La plupart des eaux usées industrielles peuvent être mises en conformité de manière stable en associant le bon polymère coagulant à un contrôle strict du pH, puis en vérifiant les doses avec des tests en pot et une surveillance en ligne. Dans la pratique, les problèmes de performances proviennent généralement d'une chimie inadéquate (mauvais coagulant/polymère), d'un mauvais contrôle du pH/alcalinité ou d'un surdosage qui crée une floculation en épingle et un volume de boue élevé.
Ce que comprennent habituellement les « produits chimiques pour le traitement des eaux usées industrielles »
Les produits chimiques de traitement des eaux usées industrielles se répartissent en quelques groupes fonctionnels. La sélection parmi ces groupes en fonction de votre polluant principal (TSS, pétrole, métaux, DCO/DBO, couleur, nutriments) est plus rapide et plus fiable que les essais et erreurs.
- Contrôle pH/alcalinité : caustique (NaOH), chaux (Ca(OH)₂), carbonate de sodium (Na₂CO₃), acides (HCl, H₂SO₄), boosters d'alcalinité (bicarbonate)
- Coagulants : alun, chlorure/sulfate ferrique, chlorure de polyaluminium (PACl), sels polyferriques
- Floculants (polymères) : polyacrylamides anioniques/cationiques/non ioniques ; émulsion ou poudres sèches
- Précipitation de métaux : sulfures (NaHS), précipitation d'hydroxydes via le pH, précipitation de carbonates, briseurs de chélateurs spéciaux
- Oxydation/réduction : peroxyde d'hydrogène, hypochlorite de sodium, permanganate ; bisulfite pour la déchloration
- Auxiliaires pour huiles et graisses : désémulsifiants, argiles organiques, adjuvants tensioactifs DAF (selon le cas), antimousses (silicone/non silicone)
- Support biologique : nutriments (N/P), micronutriments, tampons pH, antimousses ; biocides sélectifs pour les flux secondaires non biologiques
- Contrôle du tartre/corrosion : phosphonates, polymères, inhibiteurs (plus courants dans les trains de réutilisation et ZLD)
Carte de sélection chimique par type de problème
Utilisez-le comme un raccourci pratique. Cela ne remplacera pas les tests, mais cela restreint considérablement les « bons » produits chimiques pour le traitement des eaux usées industrielles à un ensemble gérable.
| Symptôme/cible des eaux usées | Levier chimique primaire | Fenêtre de dose typique (point de départ) | Attention clé |
|---|---|---|---|
| TSS / turbidité élevées | Polymère anionique coagulant de sel métallique | 20 à 200 mg/L coagulant; 0,2 à 3 mg/L polymère | Un surdosage de polymère provoque un transfert « filandreux » et une mauvaise clarification |
| Huiles et graisses / émulsions | Polymère cationique coagulant désémulsifiant (souvent DAF) | 10 à 300 mg/L désémulsifiant; polymère 0,5 à 5 mg/L | Les tensioactifs peuvent inverser la réponse du polymère ; test sur un pH de 5 à 9 |
| Métaux dissous (Ni, Zn, Cu) | Augmentation du pH (hydroxyde) ou aide au flocage par précipitation des sulfures | pH généralement 9-11 pour les hydroxydes ; sulfure 1 à 3 × stœchiométrique | Les chélateurs (EDTA, ammoniac) peuvent bloquer les précipitations ; peut nécessiter une oxydation ou des disjoncteurs spéciaux |
| Couleur / réfractaire DCO | Oxydation avancée ferrique/PACl (H₂O₂/permanganate) | Coagulant 50 à 400 mg/L ; oxydant spécifique au cas | Les oxydants peuvent nuire à la biologie en aval ; éteindre au besoin |
| Mousse / report | Contrôle des causes profondes de l'antimousse (dose minimisée) | 1 à 50 mg/L intermittent | Une utilisation excessive peut encrasser les membranes et réduire le transfert d’oxygène |
Astuce : traitez les fenêtres de dose comme des « plages de dépistage » initiales, et non comme des points de consigne finaux. La demande réelle peut varier de 5 à 10 fois en fonction des changements de production, de la charge en tensioactifs, de la température et de la qualité d'égalisation.
Un flux de travail pratique de jar-test qui se traduit par un dosage à grande échelle
Les tests en pot sont plus utiles lorsqu’ils imitent l’énergie de mélange, le temps de contact et la séparation des solides de votre usine. L’objectif n’est pas « le plus joli floc », mais la turbidité/DCO de l’effluent la plus faible à la dose chimique stable la plus faible et au volume de boues acceptable.
Séquence d'étapes (fonctionne pour les clarificateurs et le DAF)
- Mesurez le pH brut, l'alcalinité, la conductivité, la turbidité/TSS et (le cas échéant) l'huile, la graisse et les métaux.
- Ajustez d'abord le pH (acide/caustique/chaux). Maintenez 1 à 3 minutes de mélange rapide pour stabiliser.
- Ajouter le coagulant sous mélange rapide (30 à 60 secondes). Écran au moins 5 doses sur une plage de 5 à 10 ×.
- Ajouter le polymère sous mélange lent. Écran 0,2 à 5 mg/L en fonction des solides et de la force de l'émulsion.
- Décantation (simulation de clarificateur) ou flottement (simulation DAF, si vous disposez d'une flottation sur banc). Enregistrez la clarté à des moments précis (par exemple, 5, 10, 20 minutes).
- Sélectionnez la dose la plus faible qui atteint la cible de l'effluent avec un flocage robuste (ne se cisaille pas instantanément).
Données à enregistrer (pour que le résultat soit défendable)
- Turbidité des effluents (NTU) et/ou TSS (mg/L) par rapport à la dose
- Indicateur de volume des boues (ml décanté pour 1 L après 10 à 20 minutes)
- Notes de filtrabilité (comment les boues s'assèchent sur votre presse/ceinture)
- Dérive du pH après ajout de coagulant (indique la consommation d'alcalinité)
Règle générale : si l’ajout de polymère aggrave l’effluent (brouillard, huileux, « microfloc »), vous dépassez probablement l’optimum de neutralisation de charge : réduisez le polymère et revérifiez le coagulant et le pH.
Contrôle du dosage chimique : ce qui maintient les performances stables au quotidien
Une fois la chimie choisie, la stabilité vient du contrôle de la variabilité. La plupart des usines améliorent leurs résultats en combinant un contrôle direct (dosage basé sur le débit/proxy) avec des réglages de rétroaction (turbidité/pH/redox en ligne).
Points de contrôle à fort impact
- Qualité de l'égalisation : un meilleur EQ peut réduire considérablement la demande maximale de produits chimiques en lissant les charges de limaces.
- pH et alcalinité : les coagulants consomment de l'alcalinité ; une alcalinité insuffisante provoque une chute du pH et une faible floculation.
- Énergie à mélange rapide : sous-mélange des déchets chimiques ; un mélange excessif peut cisailler les flocs avant la formation de ponts polymères.
- Fabrication de polymères : une mauvaise concentration ou un mauvais vieillissement peuvent réduire l’activité et augmenter la consommation.
- Changements de température : l'eau plus froide ralentit la cinétique et modifie la viscosité ; la dose de polymère peut nécessiter un ajustement saisonnier.
Logique de dosage pratique « de démarrage »
Une approche courante et efficace est la suivante : dose de coagulant proportionnelle à la turbidité de l'influent (ou proxy UV254/COD), dose de polymère proportionnelle à la turbidité de l'effluent clarifié/DAF. Installez des garde-corps pour que les boucles de contrôle ne chassent pas le bruit.
- Feed-forward du coagulant : débit × turbidité (ou UV254) avec limites min/max
- Ajustement par rétroaction des polymères : augmentez la dose uniquement si la turbidité de l'effluent reste supérieure à la cible pendant un délai défini (par exemple, 5 à 10 minutes).
- Découplage de la boucle pH : stabiliser le pH avant de changer de manière agressive le coagulant
Dépannage par symptôme : diagnostic rapide des pannes courantes
Lorsque les produits chimiques de traitement des eaux usées industrielles « cessent de fonctionner », le chemin le plus rapide est symptôme → cause probable → test ciblé. Évitez les changements simultanés du pH, du coagulant et du polymère ; vous perdrez le signal.
Effluent trouble / floc de broches
- Cause probable : sous-dosage du coagulant ou pH en dehors de la fenêtre d'efficacité du coagulant.
- Vérifier : effectuer un test rapide de l'échelle de coagulant au pH actuel et à pH ±1
- Action : corriger d'abord le pH/l'alcalinité ; puis optimiser le coagulant avant d'ajuster le polymère
Un floc se forme puis se désagrège
- Cause probable : cisaillement excessif (mélangeur/vannes/pompes) ou surdosage de polymère créant des flocs fragiles
- Vérifier : comparer la stabilité du floc à deux intensités de mélange ; réduire le polymère de 25 à 50 % comme diagnostic
- Action : points de cisaillement inférieurs ; envisager de changer la densité de charge du polymère ou le poids moléculaire
Le flotteur DAF est mouillé, lourd ou transporté sous
- Cause probable : émulsion non rompue (nécessité d'un désémulsifiant/changement de pH) ou inadéquation polymère/coagulant
- Contrôle : test au banc avec un coagulant désémulsifiant à deux valeurs de pH ; évaluer le temps « fractionné » et la clarté
- Action : réglez d'abord le désémulsifiant ; puis serrez le coagulant/polymère ; vérifier séparément la saturation du recyclage et la qualité des bulles
Exemple pratique : si un changement de ligne introduit de nouveaux tensioactifs, le « meilleur » polymère peut passer d’anionique à cationique (ou vice versa). Un nouvel examen de 30 minutes peut éviter des jours de poursuite des points de consigne.
Réalité des coûts et des boues : comment éviter de payer deux fois
Le coût des produits chimiques ne représente que la moitié du problème. Un surdosage de coagulant ou l'utilisation d'un mauvais sel métallique peut augmenter la masse de boues, les frais de transport et la consommation de polymères de déshydratation. Le produit le moins cher au prix par gallon est rarement le coût total le plus bas.
Une simple liste de contrôle du coût total
- $/m³ traité à la dose qui respecte les limites de manière fiable (pas la dose du « meilleur jour »)
- Volume des boues et déshydratation (% de matières solides du gâteau de presse, utilisation de polymère pour la déshydratation)
- Impacts de la corrosion/manipulation (le chlorure ferrique et les acides forts peuvent augmenter les coûts des matériaux de construction)
- Effets en aval (les oxydants ou une teneur élevée en chlorure peuvent stresser la biologie et réutiliser les membranes)
Repère utile : lors de l'optimisation de la coagulation/floculation, un 10 à 30 % la réduction de la dose de produits chimiques est courante si le pH/l'alcalinité et le mélange sont d'abord corrigés, souvent avec une amélioration simultanée de la gestion des boues.
Bases de sécurité et de conformité pour les programmes chimiques
Les produits chimiques de traitement des eaux usées industrielles sont efficaces sur le plan opérationnel mais peuvent créer des dangers (corrosivité, réactivité, gaz toxiques). Un programme sécurisé réduit les incidents et évite également les perturbations des processus qui provoquent des dérogations aux permis.
Combinaisons à haut risque à contrôler
- Hypochlorite d'acides : dégagement potentiel de chlore gazeux
- Sulfures à faible pH : dégagement potentiel de sulfure d'hydrogène
- Peroxydes métalliques/organiques : décomposition et chaleur rapides ; contrôler les points de dosage et la dilution
Des contrôles opérationnels qui comptent
- Confinement secondaire dimensionné pour le volume du réservoir le plus défavorable
- Verrouillages de l'alimentation en produits chimiques liés au débit et au pH (évitez les produits chimiques « à tête morte » dans les conduites vides)
- Étiquetage clair et stockage séparé pour les oxydants, les acides, les produits caustiques et les sulfures
Objectif de conformité : tenir un journal des modifications (produit chimique, plage de doses, modifications des points de consigne, résultats des jar-tests). Il rend les excursions diagnostiquables et démontre le contrôle lors des audits.
Conclusion : le chemin le plus court vers un programme chimique fiable
Pour choisir des produits chimiques de traitement des eaux usées industrielles qui fonctionnent de manière constante, commencez par le contrôle du pH/alcalinité, sélectionnez un coagulant adapté à votre profil de solides/émulsion/métal, puis verrouillez un polymère à l'aide de tests en pot qui imitent votre processus. Enfin, stabilisez avec des contrôles de dosage simples et confirmez les performances en utilisant la turbidité/TSS (et les métaux/DCO le cas échéant) tout en surveillant le volume des boues et la déshydratation.
