Les goulets d'étranglement opérationnels qui augmentent les coûts de traitement des eaux usées industrielles

De quelles sources proviennent les coûts les plus importants de traitement des eaux usées industrielles ?

Les installations de traitement des eaux usées industrielles doivent respecter les exigences environnementales, assurer une exploitation stable et gérer les coûts d'exploitation (OPEX). Dans des secteurs tels que l'exploitation minière, le traitement des métaux, la fabrication automobile, la tannage ainsi que dans les secteurs pétrolier et gazier, ces défis sont aggravés par des flux d'eaux usées variables et des contaminants complexes.

La réduction de l’utilisation de produits chimiques est importante, mais ce n’est qu’une partie de l’équation. La production de boues, l’évacuation des eaux, l’élimination des déchets, la maintenance des équipements, l’utilisation d’énergie et le temps consacré par le personnel ont également un impact sur le coût total du traitement.

Le chlore hydraté et le soude caustique sont efficaces et largement utilisés. Le problème opérationnel n’est pas leur capacité de traitement, mais la complexité de la logistique qui leur est nécessaire : préparation des mélanges, gestion des risques de manipulation et, surtout, production de grandes quantités de boues physico-chimiques. Par conséquent, un prix d’achat faible peut entraîner des coûts d’élimination élevés.

Comment réduire les coûts de traitement des eaux usées industrielles sans compromettre la qualité de l’eau traitée ? Commencez par identifier les points d’obstruction opérationnels qui augmentent le coût par mètre cube traité, puis évaluez les possibilités d’optimiser la chimie de traitement.

1. Coûts excessifs de production et de traitement des boues

La production de boues est un facteur qui peut considérablement augmenter les coûts d’exploitation d’une station d’épuration des eaux usées industrielles.

Durant le traitement physico-chimique, la neutralisation, la coagulation et la précipitation aident à séparer les contaminants de l’eau. La quantité de boues générée dépend de la composition des effluents, des réactifs utilisés, des conditions de traitement et de la quantité de solides ajoutés au système.

Le chlore hydraté, par exemple, peut ajouter à la masse solide. Selon l’application, une partie de ce matériau peut augmenter les volumes de boues sans contribuer directement à l’élimination des contaminants.

Le trop-plein de boues crée trois principaux problèmes :

• Économie d'eau : Des équipements tels que les presses à filtre et les centrifugeuses sont essentiels aux opérations de l’usine. Le problème est que les excès de solides inorganiques, tels que ceux générés par l’argile, peuvent nécessiter de nombreux cycles de pressage supplémentaires. Cela prend plus de temps pour le personnel, consomme plus d’électricité et accélère l’usure des tissus filtrants et des autres composants.
• Transport et élimination : Plus de déchets peut entraîner des coûts de collecte, de transport et de traitement plus élevés.
• Utilisation des ressources : Le processus peut nécessiter davantage d’énergie et de main-d’œuvre, et, selon les conditions de fonctionnement, des additifs chimiques supplémentaires.

La classification des déchets affecte également les exigences en matière de stockage, de transport et de traitement.

Comment peut-on réduire la production de boues industrielles ?

Une solution consiste à évaluer des réactifs capables d’atteindre les performances de traitement requises tout en réduisant le volume de solides présents dans le système.

RemTech de MetaFLO Technologies C’est un biopolymère liquide qui peut être évalué pour des applications de traitement des eaux usées industrielles où la gestion des boues représente un défi opérationnel.

L’évaluation devrait tenir compte de la purification des contaminants, de la masse des solides générés, du volume des boues et de la performance de dessiccation.

2. Défis dans le traitement et l'emballage des réactifs chimiques en poudre

L’utilisation de réactifs solides peut ajouter des étapes à l’exploitation quotidienne d’une station d’épuration des eaux usées.

Le chlore hydraté, par exemple, nécessite un stockage spécifique, un traitement des emballages, la préparation de la suspension, le mélange et le dosage précis. Ces opérations compliquent la gestion opérationnelle et peuvent nécessiter des contrôles supplémentaires.

Les principaux défis sont notamment les suivants :

• Poussière en suspension dans l'air : Le transport de produits en poudre peut exposer les opérateurs à des particules qui irriteront les yeux et la muqueuse nasale.
• Préparation des réactifs : Des citernes, des mélangeurs et de l’eau peuvent être nécessaires pour préparer et maintenir des mélanges appropriés.
• Maintenance de l’équipement : Les dépôts solides peuvent entraîner l’obstruction des tuyaux, l’usure des pompes et des problèmes avec les systèmes de dosage.
• Productivité opérationnelle : La préparation, le nettoyage et l'entretien prennent du temps au personnel.

Les réactifs liquides peuvent-ils simplifier le traitement ?

Les réactifs liquides prêts à l'emploi peuvent éliminer certaines étapes de préparation et réduire la nécessité de manipuler des produits en poudre. Selon l'application, ils peuvent également simplifier le dosage et l'entretien.

Le biopolymère liquide RemTech de MetaFLO peut être évalué dans ce contexte. La compatibilité avec les équipements existants, les ajustements nécessaires et les performances opérationnelles doivent être évalués avant la mise en œuvre.

L’objectif est de déterminer si un changement peut améliorer l’efficacité globale du traitement, plutôt que de simplement remplacer une substance chimique par une autre.

3. Instabilité du processus due à la variabilité des effluents

La composition des eaux usées industrielles peut changer au cours de la journée. Les changements de production, le nettoyage des équipements et les changements dans les processus chimiques peuvent affecter le pH et les concentrations de métaux, d’huiles et d’autres contaminants.

Ces fluctuations peuvent affecter le rendement du traitement lorsque la dose du réactif et les conditions de fonctionnement ne suivent pas l'évolution de la composition des eaux usées.

Un système conçu pour une charge constante peut être compromis par des pics de contamination. Lorsqu’on utilise des réactifs solides tels que le chlore dans une suspension, il peut être difficile de régler rapidement la dose. Les réactifs liquides multifonctionnels, associés à un suivi efficace grâce à des capteurs et à l’automatisation, permettent de réagir plus rapidement aux fluctuations des effluents et d’éviter les surdosages ou une faible qualité de traitement.

Comment améliorer la stabilité du traitement des eaux usées ?

Le contrôle commence par le suivi des paramètres qui affectent les réactions chimiques et l’élimination des contaminants.

Les principales mesures comprennent :

• Suivre le pH et les concentrations des contaminants pertinents.
• Adapter les doses de réactifs pour tenir compte des changements de la composition des eaux usées.
• Évaluer si les étapes de neutralisation, d'oxydation, de précipitation ou de séparation des solides doivent être optimisées.
• Effectuer des tests de traitabilité pour identifier les conditions de fonctionnement appropriées.

Certains réactifs peuvent agir par le biais de plus d'un mécanisme chimique. Leur efficacité dépend toutefois de la formulation et des caractéristiques de l'eau résiduaire.

La sélection des produits devrait donc être fondée sur des résultats mesurés dans des conditions représentatives de l'activité industrielle.

4. Elimination incomplète des métaux et des contaminants complexes

Les eaux usées industrielles peuvent contenir des métaux tels que le nickel, l'arsenic, le zinc, le cuivre, le manganèse, le fer et l'aluminium. Selon l'activité industrielle, elles peuvent également contenir des huiles, des graisses, des hydrocarbures et d'autres contaminants nécessitant un traitement spécifique.

Les performances de décontamination dépendent de facteurs tels que le pH, les concentrations de contaminants, la chimie des effluents et la présence d’agents compliquants.

Lors du traitement conventionnel, différents métaux nécessitent des conditions de precipitation différentes. Le simple renforcement du pH ne suffit peut-être pas à éliminer tous les contaminants. Certains éléments sont également amphophiles, ce qui signifie qu'ils peuvent retourner dans la phase dissoute dans certaines conditions chimiques.

Les huiles et les graisses peuvent créer un autre problème, notamment lorsqu'ils se présentent sous forme d'émulsions stables.

Comment peut-on optimiser le retrait des contaminants ?

La sélection de la technologie doit tenir compte de la composition des eaux usées, des contaminants à éliminer et des exigences environnementales applicables à l'installation.

Le biopolymère liquide RemTech de MetaFLO peut être évalué pour des applications nécessitant l’élimination de métaux et le contrôle d’autres contaminants. Sa pertinence doit être confirmée par des essais de laboratoire et, si nécessaire, par des essais contrôlés sur le site.

Il est important de distinguer les concentrations de métal dissous des concentrations totales de métal car ces deux notions ne sont pas équivalentes. Les résultats doivent également inclure les méthodes d’analyse, les concentrations initiales et finales ainsi que les conditions d’essai.

L’objectif est de maintenir les eaux usées traitées dans les limites applicables en matière de déversement tout en maîtrisant les coûts d’exploitation et la production de déchets.

5. Investir dans les équipements avant d’optimiser la chimie du traitement

Lorsque les installations de traitement des eaux usées présentent une faible efficacité de traitement ou des coûts croissants, investir dans de nouveaux équipements peut sembler la solution la plus logique.

Les options peuvent inclure l’ajout de réservoirs, de systèmes de flottation à air dissous ou d’équipements de filtration avancés.

Ces investissements peuvent s'avérer nécessaires dans certains cas. Avant d'étendre l'infrastructure, il est toutefois utile d'étudier si les problèmes sont liés à la sélection des réactifs, à la dose, aux conditions de réaction ou au contrôle du processus existant.

Est-il possible d’améliorer l’efficacité sans investissements importants en capital ?

Dans certains cas, l'optimisation chimique peut améliorer les performances du traitement tout en utilisant l'infrastructure existante.

Le remettech, biopolymère liquide de MetaFLO, par exemple, est conçu pour s’intégrer facilement aux processus existants. Chaque installation nécessite toujours une évaluation technique pour déterminer s’il y a lieu de procéder à des modifications.

Avant d’approuver une mise à niveau, comparez le coût total de chaque option, y compris les réactifs, l’énergie, la main-d’œuvre, l’entretien, la production de boues, l’élimination des déchets et l’investissement en équipement.

Comment calculer le coût total du traitement des eaux usées industrielles ?

Le coût par mètre cube traité est une mesure utile pour comparer les options, à condition que chacune soit évaluée en fonction des mêmes exigences de traitement et des mêmes catégories de coûts.

Une évaluation complète devrait inclure :

1. Consommation et coûts des réactifs chimiques.
2. Utilisation d'électricité.
3. Labour pour la préparation, l’exploitation et l’entretien.
4. Coûts de génération de boues et de dessalement.
5. Transport et élimination finale des déchets.
6. Maintenance corrective et temps d'arrêt des équipements.
7. Investissements nécessaires pour modifier l’installation.

La qualité de l’eau traitée doit être évaluée en fonction des coûts. Une option permettant de réduire l’utilisation d’un réactif n’entraînera peut-être pas de réduction des coûts globaux si elle augmente la production de boues ou nécessite des étapes de traitement supplémentaires.

Les essais comparatifs peuvent aider à déterminer si un changement présente des avantages techniques et économiques pour l’installation.

Conclusion : Optimiser l’ensemble du processus de traitement

La performance d’une station de traitement des eaux usées industrielles ne doit pas être évaluée uniquement en fonction de la qualité de l’eau traitée. La production de boues, la consommation de réactifs, l’entretien, la stabilité opérationnelle et l’élimination des déchets influencent également le bon fonctionnement de l’installation.

La reconnaissance de ces points d’échec peut révéler des possibilités d’amélioration sans nécessairement nécessiter de nouveaux investissements en infrastructure.

Pour les installations confrontées à des coûts élevés d’élimination des boues, des difficultés à manipuler les réactifs en poudre ou des difficultés à éliminer les contaminants, une révision de la chimie de traitement peut constituer un point de départ utile.

Le biopolymère liquide RemTech de MetaFLO Technologies peut être évalué dans le cadre de cette stratégie, en fonction des caractéristiques des eaux usées, des objectifs de traitement et des infrastructures disponibles.

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