TI-g1210 Pollution Industrielle de l’Eau

Pollution industrielle de l’eau Caractérisation, classification, mesure par Jean-Claude BOEGLIN Ingénieur chimiste, Docteur ès sciences Président d’honneur de l’Institut de recherches hydrologiques (IRH)-environnement, Nancy Conseiller scientifique de l’Institut de promotion industrielle (IPI)-environnement industriel, Colmar Expert International du NANCIE (Centre international de l’eau de Nancy) et revu par

Jean-Louis ROUBATY Docteur en chimie, Docteur ès Sciences Directeur Activités Environnement SGS France Professeur associé des Universités

1. Caractérisat Caractérisation ion des eaux résidu résiduaires aires industr industrielles.. ielles......... .............. ............ ..... G 1 210v2 – 2 1.1 Dif Différ férents ents type typess de rej rejets ets indu industr striel ielss ... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ... — 2 1.2 No Nociv civité ité et ef effe fets ts de la po poll lluti ution on su surr le less mil milie ieux ux na natu turel rels.... s...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. — 3 2.

Invent Inv entair aire e sommair sommaire e de la polluti pollution. on. Essais Essais de de classifi classificat cation.... ion....

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3. 3.11 3. 3.22 3. 3.3 3.4

Mesure Mes ure et contrôl contrôle e de la poll polluti ution on industri industriell elle e ... ....... ........ ....... ....... ....... ....... ...... Prélèv Prél èvem emen ent. t. Éc Écha hant ntil illon lonna nage ge.. Con Conse serv rvat atio ion n de dess éc écha hant ntil illo lons... ns..... .... .... .... .... .... .. Mesur Mes ures es de dess dé débi bits ts des ea eaux ux ré rési sidu duai aires res ind indus ustr trie iell lles.. es.... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Paramèt Par amètres res de la poll polluti ution.... on....... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ..... Notion Noti on d’é d’équiv quivale alent nt hab habitan itant..... t........ ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ..... ..

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5 5 9 9 10

4.

Conditi Cond itions ons de rejet des eaux résidua résiduaire iress industrie industrielles lles... ....... ....... ....... ......

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Références bibliographiques ................................. ............................................................. ............................

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’histoire du développement industriel s’est construite en partenariat avec

L l’eau . Les usines sont toujours implantées au bord de l’eau (rivière, canal ou

mer) pour des raisons diverses : — les commodités de transport transport de matières premières et de produits finis ; — la possibilité de faire accomplir accomplir à l’eau des tâches industrielles multiples et variées : toute l’histoire des techniques industrielles est liée à l’utilisation l’utili sation de l’eau ; — les commodités de de rejet de sous-produits sous-produits ou de déchets générés au cours des opérations de fabrication. L’eau réunit réuni t un ensemble exceptionne exce ptionnell de propriétés propriété s physiques et chimiques ; elle peut devenir solvant, fluide thermique ou ou simplement liquide facile facile à mani- puler. Ces propriétés expliquent pourquoi l’eau est impliquée dans toutes les grandes activités industrielles ; les usines utilisent l’eau de manière répétée au cours des stades successifs de la chaîne de fabrication. Pour la plupart des techniques et opérations de fabrication, l’eau entre en contact avec des matières premières minérales ou organiques. Elle les dissout partielle- ment, voire totalement ou les entraîne à l’état de suspensions colloïdales. Utiliser l’eau, c’est pratiquement accepter de la polluer ... ... En effet, toute activité industrielle engendre des rejets polluants qui renferment tous les sous-produits et les pertes de matières premières qui n’ont pu être récupérées ni recyclées. Dans ce dossier, nous procéderons à : — la caractérisation de la pollution des rejets industriels industriels et à l’étude de leur nocivité et effets sur le milieu naturel ;

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POLLUTION INDUSTRIELLE DE L’EAU

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— l’inventaire sommaire de de la pollution industrielle industrielle avec des essais essais de classification ; — l’évaluation quantitative de la pollution pollution des rejets industriels, industriels, car la lutte contre la pollution industrielle passe obligatoirement, dans un premier stade, par une meilleure connaissance , par la mesure et le contrôle, de la production polluante . Le lecteur pourra se reporter également à l’article G 1 220 Pollution industr ielle de l’eau. Stratégie et méthodologie.

1. Caracté Caractéris risatio ation n des des eaux eaux résiduaires industrielles 1.1 Différents types de rejets industriels industriels Nous comprendrons, sous le vocable eaux résiduaires industrielles, toutes les eaux qui sont en principe rejetées par l’usine dans le milieu extérieur, après avoir contribué à la fabrication, au nettoyage, au transport, au refroidissement, etc., en excluant généralement les eaux pluviales sauf si elles sont polluées par des eaux de ruissellement suite aux lessivages des toitures d’usines à l’origine d’une forte pollution atmosphérique (par exemple, cimenteries, centrales thermiques, etc.) ou des sols de sites industriels en activité ou à l’abandon, contaminés par des substances diverses (composés azotés, hydrocarbures, sels métalliques). D’une façon générale, ces eaux résiduaires industrielles se différencient, en fonction de l’utilisation de l’eau dans l’usine, en différentes catégories [1] [2].

1.1 .1.1 .1 Eaux des circuits circuits de refroidissement refroidissement Abondantes et généralement pas polluées, car elles ne sont pas en contact avec les produits fabriqués, elles peuvent être recyclées, l’appoint indispensable pouvant être fourni par de l’eau traitée. Plus délicat est le problème posé par le rejet des purges des circuits d’eau de réfrigération, souvent très minéralisées et pouvant contenir une quantité plus ou moins grande de produits chimiques ayant servi à leur traitement. L’on retrouve ainsi, dans les rejets, aussi bien des produits destinés à lutter contre le tartre et la corrosion des installations (inhibiteurs de corrosion : orthophosphates, polyphosphates, molybdates... ; antitartres organiques : polyacrylates, polymaléates, phosphonates plus ou moins complexes ; dispersants des particules en suspension ; produits désinfectants de synthèse : carbamates, DBNPA... ou minéraux, le plus souvent de l’eau de javel). Il ne faut pas oublier aussi les rejets biologiques associés aux purges. Celles-ci peuvent aussi bien contenir des amibes que des légionelles.

1.1 .1.2 .2 Eaux de lavage lavage des sols et machines machines Au contraire des rejets précédents, la qualité et le débit des eaux de lavage sont très variables. Ces eaux sont chargées de produits divers : matières premières ou liqueurs de fabrication, hydrocarbures et huiles de machines, produits détergents, bactéricides ou bactériostatiques utilisés en désinfection. La production et le degré de pollution de ces effluents résiduaires sont souvent importants à la fin de la période de travail et au cours des nettoyages de fin de semaine et des périodes de congés.

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2

Il ne faut pas oublier que certains de ces rejets sont occasionnels, et peuvent correspondre, par exemple, à des fuites accidentelles de produits lors de leur manutention ou de leur stockage.

1.1 .1.3 .3 Eaux de fabricat fabrication ion La nature de ces eaux est très variable d’une industrie à l’autre ; la plupart des procédés industriels conduisent à des rejets polluants qui proviennent du contact de l’eau avec des solides, des liquides ou des gaz. C’est dans l’industrie alimentaire, l’industrie chimique, celle des pâtes et papiers, ainsi que dans certaines branches de l’industrie textile qu’on trouve l’essentiel de la pollution organique dissoute, qui peut avoir un caractère plus ou moins biodégradable et un degr é de pollution plus ou moins important. En outre, certaines eaux de fabrication contiennent des produits toxiques dont la présence peut masquer la valeur réelle de la pollution biodégradable. Les rejets polluants sont soit continus, soit discontinus. Ils peuvent même n’être produits que durant quelques mois par an (campagne dans l’industrie agroalimentaire : deux mois en sucrerie de betteraves, par exemple). Il est souvent judicieux et conseillé d’assurer à la source la séparation de certains rejets concentrés en polluants soit en vue d’un traitement spécifique permettant éventuellement leur récupération, soit en vue de leur collecte dans un bassin de stockage pour être réinjecté ultérieurement à débit pondéré dans le circuit de traitement. C’est le cas par exemple : — des bains de décapages et galvanoplastie, des bains de soude usée, des eaux ammoniacales de cokerie ; — des condensats condensats de papeterie, papeterie, des eaux mères de l’industrie l’industrie agroalimentaire ; — des rejets toxiques toxiques concentrés, concentrés, en général, des industries industries de traitement de surface, de chimie ou d’automobiles.

1.1 .1.4 .4 Rejets des services services généraux généraux Ce sont essentiellement les eaux usées domestiques de l’usine qui présentent des caractéristiques particulières et sont biodégradables. La présence de chasses automatiques peut entraîner une dilution assez forte ; en revanche, il faut noter des pointes très accentuées, dues aux rejets des cuisines et cantines, généralement très chargés en graisses et débris très hétérogènes, produits au moment des repas. Il faut prendre en compte, également, d ans les différents effluents de services généraux : — les eaux de chaufferie chaufferie (purge de chaudière, chaudière, éluat éluat de régénération) ; — les boues du traitement traitement des eaux d’appoint d’appoint et les purges d’eaux de réfrigération.

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______________________________________________________ __________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________ ____________________POLLUTION POLLUTION INDUSTRIELLE DE L’EAU

1.2 Nocivité Nocivité et effets effets de la pollution pollution sur les milieux naturels

1.2.2 Pollutio Pollution n toxiq toxique ue

Nous rappellerons tout d’abord que polluer l’eau d’une réserve superficielle ou profonde, c’est modifier ses caractéristiques (physico-chimiques et biologiques) en y rejetant certaines substances soit à l’état insoluble (matières en suspension, en particulier), soit à l’état dissous susceptible : — de perturber, perturber, à plus ou moins brève échéance, échéance, l’équilibre l’équilibre biolobiologique du milieu en rendant tou te vie animale et végétale aléatoire ; — de rendre l’eau impropre impropre à toute réutilisation réutilisation ultérieure ultérieure (production d’eau destinée à la consommation humaine, à l’usage industriel...). L’activité industrielle génère des polluants divers susceptibles de créer des nuisances importantes. On peut considérer d’une manière générale, que les eaux résiduaires industrielles (ERI) sont des mélanges hétérogènes comprenant : — des matières à caractère minéral ou organique qui sont entraînées par le courant liquide sous forme de composés insolubles : particules solides en suspension à l’état grossier, finement dispersé ou colloïdal et substances liquides à l’état dispersé ou émulsions (graisses, huiles, goudrons, hydrocarbures) ; — et, en proportion proportion plus ou ou moins grande, grande, des composés en dissolution dans l’eau (pollution soluble). On peut classer qualitativement la pollution en plusieurs catégories, en fonction de sa nature, sa nocivité et des effets néfastes des rejets sur le milieu naturel.

1.2.1 Pollution Pollution insoluble (avec (avec une phase polluante polluante solide ou liquide voire mixte) La pollution particulaire est constituée par des matières en suspension, grossières décantables, finement dispersées ou à l’état colloïdal, dont les dimensions sont indiquées sur la figure 1. La pollution particulaire sera à l’origine : — de nuisances esthétiques et de dépôts et envasements nuisibles à la navigation, en favorisant les inondations ; — du colmatage éventuel éventuel des voies respiratoires respiratoires des poissons poissons entraînant leur mortalité ; — et enfin et surtout de l’augmentat l’augmentation ion de la turbidité de l’eau, l’eau, gênant ainsi la pénétration des rayonnements lumineux, c’est-à-dire le phénomène de photosynthèse. ■

La pollution par une phase liquide insoluble (huiles, graisses, hydrocarbures), surnageant à la surface de l’eau, aura essentiellement pour conséquence une diminution des transferts d’oxygène atmosphérique avec une incidence notable sur la qualité biologique de l’eau superficielle définie en réalité par la quantité d’oxygène qu’elle contient. ■

On rappellera tout d’abord que la toxicité résulte d’un ensemble de phénomènes complexes mettant en jeu des substances néfastes pour le développement normal des organismes vivants. Des effets pourront être directement perceptibles (mort, apparition de malformations ou de tumeurs...) ou plus sournois, telles des difficultés de reproduction, la disparition de certaines espèces animales ou végétales peu visibles, voire la perte des facultés de concentration et de réflexions ou la survenance de stress chez l’homme. Ces effets peuvent être décelés au niveau cellulaire (dégénérescence de membranes...), sur l’organisme entier (difficulté de se mouvoir), sur l’espèce (diminution du nombre d’individus) et enfin sur tout le système écologique (disparition de prédateurs et déséquilibre des groupes vivants). La toxicité peut être générée par de nombreuses substances chimiques présentes dans l’eau à très faible concentration (inférieure au mg/L). Pour être dangereux, ces micropolluants requièrent trois caractères indispensables : — la toxic toxicité ité ; — la bioaccumulation dont les facteurs de concentration peuvent atteindre plusieurs dizaines de milliers ; — la rémanence, afin que ces molécules ne soient soient pas détruites ni rejetées par l’organisme. Les produits toxiques sont nombreux. Ils peuvent avoir un caractère minéral : — métaux lourds toxiques : mercure, cadmium, nickel, cuivre, zinc, chrome, etc. ; — cyanure cyanures, s, arsenic, arsenic, sulfures, sulfures, etc. ; — produit produitss présentant une acidité acidité ou une basic basicité ité élevées. Ils peuvent avoir aussi un caractère organique : produits phytosanitaires, pesticides, hydrocarbures polycycliques aromatiques, composés phénolés..., solvants chlorés, etc. Les mécanismes de la toxicité ne sont pas tous élucidés. Les substances peuvent agir à toutes les étapes de la vie d’une cellule, de sa multiplication (par atteinte du patrimoine génétique) à sa maturation (en touchant les stades de production d’énergie, de maintien des équilibres osmotiques, etc.). Certaines substances présentent une toxicité aiguë, c’est le cas en particulier des cyanures et des chromates à l’origine d’u ne mortalité très rapide des êtres vivants, d’autres sont toxiques à long terme avec des effets néfastes qui apparaissent progressivement avec le temps (troubles de la reproduction, d u système nerveux et du métabolisme). Ce type de pollution reste très difficile à appréhender. Il est lié à la nature des molécules organiques concernées en l’occurrence essentiellement les organohalogénés de l’industrie chimique qui possèdent des effets d’accumulation et de toxicité différés.

1.2.3 Pollutio Pollution n organique m n 1 , 0

Matières dissoutes

m n 0 1

m n 1

m n 0 0 1

Matières colloïdales Argiles

m m

µ µ

1 2

m m m m µ µ m m µ µ 0 0 m m 0 0 0 0 1 2 1 2 1 2

m c 1

Matières en suspension < Limons > Sables < fin >

Bactéries Pollens Plancton Fumées

Brouillard Brume Aérosols

Figure Fig ure 1 – Dim Dimens ension ionss des particu particules les

Pluie

Bon nombre de rejets industriels, en particulier, ceux issus de l’industrie agroalimentaire, renferment des matières organiques non toxiques par elles-mêmes, mais dont la dégradation par voie bactérienne consommera l’oxygène dissous dans le cours d’eau en entraînant la mort des poissons par asphyxie et le développement (par le dépôt des matières organiques au fond des rivières) de fermentations anaérobies (putréfaction) génératrices de nuisances olfactives. Il faut considérer qu’une eau de surface polluée par des matières organiques arrive à la suite de transformations physiques, chimiques et biologiques à se débarrasser spontanément des éléments nocifs qu’elle contient. C’est le phénomène de l’autoépuration qu quii parvient à préserver le milieu tant que la pollution demeure en dessous d’un seuil critique [4].


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Consommation d' O2

Teneur en oxygène dissous 100 % (Fin de la nitrification) Nitrification

Courbe en « sac »

Déficit maximal Réoxygénation

(Fin de l'oxydation carbonée) Point critique

Oxydation carbonée

10

20

30

40

50

60

Consommation d'O2 dissous

Temps (jour)

Figure Figu re 2 – Évol Évolution ution des des matières matières organiques organiques dans dans une eau eau usée Durée de l'écoulement (jour)

La destruction des matières organiques se traduit généralement par une minéralisation donnant naissance à des produits oxygénés tels que H2O, CO2 ou NO3. Elle sera sous la dépendance de nombreux facteurs, tels que la richesse du milieu en oxygène et la température, qui règlent la multiplication et l’activité microbiennes. L’évolution des matières organiques, dans une eau usée, s’effectue schématiquement en deux phases, du point de vue de la consommation d’oxygène (figure 2). La première phase correspond à la demande première en oxygène. Les composés carbonés sont détruits les premiers. À 20 oC, cette évolution s’achève en trois semaines environ. L’influence L’influence de la température est très nette (4 semaines à 10 oC, 3 semaines à 20 oC, 1 semaine à 30 oC). Parallèlement s’amorce la décomposition des protéines, qui ne commence guère qu’au bout de 10 jours à 20 oC, devient ensuite prépondérante et s’étend sur une très longue période. ■

La deuxième phase, ou demande seconde, correspond à la minéralisation de l’azote organique, qui ne peut évidemment être effectuée que lorsque la dégradation des protéines est suffisamment avancée et à condition qu’il y ait à tout moment un apport considérable d’oxygène. Elle ne commence qu’après 20 jours, sans se superposer à la demande première. Les bactéries qui assurent cette minéralisation procèdent en deux étapes : — oxydati oxydation on de l’azote organique organique ou ammoniacal en nitrites nitrites sous l’action de bactéries nitrosantes (Nitrosococcus, Nitrosomonas ) : ■

2 NH3 + 3 O2 → 2 NO2H + 2 H 2O — oxydati oxydation on des nitrites en nitrates (bactéries (bactéries nitrifiantes nitrifiantes

Nitrobacter ) :

2 NO2H + O2 → 2 NO3H Cette minéralisation des matières organiques par fermentation aérobie se traduit, sur la courbe de consomm ation de l’oxygène dissous en fonction du temps, par une inflexion qui marque vraisemblablement le passage d’une phase ammoniac/nitrite à une phase nitrite/nitrate (figure 2). Les pertes d’oxygène de la rivière, résultant de ces oxydations, sont normalement compensées par la teneur propre en oxygène du milieu, par l’assimilation chlorophyllienne (en faible partie), et surtout par la capacité d’absorption par la surface et la réaération de l’eau par les chutes. La dissolution de l’oxygène est, en règle générale, toujours favorisée par l’agitation des eaux. La qualité biologique d’une eau sera donc définie par la quantité d’oxygène qu’elle contient.

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Figure Figur e 3 – Courb Courbe e d’oxy d’oxygéna génation tion en sac sac

Dans les conditions habituelles de température en France, la saturation se situe aux environs de 8 à 9 mg O 2 /L. Les salmonidés (truites) exigeront au moins 5 mg O 2 /L, alors que les cyprinidés (poissons blancs) se contenteront de 4 mg O2 /L. Un apport intempestif de substances organiques (colloïdales ou solubles) produit, si l’aération est insuffisante, un appauvrissement progressif de la teneur en oxygène des couches inférieures de l’eau et, peu à peu, sa disparition totale, ce qui entraîne la mort de nombreux êtres vivants et, en particulier, la mortalité des poissons par asphyxie. Il convient de signaler qu’à aucun moment, dans ce type d’évolution des matières organiques, n’apparaissent de substances toxiques. Il faut cependant souligner un cas particulier lorsque des protéines ou certains déchets alimentaires s’accumulent par dépôts dans le fond d’une rivière lente ; les dépôts peuvent subir, en été, un processus de décomposition anaérobie, donnant lieu à la formation de composés réducteurs sulfurés ou phosphorés qui, en se dégazant sous l’influence d’une variation de pression atmosphérique, rendent le milieu toxique pour la vie aquatique. La rivière peut ainsi se trouver dépourvue de toute vie animale et végétale ; on dit communément qu’elle « meurt ». L’enregistrement, ou la mesure systématique et simultanée, du taux d’oxygène dissous le long d’un cours d’eau, à l’aval d’un déversement d’eaux usées, permet de construire la courbe « en sac » (figure 3), résultant elle-même de deux courbes composantes : — la courbe de consommation consommation de l’oxygène l’oxygène dissous dissous ; — la courbe de réaération réaération ou de réoxygé réoxygénation nation,, par dissolution de l’oxygène de l’atmosphère et par photosynthèse. Les facteurs qui modifient ces deux composantes déterminent le pouvoir autoépurant de la rivière. Le déficit maximal et le point critique sur la courbe « en sac » donnent une indication des besoins en oxygène du cours d’eau.

1.2.4 Pollut Pollutions ions azotées et phosphorées phosphorées Les activités industrielles peuvent être à l’origine de rejets plus ou moins riches en éléments nutritifs issus respectivement po ur l’azote des fabrications d’engrais, des cokeries et des industries chimiques et agroalimentaires et pour le phosphore du traitement de surface des métaux, des laveries industrielles, des fabrications d’engrais et de l’industrie agroalimentaire (laiterie, etc.). Ces nutriments sont à l’origine des phénomènes d’eutrophisation, c’est-à-dire du développement et de la prolifération excessive d’algues et de plancton dans les récepteurs constitués par les lacs et rivières à faible débit. L’eutrophisation perturbe l’équilibre biologique du milieu aquatique et a des effets néfastes sur la qualité de l’eau en compromettant ses possibilités d’utilisation à des fins de production d’eau potable.



Les formes réduites de l’azote (azote organique et ammoniacal) interviennent par ailleurs dans le bilan d’oxygène en tant que consommateurs lors de leur oxydation (4,57 mg O2 /mg d’azote). Notons aussi que lors d’une augmentation du pH de l’eau, l’ammoniaque se transforme en gaz ammoniac dissous, toxique pour la faune à des doses de l’ordre du mg/L. Signalons enfin les effets secondaires des nitrates (dont la concentration maximale admissible dans l’eau potable est de 50 mg/L) qui ne sont pas toxiques par eux-mêmes, mais sont susceptibles d’être réduits en nitrites dans le tube digestif. Dans le sang, les nitrites ont la faculté de se fixer sur l’hémoglobine et de bloquer l’échange d’oxygène (maladie bleue) ; par ailleurs, les nitr osamines, issues de la combinaison des nitrite s et des protéines dans le tube digestif sont soupçonnées d’être cancérigènes.

1.2.5 Autres types types de pollutions pollutions industrielles ■

Pollution radioactive

C’est celle occasionnée par une éventu éventuelle elle radioactivité artificiel artificielle le des rejets qui trouve sa source dans l’utilisation de l’énergie nucléaire sous toutes ses formes (installations et centrales nucléaires, exploitation de mines d’uranium, traitement des déchets radioactifs...).

2. Inve Inventai ntaire re som sommair maire e de la pollution. Essais de classification L’établissement d’un répertoire circonstancié des pollutions des eaux résiduaires industrielles suivant les types d’industries s’avère difficile à réaliser en raison de sa complexité et aussi du caractère évolutif de certaines fabrications. On peut prétendre qu’il y a autant d’eaux résiduaires industrielles que de produits fabriqués. ■

Un essai de classement des divers types d’eaux résiduaires industrielles peut être effectué suivant leur aptitude à être épurée par voie physico-chimique ou par voie biologique (tableau 4).

3. Mesur Mesure e et con contrô trôle le de la pollution industrielle Une connaissance exacte de la production polluante s’avère indispensable non seulement pour apprécier les apports au milieu naturel et situer l’impact de la pollution sur la qualité du milieu récepteur, mais pour pouvoir assurer la maîtrise et une meilleure gestion de la pollution émise au sein de l’usine et surtout pour concevoir, dimensionner et mieux exploiter les installations de traitement qui devront permettre la dépollution des eaux résiduaires industrielles dans le cadre des dispositions réglementaires prévues pour les conditions de rejet. Pour atteindre ces objectifs, la mesure des caractéristiques des rejets et l’évaluation quantitative de la pollution nécessitent obligatoirement : — le prél prélèv èveement d’un échantillon représentatif de l’eau résiduaire considérée ; — la détermination détermination de la concentration concentration (exprimée (exprimée en mg/L) mg/L) du ou des polluants présents dans l’eau considérée, ce qui implique le choix du ou des paramètres représentatifs de la pollution (aspect qualitatif de la pollution) ; — enfin, la mesure des débits débits horaires et/ou et/ou journaliers journaliers dans de bonnes conditions, des rejets en vue du calcul des flux ou charges polluantes horaires et journalières exprimées en kg/j (aspect quantitatif de la pollution). On se reportera pour de plus amples informations à l’article [P 4 200] Analyse des eaux résiduaires. Mesure de la pollution [7]. [7].

Inventaire par branche industrielle

Il nous a paru cependant intéressant de présenter ci-après, par grandes branches industrielles, une classification mettant en évidence l’origine des principaux rejets polluants avec leurs principales caractéristiques (tableau 1). ■

Inventaire selon l’aptitude à l’épuration par voie physico-chimique et/ou biologique des rejets ■

Pollution thermique

Elle résulte des rejets d’eaux à température trop élevée (eaux de refroidissement par exemple) qui influent à la fois sur la solubilité de l’oxygène et sur l’équilibre biologique du milieu. Les poissons les plus résistants meurent à 35 oC. ■

les modes de traitement susceptibles d’être utilisés pour assurer la dépollution des rejets [2]. Les facteurs de pollution très variés des eaux résiduaires industrielles sont constitués en effet par différents composés (tableau 3).

Inventaire selon le caractère polluant prédominant

On peut aussi procéder à un essai de classification en faisant ressortir le caractère polluant prédominant, ce qui permet de subdiviser les eaux résiduaires industrielles (ERI) en : — eaux résiduaires résiduaires à caractère caractère minéral dominant dominant ; — eaux résiduaires résiduaires à caractère caractère organique organique dominant ; — eaux résiduaires résiduaires à caractère caractère mixte. mixte. On se référera au tableau 2 : Classification des ERI, d’après F. Meinck, J. Stoof et H. Kohlschuetter [1]. Inventaire en fonction de la possibilité de traitement traitementss spécifiques des rejets ■

Un autre type de classement peut également être réalisé en considérant les paramètres spécifiques de la pollution et par suite

3.1 Prélève Prélèvement. ment. Échantillonnage. Conservation des échantillons Compte tenu en général de l’hétérogénéité de composition des effluents résiduaires industriels et par ailleurs des fluctuations de débit et de concentration des polluants en cours de journée, une opération de prélèvement est considérée comme satisfaisante à partir du moment où l’échantillon est représentatif de la qualité de l’effluent considéré. Il est nécessaire pour cela de réaliser des prélèvements en continu asservis au débit des rejets, en vue de la collecte d’échantillons moyens journaliers (mesure d’une qualité moyenne sur 24 h) ou d’échantillons horaires ou bihoraires si l’on veut saisir les variations des caractéristiques de la pollution sur la journée. La majorité des matériels de prélèvement sur le marché assurent, de manière automatique, la collecte des échantillons, selon le principe énoncé ci-dessu ci-dessus, s, en utilisant des dispositifs divers : pompes péristaltiques, aspiration par dépression, pompes à membran e, prélèvement par cuillère, etc.


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Tableau 1 – Classification des ERI par grande branche industrielle avec mise en évidence de l’origine et des caractéristiques principales des rejets Bran Br ancche hess ind indus ustr trie iell lles es,, fab fabrric icat atio ions ns

Orig Or igin inee des des pr prin inci cipa paux ux ef efflu fluen ents ts po poll llua uant ntss

Carrac Ca acté térris isti tiqu ques es pr prin inci cipa pale less des des rej ejet etss

Industries agricoles et alimentaires

Conserves de légumes et fruits, industrie de la Nettoyage, pressage, blanchissage et étuvage Teneur élevée en MES, matières organiques pomme de terre de fruits et légumes dissoutes, pH parfois alcalin, amidon Cons nseerv rvees de de vi viande et et sa salaisons

Parc rc,, ab abattoirs rs,, tr traiteme men nt du du ci cinqui uièème qu quar- Forte concentration en matières organiques tier, condensats, graisses et eaux de lavage dissoutes et en suspension (sang, protéines) graisses, NaCl

Aliments pour le bétail

Rejets de de ce centrifugation, de de pr presse, re rejets Pollution organique très élevée, biodégradad’évaporation et résidus d’eaux de lavage ble, odeurs, solvants.

Laiteries

Dilutions de lait entier, de lait écrémé, de Forte concentration en matières organiques babeurre, de sérum dissoutes principalement protéines, lactose, graisses

Sucreries

Lavage et transport des betteraves, diffusion, Forte concentration en matières organiques transport d’écumes, condensats d’évapora- dissoutes et en suspension (sucres et protéition, régénérations d’échangeurs d’ions nes), NH3

Brasseries et distilleries

Trempage et pressage du grain, résidus de Teneur élevée en matières organiques dissoudistillation d’alcools, condensats d’évapora- tes contenant du sucre et de l’amidon fertion menté

Levureries

Résidus de filtration de levures

Teneur élevée en matières sèches (surtout organiques), acidité forte

Huileries, margarineries

Extraction et raffinage

Matières grasses, acidité et salinité fortes, teneur élevée en matières organiques

Alim Al imen ents ts dés déshy hydr drat atés és et et conc concen entr trés és

Lyop Ly ophi hili lisa sati tion on,, proc procéd édés és div diver ers, s, ext extra rait its, s, etc etc..

Mati Ma tièr ères es en en susp suspen ensi sion on et et colo colora rati tion on éle élevé vées es,, matières grasses et huiles diverses

Boissons non alcoolisées

Lavage de bouteilles, nettoyage du plancher Alcalinité élevée, teneur en matières en suset du matériel, rejet des bacs de stockage de pension, détergents, DBO sirop Industries chimiques et de synthèse

Produits phosphatés, acide phosphorique, Lavage, dégrillage et flottation du minerai, Argiles, limons et huiles, faible pH, teneur éleengrais phosphatés superphosphates vée en matières en suspension et produits siliceux et fluorés Colorants de synthèse

Colorants aniliques et nitrés

Caou Ca outc tcho houc uc et et poly polymè mère ress de sy synt nthè hèse se

Lava La vage ge du la late tex, x, ca caou outc tcho houc uc co coag agul ulé, é, él élim imin inaa- Teneur élevée en matière en suspension, pH tion des impuretés du caoutchouc brut et des variable, teneur élevée en chlorures et DCO produits de formulation

Insecticides et pesticides

Produits de lavage et de purification

Raffinerie et pétrochimie

Eaux de procédé, dessalage, steam cracking, Hydrocarbures aliphatiques et aromatiques cracking catalytique, eaux des aires de manu- plus ou moins émulsifiés, sulfures, matières tention et de stockage en suspension, peu de DBO sauf eaux de procédé phénolées

Explosifs

L a v a g e d e t r i n i t r o t o l u è n e ( T N T ) e t d e Couleur, acides, odeurs, teneur en acides coton-poudre pour purification organiques, en alcools et dérivés cellulosiques, forte DCO

Synthèses or organiques di diverses

Composés ch chloroacétyléniques, al alcools, al aldé- Alcalinité ou acidité élevée, forte teneur en hydes, esters matières organiques

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Eaux fortement acides, phénols, dérivés nitrés, DCO élevés

Teneur él élevée en en ma matières or organiques, be benzène, toxiques pour les bactéries et les poissons, acides



Tableau 1 – Classification des ERI par grande branche industrielle avec mise en évidence de l’origine et des caractéristiques principales des rejets (suite) Bran Br anch ches es in indu dust strrie iell lles es,, fab fabrric icat atio ions ns

Produi uitts ph photog ogrraphiq iqu ue s

Orig Or igin inee des des pr prin inci cipa paux ux ef efflu fluen ents ts po poll llua uant ntss

Carrac Ca acté térris isti tiqu ques es pr prin inci cipa pale less des des rej ejet etss

Sollutions us So usées de de ré révélateurs et de de fifixateurs Alcalinité, différe ren nts age gen nts ré réd ducteurs organ aniiques et minéraux, éléments toxiques Industrie papetière

Pâte à papier

Cuisson, blanchiment, lavage de fibres, raffi- Pollution organique élevée, couleur, teneur nage de la pâte élevée en matières en suspension, colloïdales et dissoutes ; sulfites ; pH variable

Papiers et cartons

Opérations de d e fa f abrication su s ur ma m achine, Eaux blanches et organiques, fibres, alumine, dosage, mélange titane, kaolin, baryte, pigments, latex, sels de mercure Industrie textile

Blanchisserie

Lavage de tissus

Teneur élevée en alcalinité et en matières organiques ; détergents

Fabrication des fibres

Fibres sy synthétiques, vi viscose, po polyamides, Présence de solvants, produits d’enzymage, polyesters, vinyliques colorants, eaux neutres chargées de matières organiques

Préparation des fibres

Lavage, débouillissage, blanchiment, teinture, Matières en suspension élevées ou moyenimpression et apprêt, peignage de la laine nes, eaux alcalines ou acides, matières organiques (DCO) très élevées et variables, colorants, produits chimiques, réducteurs ou oxydants : parfois sulfures, graisse, suint Industries diverses

Industries du cuir, tanneries

Reverdissage, pelanage, trempage, délainage, Teneurs élevées en matières sèches totales, picklage des peaux. Bains de tannage et de dureté, sels, sulfures, chrome, chaux précipiteinture tée et matières organiques

Industrie automobile

Préparation su surfaces mé métalliques, fi finition Matières en suspension, huiles, hydrocarbupeinture res, produits organiques non biodégradables, métaux, DCO

Industrie mécanique

Usinage, rectification, polissage, ponçage

Trai Tr aite teme ment nt de su surf rfac aces es mé méta tall lliq ique uess

Déccap Dé apag age, e, pho phosp spha hata tati tion on,, revê revête teme ment ntss élec élec-- Eaux acides ou alcalines, chromatées, cyanutrolytiques, anodisation, peinture, électropho- rées, fluorées, chargées de produits d’attaque, rèse (Fe, Cu, Al,) pigments, tensio-actifs

Verre et miroiterie

Polissage et nettoyage du verre, bains Couleur rouge, matières en suspension alcalid’argenture nes non décantables. Argent

Énergie Éne rgie nuc nucléa léaire ire et mati matière èress radio radioact active ivess

Indust Ind ustrie rie du du minera minerai, i, netto nettoyag yagee de vête vêtemen ments ts Éléments radioactifs qui peuvent être très acicontaminés, rejets des laboratoires de recher- des et « chauds » che, fabrication du combustible, eaux de refroidissement

Électronique

Traitement du verre. Élaboration des compo- Acides, acide fluorhydrique, chlorure ferrique, sants électroniques et des magnétites matières en suspension, fer, ferrites

Sidérurgie

Lavage de gaz de hauts-fourneaux, eaux de Eaux neutres chargées en cyanures et/ou en granulation de laitier sulfures

Industrie du charbon

Nettoyage et triage du charbon, cokéfaction, Teneur élevée en matières en suspension carbochimie (charbon), phénols, liqueurs ammoniacales, cyanures...

Hydromé Hyd rométal tallurg lurgie ie (alum (alumini inium, um, zinc zinc,, plomb) plomb)

Caustifi Caus tificat cation ion de la bau bauxite xite.. Électroly Électrolyse. se. LixiLixi- Eaux alcalines ou acides. viation de la blende Présence de fluor, de métaux

Graisses, hu huiles, pr produits d’ d’abrasion, hu huiles solubles, eaux neutres


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Tableau 2 – Classification des eaux résiduaires industrielles [1] ERI contenant principalement des constituants inorganiques

ERI contenant principalement des constituants organiques

ERI comprenant des constituants organiques et minéraux

Mines et installations de traitement :

Industries alimentaires :

Industries de la cellulose du papier :

1 - Minerais 2 - Charbons, lignites 3 - Ardoisières 4 - Sel gemme

1 - Sucreries 2 - Féculeries 3 - Laiteries, fromageries 4 - Margarineries (graisses, huiles, suif) 5 - Conserveries 6 - Fermentation (malteries, brasseries, distilleries, etc.) 7 - Abattoirs, conserves de viande, triperies

1 - Fabriques de pâte de bois 2 - Fabriques de cellulose 3 - Papeteries, cartonneries

Industries transformatrices :

1 - Laminage 2 - Décapage 3 - Galvanoplastie

Industries chimiques organiques :

Industries chimiques :

1 - Fabriques d’acides de bases 2 - Fabriques de chlore, de potasse 3 - Soudières 4 - Fabrique de sulfures 5 - Engrais artificiels 6 - Poudreries 7 - Fabrique de fluor 8 - Fabrique d’acétylène

1 - Produits de synthèse et pharmaceutiques 2 - Raffinerie, pétrochimie 3 - Insecticides, pesticides 4 - Caoutchouc, polymère, synthèse Entreprises de transfor transformation mation : :

1 - Fabrique de pectine 2 - Boyauderies industrielles 3 - Équarrissage (poudre de sang, os...) 4 - Fabrique de poudre de poisson

Industries textiles :

1 - Fabriques (lin, chanvre, soie naturelle, synthétique, fibranne) 2 - Laveries de laine 3 - Blanchiment du coton 4 - Fabriques de toile, teintureries, entrepr ises annexes 5 - Blanchisseries

Fabriques de cuir, colle, gélatine :

1 - Tanneries 2 - Fabrique de colle 3 - Fabrique de gélatine Fabriques de matières plastiques

Industries de traitement des combustibles : 1 - Carbonisation du bois 2 - Lavoirs à charbon, fabrication de briquettes 3 - Usines à gaz, cokeries, distilleries de goudron, hydrogénation 4 - Industries pétrolières

Industries photographiques

Tableau 3 – Classement en fonction de la possibilité de traitements spécifiques 1 - Composés insolubles ● Séparables par voie physique (décantation, flottation, filtration) : — solides en suspension (sable, oxydes, argiles) décantables ; — matières flottantes ou légères (huiles, goudrons, hydrocarbures, graisses, fibres, latex). ● Séparables par voie physico-chimique (avec coagulation, floculation) ; — matières colloïdales en général (pigments, soufre colloïdal...) ; — produit produitss en émulsi émulsion on (huiles, hydrocarbures hydrocarbures émulsionnés...). émulsionnés...). 2 - Composés solubles ● Justifiables d’une neutralisation seule (acides ou bases organiques ou minéraux) dont les sels sont solubles dans une certaine limite de concentration et ne sont pas eux-mêmes toxiques SO4H2, HCl, NaOH) et/ou d’une réaction d’oxydo-réduction (cas des cyanures, sulfures, chromates à caractère toxique). ● Séparables par précipitation : métaux toxiques ou non (Fe, Cu, Zn, Ni, Al, Pb, Cr, Cd...) précipitables dans une certaine zone de pH, sulfur es, fluorures, phosphates par adjonction de calcium (Ca++). ● Séparables par dégazage ou extraction gaz-liquide (stripping) : c’est le cas des gaz occlus, produits sulfureux, composés phénolés, ammoniac et certains hydrocarbures légers ou aromatiques). ● Concentrables par échanges d’ions ou par osmose inverse : radionucléides, sels d’acides et de base forts, composés organiques ionisés (échange d’ions) ou non (osmose inverse). ● Séparables physiquement par adsorption : ce sont des matières organiques, colorants, détergents, composés phénolés, composés macromoléculaires divers. 3 - Composés organiques biodégradables Ces composés, produits sous forme solide généralement finement dispersés ou à l’état colloïdal, et/ou en dissolution, sont justifiables d’un traitement biologique. Beaucoup d’eaux résiduaires (notamment celles issues de l’industrie agroalimentaire) re nferment des éléments biodégradables par définition comme les produits hydrocarbonés (sucres), les protéines et les lipides. Les traitements biologiques pourront aussi être appliqués, après acclimatation des souches bactériennes, à des composés organiques divers, composés phénolés, hydrocarbures, etc., contenus dans les ERI.

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Tableau 4 – Classification des ERI selon leur aptitude à être épurées par voie physico-chimique physico-chimique et/ou biologique Traitement préférentiel

Nature du rejet

Industries concernées

Eaux résiduaires renfermant uniquement Sucreries, distilleries Féculeries des matières organiques biodégradables Malteries Conserveries Abattoirs Élevage intensif Laiteries, fromageries Industrie pharmaceutique ●

Voie biologique

Eaux résiduaires renfermant des substances toxiques minérales et ou organiques avec des molécules organiques non biodégradables ● Eaux résiduaires renfermant des constituants inorganiques ● Milieu carencé en éléments nutritifs (azote, phosphore) ●

Voies chimique et physico-chimique

Association obligatoire du traitement chimi- ● Eaux résiduaires renfermant des molécules que en pré ou posttraitement et du traitement organiques plus ou moins biodégradables et biologique des substances minérales et ou organiques toxiques, milieu généralement carencé

Les constructeurs de préleveurs proposent plusieur s types de collecteurs, multiflacons (12 à 24) ou monoflacon (pour la collecte d’un échantillon moyen journalier) qui obligatoirement, pour éviter une évolution trop rapide de la qualité de l’eau, devront se trouver à l’obscurité dans une enceinte réfrigérée et thermostatée (température entre 0 et 4 oC). Les échantillons devront être conservés en glacière pendant le transport qui lui-même devra être organisé pour que l’acheminement de l’échantillon vers un laboratoire agréé soit assuré dans les meilleurs délais (12 h au maximum).

3.2 Mesure Mesuress des débits débits des eaux résiduaires industrielles Selon les conditions de rejet des effluents industriels, les débits sont mesurés en utilisant deux méthodes : en canal ouvert ou dans les conduites fermées. ■

Mesures de débit en canal ouvert

Elles utilisent une méthode indirecte de détermination du débit consistant en une mesure de la hauteur d’eau à proximité d’un obstacle normalisé dans des conditions d’expérience strictement définies : forme du canal, pente, forme de l’obstacle, écoulement amont ou aval. Dans ces conditions, la mesure de débit va comporter les principaux éléments suivants : — un chenal d’approche qui sert à tranquilliser l’écoulement en amont du dispositif de mesure et à faire passer celui-ci d’un régiment turbulent à un régime laminaire ; — un dispositif de mesure constitué par des déversoirs à mince paroi rectangulaires (avec ou sans contraction latérale) ou triangulaires et par des canaux jaugeurs (du type Venturi par exemple) ;

Industrie de revêtement et traitement de surface. Industrie chimique (élastomères, plastiques) Sidérurgie (laminage, décapage) Industrie mécanique Mines et installations de traitement (minerais, charbons, ardoisières, etc.)

Industrie photographique Tannerie Fabriques de colle et gélatine Fabriques de pâte à papier Papeteries, cartonneries Textile (teintureries) Laveries de laine Industries pharmaceutiques Fondoirs de suif Margarineries Industries chimiques Pétrochimie, raffineries Usines à gaz, cokeries

— des débitmètres enregistreurs totalisateurs constitués de capteurs du type bulle à bulle, à ultrasons ou piézo-résistif permettant de suivre les variations de niveau d’eau et par suite d’évaluer les débits (par application des formules d’écoulement de Kindswater-Carter, Rehbock, Gourley, etc.). Une nouvelle génération de débimètres enregistreurs et totaliseurs associent une mesure de vitesse de l’eau dans l’égout (par effet doppler) et une mesure de la hauteur d’eau. La géométrie de l’égout peut être introduite même si celle-ci n’est pas standard. Cette technologie, en théorie simple d’emploi (capteur unique, grande autonomie) peut parfois donner des résultats erronés dans certaines conditions (faible hauteur d’eau, vitesse faible, égout de grande dimension ou à forte rugosité). Mesures de débit en condu ite fermée fermée Contrairement aux mesures de débits en canal ouvert, il n’y a pas besoin de prévoir, ni canal d’approche puisque c’est la conduite elle-même qui joue ce rôle, ni dispositif de mesure puisqu’il s’agit d’une mesure directe. Le calcul du débit consiste à multiplier la surface de la section de la conduite par la vitesse moyenne du flux liquide déterminée par différents débitmètres : électromagnétique, à effet Vortex Vortex ou à ultrasons. ■

En respectant les critères d’utilisation et d’implantation des débitmètres, la précision des mesures de débit en canal ouvert ou en conduite condu ite fermée fermée se situe entre 2 et 5 %.

3.3 Pa Paramè ramètres tres de la pollution pollution Le choix en analyse du ou (des) paramètres de mesure de la pollution est particulièrement délicat, du fait même du caractère multiple de la pollution des eaux résiduaires industrielles. On a affaire en


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effet généralement à des mélanges de produits organiques et minéraux qui peuvent être présents sous trois formes : soluble, colloïdale ou en suspension. Dans sa démarche, l’analyste procède toujours à des mesures de pollution en deux étapes successives : — d’abord à l’aide l’aide de de critères globaux qui font abstraction des différences existant entre les sources de pollution ; — puis par des critères plus spécifiques déterminés par la nature de l’organisme polluant, notamment pour tout ce qui relève des substances à caractère toxique. La mesure de la pollution s’effectue à l’aide de différents critères [7]. Connaissance des caractéristiques ou grandeurs physiques Les paramètres tels que : — pH (acidité, (acidité, basici basicité) té) ; — temp tempéra érature ture ; — salini salinité, té, minéralisation minéralisation (par des mesures de conductivité) conductivité) ; — oxy oxygène gène diss dissous ous ; sont susceptibles d’être enregistrés en continu. Pour ce qui concerne les matières en suspension totales (MEST), on distingue : — d’une part les matières matières en suspension suspension décantable décantabless en 2 h et les matières en suspension non décantables (fraction colloïdale) ; — et, d’autre part, les matières matières en suspension suspension organiques organiques et minérales (calcination à 550 oC). ■

Évaluation de la pollution par des substances organiques Une mesure globale d’appréciation est possible en utilisant comme référence la quantité d’oxygène nécessaire à les oxyder. On utilisera différents critères : — la DCO ou demande chimique en en oxygène (exprimée en mg O2 /L) qui représente l’enveloppe de de tout ce qui est susceptible de consommer de l’oxygène (par oxydation au bichromate de potassium en milieu sulfurique), en particulier les sels minéraux oxydables et la majeure partie des composés organiques ; — la DTO ou demande totale en oxygène (exprimée en mg O2 /L) qui mesure la consommation d’oxygène par une technique instrumentale qui réalise l’oxydation directe des matières organiques par une combustion catalytique à 900 oC ; — la DBO5 ou demande biochimique en oxygène (exprimée en mg O2 /L) qui est la quantité quant ité d’oxygène consommée dans les conditions d’essai (incubation à 20 oC et à l’obscurité après un laps de temps de 5 jours), pour assurer par voie bactérienne l’oxydat ion biologique des matières organiques dites biodégradables ; — les matières oxydables ou MOX (exprimées en mg O2 /L) correspondent à une moyenne pondérée de la DCO et de la DBO5 , mesurées après décantation 2 h suivant la formule : ■

D C O + 2 D B O5 3 — enf enfin, in, le COT (ou Carbone Organique Total). La mesure du carbone organique total permet de donner une indication directe de la charge organique d’une eau. Les composés organiques sont d’une part les protéines, les lipides, les glucides et les substances humiques et d’autre part, les substances organiques carbonées élaborées ou utilisées par l’industrie chimique, pharmaceutique, pétrolière... Cette mesure est réalisée par un analyseur de CO 2, à infrarouge, après combustion catalytique à haute température de l’échantillon. Le COT est généralement obtenu par différence entre le CT (mesure du carbone total provenant du gaz carbonique fabriqué lors de l’oxydation), minoré du carbone minéral CM (issu des bicar bonates et du gaz carbonique libre dissous dans l’eau). Notons au passage qu’une indication de la plus ou moins bonne biodégradabilité d’une eau résiduaire industrielle (ERI) est fournie par le rapport DBO5 /DCO. Des valeurs supérieures à 0,25-0,3 justifient généralement la mise en œuvre d’une épuration biologique des rejets industriels. MO X

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= -------------------------------------

La relation entre la DBO5 et la DCO dans les ERI, est très différente de ce qu’elle est dans les eaux résiduaires urbaines (ERU). Elle évolue aux divers stades du traitement, la DCO finale de l’eau traitée pouvant quelquefois atteindre plus de 5 fois la valeur de la DBO5 correspondante. Évaluation de la pollution azotée et phosphorée à l’origine de l’eutrophisation Les éléments nutritifs contenus dans ERI sont : — l’azote total Kjedahl (NTK) qui mesure la pollution azotée relative à l’azote organique et ammoniacal ; — l’azote global (NGL) qui englobe en plus les formes oxydées de l’azote (à savoir l’azote nitreux et nitrique) ; — les dérivés du phosphore phosphore (composés organiques organiques phosphorés phosphorés et phosphates) déterminés globalement par le phosphore total (PT). Les méthodes d’analyses généralement utilisées pour le dosage de ces différents composés sont des techniques d’analyse par colorimétrie, ionométrie ou chromatographie ionique. ■

Évaluation de la pollution toxique (souvent à l’état de trace) ● On procède initialement, à des tests généraux permettant la mise en évidence d’une activité toxique : — tests de toxicité sur un matériel vivant (poissons ou daphnies) basés sur l’inhibition de leur mobilité ; — test microtox utilisant des bactéries marines luminescentes pour lesquelles on détermine la diminution de la lumière émise sous l’action de diverses substances toxiques ; — test algal basé sur l’inhibition de la croissance d’une population d’algues vertes. ● Puis, si ces tests sont positifs, on recherche et on identifie les divers composés moyennant la mise en œuvr e de techniques instrumentales souvent d’avant-garde : — pou pourr la micropollution minérale, on dose les métaux lourds par exemple, par spectrophotométrie d’absorption atomique ou d’émission à plasma ; — pou pourr la micropollution organique, on utilise des techniques de chromatographie en phase gazeuse ou liquide couplées éventuellement à un détecteur de masse, pour identifier et quantifier des composés toxiques divers (phénols, pesticides, hydrocarbures aromatiques polycycliques, produits organiques aromatiques, phosphorés, soufrés, etc). ● On peut identifier et quantifier également des familles de composés en utilisant des critères semi-globaux. C’est le cas par exemple de la mesure des hydrocarbures totaux par l’indice - CH2 - ; le dosage de ces composés, après extraction par un solvant, est réalisé par spectrométrie d’absorption dans le domaine de l’infrarouge. C’est le cas aussi des composés organo-chlorés, désignés par AOX, comprenant les solvants chlorés, les pesticides chlorés, les PCB (polychlorobiphényls), dont la détermination est obtenue par un dosage microcoulométrique. ■

Toutes les analyses, permettant l’évaluation quantitative d’une pollution industrielle, doivent être réalisées par des laboratoires ratoir es agréés par le ministère de l’Environnement qui utilisent des méthodes d’analyses normalisées.

3.4 Notion d’équiva d’équivalent lent habitant habitant On veut souvent comparer l’importance d’une pollution émise par un établissement industriel à celle d’une agglomération urbaine d’où la notion d’équivalent habitant. L’équivalent habitant (eq/hab) correspond à la quantité de pollution rejetée par un habitant quotidiennement.



L’arrêté du 10 décembre 1991 définit les quantités journalières suivantes pour chaque habitant : — 90 g de matières matières en suspension suspension ; — 57 g de matières matières oxydables oxydables (MOX) (MOX) ; — 15 g de NTK NTK ; — 4 g de phospho phosphore re total total (PT).

■

• 300 mg/L si le flux journalier maximal autorisé n’excède pas 100 kg/j, ce flux est ramené à 50 kg/j pour les eaux réceptrices visées par le décret 91-1283 ; • 125 125 mg/L au-delà. Toutefois, des valeurs limites de concentration différentes peuvent être fixées par l’arrêté d’autorisation dans les cas suivants : — lorsqu’il existe une valeur limite exprimée en flux spécifique de pollution ; — lorsque la station station d’épuration d’épuration de l’installation l’installation a un rendement au moins égal à 95 % pour la DCO, la DBO 5 et les MEST ; — lorsque la station station d’épuration d’épuration de l’installation l’installation a un rendement au moins égal à 85 % pour la DCO, sans toutefois que la concentration dépasse 300 mg/L et à 90 % pour la DBO 5 et les MEST, sans toutefois que la concentration dépasse 100 mg/L.

4. Cond Conditi ition onss de rejet rejet des eaux résiduaires industrielles C’est l’arrêté du 2 février 1998 (se substituant aux arrêtés du 1er mars 1993 et du 25 avril 1995 abrogés) qui constitue la référence réglementaire applicable à la grande majorité des installations classées soumises à autorisation. À noter cependant que certaines activités industrielles ne sont pas concernées car réglementées par d’autres arrêtés. C’est le cas plus particulièrement du traitement de surface (arrêté du 26 septembre 1985), de l’industrie du verre (arrêté du 14 mai 1993), de l’industrie papetière (arrêté du 6 janvier 1994) et des cimenteries (arrêté du 3 mai 1993). Pour les rejets en eaux superficielles, les textes des arrêtés de 1993 et 1995 ont défini l’ensemble des dispositions visant à prévenir la pollution des milieux aquatiques, en l’occurrence, les conditions de rejet, les modalités de contrôle et les valeurs limites de rejet (compatibles avec les objectifs de qualité du milieu récepteur) qui ont été fixées, en tenant compte de la Directive européenne 76/464/CEE et des derniers travaux d’instances internationales comme la Commission du Rhin. Les caractéristiques générales des rejets sont données dans l’article 32 de l’arrêté du 2 février 1998. La température des effluents rejetés doit être inférieure à 30 °C et leur pH doit être compris entre 5,5 et 8,5 ; 9,5 s’il y a neutralisation alcaline. Sans préjudice des dispositions de l’article 22 et sauf des dispositions particulières à certaines activités prévues par l’article 33 de l’arrêté, les eaux résiduaires rejetées au milieu naturel respectent par ailleurs les valeurs limites de concentration suivantes, selon le flux journalier maximal autorisé. Lorsque le dépassement du flux journalier maximal autorisé résulte de substances apportées par les eaux prélevées dans le milieu naturel, les valeurs en concentration peuvent être considérées non comme des limites mais comme des guides.

4.1 MEST MEST,, DCO et DBO5 Matières en suspension totales (MEST) • 100 • 100 mg/L si le flux flu x journalier maximal autorisé par l’arrêté n’excède pas 15 kg/j ; • 35 mg/L au-delà ; 150 mg/L dans le cas d’une épuration par lagunage. ■

Demande biochimique en oxygène (DBO5) sur effluent non décanté • 100 mg/L si le flux journalier maximal autorisé n’excède pas 30 kg/j ; ce flux est ramené à 15 kg/j pour les eaux réceptrices visées par le décret 91-1283 du 19 décembre 1991 susvisé ; • 30 30 mg/L au-delà. ■

Demande chimique en oxygène (DCO) sur effluent non décanté

4.2 Azot Azote e et phospho phosphore re 4.2.1 Dispo Dispositio sitions ns génér générales ales Azote : azote global glob al comprenant l’azote organique, l’azote ammoniacal, l’azote oxydé ■

• 30 mg/L en concentration moyenne mensuelle lorsque le flux journalier maximal autorisé est égal ou supérieur à 50 kg/jour. Toutefois, des valeurs limites de concentration différentes peuvent être fixées par l’arrêté d’autorisation lorsque le rendement de la station d’épuration de l’installation atteint au moins 80 % pour l’azote pour les installations nouvelles et 70 % pour les installations modifiées. ■

Phosphore (phosphore total)

• 10 mg/L en concentration moyenne mensuelle lorsque le flux journalier maximal autorisé est égal ou supérieur à 15 kg/jour. Toutefois, des valeurs limites de concentration différentes peuvent être fixées par l’arrêté d’autorisation lorsque le rendement de la station d’épuration de l’installation atteint au moins 90 % pour le phosphore.

4.2.2 Dispo Dispositio sitions ns parti particuliè culières res Ces dispositions concernent les rejets dans le milieu naturel appartenant à une zone sensible telle que définie en application de l’article 6 du décret n° 94-469 du 3 juin 1994 relatif à la collecte et au traitement des eaux usées mentionnées aux articles L 2224-8 et L 2224-10 du code général des collectivités territoriales. En plus des dispositions précédentes, l’arrêté d’autorisation, selon les niveaux de flux du rejet et les caractéristiques du milieu récepteur, impose les dispositions suivantes pour au moins un des deux paramètres. Azote (azote global comprennant l’azote organique, l’azote ammoniacal, l’azote oxydé) ■

• 15 mg/L en concentration moyenne mensuelle lorsque le flux journalier maximal autorisé est égal ou supérieur à 150 kg/jour ;


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• 10 mg/L en concentration moyenne mensuelle lorsque le flux journalier maximal autorisé est égal ou supérieur à 300 kg/jour. Toutefois, des valeurs limites de concentration différentes peuvent être fixées par l’arrêté d’autorisation lorsque le rendement de la station d’épuration de l’installation atteint au moins 80 % pour l’azote. Phosphore (phosphore total) • 2 mg/L en concentration moyenne mensuelle lorsque le flux journalier maximal autorisé est égal ou supérieur à 40 kg/jour ; • 1 mg/L en concentration moyenne mensuelle lorsque le flux journalier maximal autorisé est supérieur à 80 kg/jour. ■

Toutefois, des valeurs limites de concentration différentes peuvent être fixées par l’arrêté d’autorisation lorsque le rendement de la station d’épuration de l’installation atteint au moins 90 % pour le phosphore.

4.2.3 4.2. 3 Cond Conditio itions ns spéci spéciales ales Azote Lorsque le procédé d’épuration mis en œuvre est un procédé biologique, les dispositions prévues aux paragraphes 4.2.1 et 4.2.2 sont respectées lorsque la température de l’eau au ni veau du réacteur est d’au moins 12 °C. ■

Cette condition de température peut être remplacée par la fixation de périodes d’exigibilité déterminées en fonction des conditions climatiques régionales. Azote et phosphore La concentration moyenne sur un prélèvement de 24 h ne dépasse pas le double des valeurs limites fixées aux paragraphes 4.2.1 et 4.2.2. ■

4.3 Autr Autres es substa substances nces Les rejets respectent les valeurs limites de concentration suivantes : — indi indice ce phéno phénols ls : • 0,3 mg/L si le rejet dépa dépasse sse 3 3 g/l ; g/l ; — cy cyan anure uress : • 0,1 mg/L si je rejet dépasse 1 g/j ;

— chrome hexavale hexavalent nt et composés composés (en Cr) : • 0,1 mg/L si le rejet dépasse 1 g/j ; — plomb et composés composés (en Pb) : • 0,5 mg/L si le rejet dépasse 5 g/j ; — cuivre et et composés composés (en Cu) Cu) : • 0,5 mg/L si le rejet dépasse 5 g/j ; — chrome et et composés composés (en Cr) Cr) : • 0,5 mg/L si le rejet dépasse 5 g/j ; — nickel et composés composés (en Ni) : • 0,5 mg/L si le rejet dépasse 5 g/j ; — fer, aluminium aluminium et composés composés (en Fe+Al) Fe+Al) : • 5 mg/L si le rejet dépasse 20 g/j ; Nota : dans le cas de la fabrication ou de la transformation de l’un ou plusieurs des métaux énumérés ci-dessus (chrome, cuivre, nickel, aluminium, fer), la valeur limite de concentration est pour le ou les métaux fabriqués ou transformés : • 1 mg/L pour le cuivre ; • 1,5 mg/L pour le chrome chrome ; • 2 mg/L pour le nickel nickel ; • pour l’aluminium ou le fer, la valeur limite de concentration de l’autre métal est alors fixée à 2 mg/L.

— zinc et composé composéss (en Zn) Zn) : • 2 mg/L si le rejet dépasse 20 g/j ; — manganè manganèse se et composés composés (en (en Mn) : • 1 mg/L si le rejet dépasse 10 g/j ; — étain et composé composéss (en Sn) Sn) : • 2 mg/L si le rejet dépasse 20 g/j ; — composé composéss organiques organiques halogénés (en AOX AOX ou EOX) : • 1 mg/L si le rejet dépasse 30 g/j ; Nota : cette valeur limite pour les composés organiques halogénés ne s’applique que dans la mesure où les flux mentionnés concernant les substances toxiques mentionnées ci-dessous (annexe V.a, V.a, V.b, V.c) V.c) ne sont pas atteints ou lorsque les substances contenues dans le mélange ne sont pas toutes clairement identifiées (moins de 80 % des organochlorés clairement identifiés).

— hydroca hydrocarbures rbures totaux : • 10 mg/L si le rejet dépasse 100 g/j ; — fluor et et composés composés (en (en F) : • 15 mg/L si le rejet dépasse 150 g/j ; — substan substances ces toxiques, toxiques, bioaccumulables bioaccumulables ou nocives pour l’environnement (en sortie d’atelier et au rejet final et en flux et concentra tion cumulés) (le nom de ces substances est donné dans l’arrêté) : • substances listées en annexe V.a : 0,05 mg/L si le rejet dépasse 0,5 g/j ; • substances listées en annexe V.b : 1,5 mg/L si le rejet dépasse 1 g/j ; • substances listées en annexe V.c.1 : 4 mg/L si le rejet dépasse 10 g/j ; • substances listées en annexe ann exe V.c.2 V.c.2 : l’arrêté préfecto ral d’autorisation fixe des valeurs limites de rejet si le rejet dépasse 10 g/j. Les valeurs limites pour les substances citées dans l’alinéa ci-dessus sont des valeurs limites mensuelles, les valeurs limites journalières ne devant pas dépasser 2 fois les valeurs limites lim ites mensuelles pour les substances listées aux annexes V.a et V.b et 1,5 fois les valeurs limites mensuelles pour les substances listées à l’annexe V.c.

Références bibliographiques [1] [2]

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TI-g1210 Pollution Industrielle de l’Eau

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