Le traitement des eaux usées industrielles n’est plus seulement une obligation opérationnelle pour les entreprises ; il fait désormais pleinement partie de la stratégie d’entreprise. Des stratégies efficaces de gestion responsable rendent la gestion des rejets industriels cruciale, tant pour se conformer aux réglementations, adopter une démarche écoresponsable, que pour réaliser des économies, notamment dans des contextes de ressources limitées et de pressions sociales croissantes sur les entreprises pour qu’elles assument leurs responsabilités. Ce guide présente les principales méthodes de traitement des eaux usées industrielles et les technologies émergentes dans ce domaine. Il propose également des recommandations à l’attention des entreprises souhaitant améliorer leur gestion de l’eau industrielle.

Qu’est-ce que le Traitement des Eaux Usées Industrielles?

Le traitement des eaux usées industrielles est le processus de purification des eaux rejetées par les usines, afin de pouvoir les réintroduire dans l’environnement ou les recycler. Ce processus est indispensable, car un rejet mal ou non traité peut entraîner une pollution environnementale, menaçant les écosystèmes ainsi que la santé humaine. Pour les entreprises, le non-respect des réglementations peut se traduire par des amendes considérables, nuire à leur image, voire entraîner la fermeture du site. À l’inverse, un traitement des Eaux Usées Industrielles adéquat permet de réutiliser l’eau à moindre coût, de réduire la consommation de ressources naturelles et de favoriser une économie circulaire

Des Polluants Très Spécifiques à Chaque Secteur:

• Textile: colorants, métaux lourds et niveaux élevés de DBO/DCO.
• Industrie chimique: métaux lourds, bases/acides, composés
  toxiques et organiques complexes.
• Eaux usées municipales: fortes teneurs en matières organiques
  (DBO/DCO), matières en suspension, nutriments (azote, phosphore),
  huiles.
• Pharmaceutique: principes actifs (API), solvants, DCO élevée et
  composés organiques complexes
• Secteur minier: pH faible, métaux lourds, solides en suspension et
  sulfates.
• Pétrole et gaz: hydrocarbures, matières en suspension, forte salinité et métaux lourds.

La première étape dans la mise en place de systèmes efficaces de traitement des eaux usées industrielles consiste à bien comprendre les problématiques spécifiques à chaque secteur.

Le processus de traitement des eaux usées industrielles

La séquence d’étapes physiques, chimiques et biologiques du traitement des eaux usées industrielles permet de séparer les contaminants de l’eau à différents stades jusqu’à ce que celle-ci soit convenablement traitée.

Prétraitement:

Cette première étape élimine les solides lourds, les sables, et régule le débit afin de protéger les équipements en aval et d’optimiser l’efficacité du
traitement. Les méthodes courantes incluent:

• Tamisage: élimination des objets volumineux comme les chiffons, plastiques, etc.
• Élimination des graviers: sédimentation du sable, gravier et autres particules inorganiques lourdes.
• Égalisation du débit: réduction des variations de débit et de concentration des polluants.
• Correction du pH: neutralisation des eaux fortement acides ou basiques afin d’atteindre un niveau de pH compatible avec les étapes
  biologiques ou chimiques suivantes. Cette étape est cruciale pour le bon fonctionnement des micro-organismes du traitement biologique.

Traitement primaire:

Cette phase vise à éliminer les matières en suspension et une partie de la matière organique grâce à des procédés physiques et chimiques.

• Sédimentation/Décantation: séparation basée sur le poids ou la densité.
• Flottation: les substances plus légères (huiles et graisses) sont entraînées vers la surface à l’aide de bulles de gaz.
• Séparateurs huile/eau: dispositifs spéciaux destinés à séparer les huiles des eaux.
• Coagulation-Floculation: utilisation de produits chimiques (comme l’alun ou le chlorure ferrique) pour déstabiliser les particules en suspension, suivie de floculants pour agglomérer ces particules, ce qui facilite leur décantation.

Traitement secondaire:

Il s’agit principalement d’un procédé biologique visant à éliminer la matière organique dissoute et colloïdale (DBO/DCO) à l’aide de micro-organismes.

• Boues activées: procédé biologique aérobie largement utilisé, dans lequel les micro-organismes, maintenus en suspension dans des
  bassins d’aération, oxydent les polluants organiques.
• Bioréacteurs à membranes (MBR): amélioration du procédé des boues activées, associant une filtration membranaire (ultrafiltration
  ou microfiltration) intégrée au réacteur biologique. Par rapport aux systèmes conventionnels, les MBR offrent une qualité d’effluent bien
  supérieure avec un encombrement réduit.
• Biofiltres (filtres percolateurs, disques biologiques rotatifs): l’eau usée ruisselle sur des micro-organismes fixés à un support,
  favorisant la dégradation de la matière organique.
• Digestion anaérobie: utilisée pour les effluents organiques à forte charge, cette méthode repose sur la décomposition de la matière
  organique par des micro-organismes en absence d’oxygène, produisant du biogaz (méthane) exploitable comme source d’énergie. Une des différences clés entre les traitements biologiques et chimiques réside ici: les processus biologiques utilisent des moyens naturels, souvent avec moins de produits chimiques, tandis que les traitements chimiques impliquent l’ajout de réactifs.

Traitement Tertiaire/Avancé:

Cette étape vise à éliminer certains polluants résiduels après le traitement secondaire, à atteindre une qualité d’eau exceptionnelle pour les
écosystèmes sensibles ou pour permettre la réutilisation.

• Filtration: Des filtres à sable ou au charbon actif sont utilisés pour affiner la qualité de l’effluent.
• Osmose inverse (RO): Procédé de séparation par membrane qui élimine les sels dissous, les métaux lourds et autres contaminants organiques de faible poids moléculaire, produisant une eau très pure pouvant être réutilisée dans les procédés industriels, voire consommée après purification complémentaire.
• Désinfection UV: Utilisation de rayons ultraviolets pour inactiver les bactéries, virus et autres micro-organismes sans recours à des substances chimiques.
• Procédés d’oxydation avancée (AOP): Techniques comme UV/H₂O₂, O₃/H₂O₂ ou le procédé Fenton, utilisant des radicaux hydroxyles hautement réactifs pour dégrader des polluants organiques persistants, tels que certains produits pharmaceutiques ou pesticides,
  souvent résistants aux traitements biologiques classiques.

Gestion des Boues:

Chaque procédure de traitement des Eaux Usées Industrielles génère des boues, sous-produit concentré de la réduction de la pollution. Une gestion efficace des boues est essentielle pour réduire les coûts et protéger l’environnement.

• Épaississement: Réduction du volume des boues.
• Déshydratation: Réduction de la teneur en eau des boues à l’aide de presses ou de centrifugeuses.
• Stabilisation: Réduction des agents pathogènes et des matières putrescibles (ex. : digestion anaérobie, compostage).
• Élimination/Réutilisation bénéfique: Mise en décharge, incinération ou utilisation agricole (comme amendement si la qualité
  le permet).

Défis clés et solutions

Les secteurs industriels sont confrontés à des problématiques spécifiques et uniques en matière de traitement des Eaux Usées Industrielles.

Charge Organique Elevée (réduction DBO/DCO):

Les industries agroalimentaires et de la pâte et papier produisent des eaux usées avec un très fort taux de DBO/DCO.

Solution:

Le traitement anaérobie à haut rendement dans des réacteurs spécifiques (UASB, EGSB) permet la production de biogaz. Les systèmes aérobies améliorés comme les MBR offrent également une efficacité élevée de réduction de la matière organique.

Produits Chimiques Toxiques et Métaux Lourds:

Des substances dangereuses sont rejetées par les secteurs de la galvanoplastie, de l’extraction minière et de la fabrication de produits chimiques.

Solutions:

Parmi les méthodes de traitement des déchets dangereux figurent la précipitation chimique, l’échange d’ions, l’adsorption sur charbon actif, et la filtration membranaire (comme la nanofiltration et l’osmose inverse). En outre, les procédés d’oxydation avancée (AOP) sont essentiels pour éliminer
les polluants organiques résistants et les composés toxiques complexes.

Conformité réglementaire:

Respecter simultanément les réglementations strictes sur les eaux usées industrielles (EPA, normes de l’UE) et les limites de rejet locales représente
un défi.

Solutions:

Un suivi régulier, associé à une volonté forte de conformité, s’appuyant sur les meilleures technologies disponibles (EPA, réglementation locale), une démarche proactive et une optimisation des processus permettent d’éviter les infractions. L’intégration d’un système de management environnemental (SME) conforme aux bonnes pratiques aide à atteindre les objectifs réglementaires et de contrôle.

Réduction des coûts:

Les solutions de traitement des eaux usées industrielles peuvent être onéreuses.

Solutions:

Investir dans des diffuseurs à fines bulles et des surpresseurs à haut rendement permet de réduire les coûts énergétiques. Le recyclage et la réutilisation maximisés de l’eau au sein de l’installation diminuent l’apport d’eau neuve et réduisent fortement les volumes rejetés. Des économies sont également obtenues grâce à un dosage rationnalisé des produits chimiques et à la valorisation des boues (ex. : production de biogaz, compostage).

Technologies Emergentes dans le Traitement des Eaux Usées Industrielles

De nouvelles technologies émergent constamment afin d’apporter des solutions toujours plus efficaces et durables au traitement des eaux usées
industrielles.

Surveillance par IA et IoT:

L’application de l’intelligence artificielle (IA) et de l’Internet des objets (IoT) modernise les fabricants de stations de traitement des eaux usées industrielles. La surveillance en temps réel (débit, pH, DCO, etc.) est assurée par différents capteurs, et l’IA peut analyser ces données pour divers usages: maintenance prédictive, optimisation du dosage des produits chimiques, prévention des pannes d’équipement, et maintien constant de la qualité des rejets. L’ensemble de ces apports permet d’améliorer considérablement l’efficacité du traitement.

Traitement Electrochimique:

Des techniques comme l’électrocoagulation et l’électro-oxydation gagnent en popularité pour éliminer les polluants persistants, les métaux lourds et les huiles émulsionnées. Elles utilisent des courants électriques pour provoquer des réactions chimiques, nécessitent en général moins de produits chimiques, et produisent moins de boues que les méthodes chimiques traditionnelles.

Systèmes De Traitement Décentralisés:

Pour les sites isolés ou soumis à des exigences de rejet spécifiques, les usines de traitement modulaires et décentralisées offrent des systèmes adaptables et évolutifs. Ils sont souvent plus économiques que le raccordement à un réseau municipal centralisé et permettent la réutilisation de l’eau sur site.

Comment Choisir le Bon Système de Traitement des Eaux Usées
Industrielles?

Choisir les meilleures pratiques pour le traitement des eaux usées industrielles demande une analyse rigoureuse, guidée méthodiquement vers
l’excellence.

Analyse Complète du Débit et des Contaminants:

Commencez par un audit exhaustif de vos eaux usées. Évaluez à la fois la quantité et la qualité de votre effluent (DBO/DCO, MES, métaux lourds, pH, salinité, température). Ces données sont essentielles pour concevoir un système efficace.

Équilibre CAPEX vs OPEX:

Évaluez tous les systèmes selon une approche coût-avantage. En plus des investissements initiaux (CAPEX), tenez compte des coûts d’exploitation (OPEX) comme la consommation d’énergie, les produits chimiques, la main-d’œuvre, l’entretien et l’élimination des boues. Comparez par exemple le retour sur investissement d’un système MBR à un système conventionnel: les MBR ont souvent un CAPEX plus élevé, mais un OPEX plus faible.

Évaluation des Fournisseurs

Lors de la recherche d’un fabricant de stations de traitement ou d’un prestataire de services sur mesure en traitement des eaux usées industrielles, évaluez soigneusement tous les fournisseurs potentiels.

Pour plus d’informations détaillées sur le traitement des eaux usées industrielles, vous pouvez contacter HS Group ou Infra Construction.

Foire Aux Questions (FAQ)

Comment Réduire la DBO/DCO dans les Eaux Usées Industrielles?

Une pratique courante pour réduire la DBO (demande biologique en oxygène) et la DCO (demande chimique en oxygène) est le traitement des Eaux Usées Industrielles biologique: la digestion anaérobie et d’autres formes de digestion sont spécialement conçues pour traiter les effluents très chargés. À cela s’ajoutent les procédés de boues activées et les réacteurs biologiques à membranes (MBR), qui se montrent tout aussi efficaces. Par ailleurs, de bonnes pratiques de gestion sur site et de réduction à la source peuvent contribuer de manière significative à alléger la charge organique entrant dans la station de traitement.

Quel est le Traitement des Eaux Usées Industrielles le Plus Economique ?

La réponse à cette question dépend des caractéristiques spécifiques des eaux usées, des limites de rejet et des objectifs visés. Dans la plupart des cas, une solution combinée et personnalisée s’avère la plus rentable. Bien que les systèmes biologiques avancés comme les MBR ou d’autres technologies membranaires soient plus coûteux à l’installation que les approches physico-chimiques classiques, leurs coûts d’exploitation (aération, énergie, réutilisation de l’eau, faible production de boues) les rendent plus économiques sur le long terme. Les systèmes de digestion anaérobie, qui permettent la récupération du biogaz, illustrent également comment la valorisation des ressources peut réduire les coûts tout en générant des revenus.

Quelles Sont les Méthodes de Recyclage des Eaux Usées Industrielles?

Parmi les procédés de recyclage des eaux usées industrielles figurent la filtration sur sable, la filtration sur charbon actif, la désinfection par UV, ainsi que les procédés membranaires tels que l’ultrafiltration, la nanofiltration et l’osmose inverse. Le niveau de traitement des Eaux Usées Industrielles nécessaire dépend de la qualité d’eau requise pour la réutilisation : eau d’appoint pour tour de refroidissement, alimentation de chaudières ou eau de procédé.

Qu’est-ce qu’un Système ZLD (Zero Liquid Discharge) Pour les Usines?

Un système à zéro rejet liquide (ZLD) est une solution de traitement des eaux usées industrielles qui capte et traite la totalité des effluents liquides pour éliminer tout rejet hors du site. Les effluents sont soumis à unvtraitement complet, incluant l’osmose inverse, l’évaporation avec récupération de vapeur à travers des membranes, suivies de la cristallisation et du séchage pour produire des matériaux récupérables et réduire les résidus à des déchets solides. La mise en œuvre de systèmes ZLD est fréquente dans les zones connaissant une pénurie sévère d’eau ou soumises à des réglementations très strictes en matière de rejet.