffet de pousse vis--vis des ingrdients. Un refroidissement en circuit ferm avec un groupe froid diminue la consommation deau. Mise en place de filtres mcaniques (dgrilleurs, dshuileurs) au niveau des points dcoulement deaux uses, pluviales, ou de vannes. Etude des revtements et des pentes pour permettre un nettoyage facile. Les revtements sont lisses et facilement nettoyable (carrelage, inox), et les pentes suffisantes pour permettre un coulement correct de leau.

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BONNESTRAITEMENT DE SURFACEMise en place de moyens de contrle et de rgulation automatiques (dbitmtres, lectrovannes, pompes doseuses, dtecteurs de fuites, temprature, pH). Optimisation du temps dgouttage des pices au sortir dun bain. Optimisation des bains de rinage Certains bains de rinage reoivent des pices provenant de diffrents traitements, ce qui permet un gain de place et une conomie importante deau. Certaines eaux de rinage sont rutilises pour compenser lvaporation de bains de traitement. Un bain de rinage mort sert alimenter le bain de dcapage (permet une rduction de la consommation deau). Couverture des bains lorsquils ne sont pas utiliss. Utilisation dun jet sous haute pression pour le nettoyage du matriel et du sol. Recyclage des eaux de rinage et des bains de traitement. Les eaux de refroidissement sont utilises en circuit ferm ou sont rutilises en rinage. Les bains contiennent des tensioactifs, afin de limiter les pertes deau et de produits du bain par vaporation. Prsence dagents mouillants (siloxane par exemple) dans les bains, quand cela est possible (permet de diminuer le volume dentranement des pices et des conomies deau et de produits chimiques). Des boules plastiques flottantes sont ajoutes dans les bains (pour limiter lvaporation).

PRATIQUES

Rinage en cascade la place dun rinage en continu. Rgnration des bains (filtre Oberlin, ultrafiltration).

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Pour toute information

ARIST / CRCI BOURGOGNE BP 87009 Place des Nations Unies 21070 Dijon cedex Laurence DALANZY Tel : 03 80 60 40 17 l.dalanzy@bourgogne.cci.fr