SOMMAIRE

Normes

Composition
des effluents

Techniques de traitement

Un nouveau
management

 INITIATION AU SYSTEME DE MANAGEMENT ENVIRONNEMENTAL 

REJET D'UN POLLUANT DANS UN COURS D'EAU

1. LES REJETS INDUSTRIELS DANS LES COURS D'EAU

* Définition d'un rejet polluant dans un cours d'eau

[art. L. 232-2 du code rural]

Il s'agit du déversement direct ou indirect dans le milieu naturel aquatique de substances dont l'action a, soit détruit le poisson, soit nuit à sa nutrition, à sa reproduction ou à sa valeur alimentaire. Il peut être considéré comme un délit.

1.1 Pour l'harmonisation des usages de l'eau: des normes à respecter:

Place de l'industriel dans un programme d'obtention d'eau de qualité

Parmi tous les acteurs qui interviennent aux abords des cours d'eau et qui sont donc susceptibles d'en modifier la qualité, les industriels occupent une place prépondérante. C'est en effet en tenant compte de leurs activités que des mesures de préservation de la ressource peuvent être prises. Inversement il est impératif pour l'industriel qui rejette des produits de respecter des normes sous peine de ne pouvoir exercer son activité. Le tout est donc de s'intégrer harmonieusement dans la kyrielle d'intérêts parfois contradictoires qui voient le jour aux abords des cours d'eau.

Dans l'organigramme ci-dessous apparaissent les niveaux d'intervention des différents acteurs. La filière industrielle est mise en évidence.

Développement d'un programme d'obtention d'eau de qualité

La meilleure façon d'uniformiser les valeurs de concentrations en polluants admises est de fixer des normes. Ces normes sont de 2 types suivant le critère dont elles sont issues:

    - Quantifier la qualité dans les cours d'eau;

    - Quantifier la qualité dans les effluents.

Ainsi dans le premier cas la norme est établie d'après l'usage prévu pour l'eau considérée ( consommation, loisir, usage industriel,...). Cette démarche est appelée Objectif de Qualité et s'attache à établir des normes valables sur tout un secteur géographique; les entreprises doivent s'y plier, quelle que soit leur activité.

Dans la deuxième approche, dite par Branche Industrielle, la norme est établie en tenant compte des différences de rejets selon la nature de l'activité industrielle. Elle est donc nettement plus favorable à l'industriel. En effet dans ce qui suit on va voir que les compositions peuvent être très différentes suivant la nature de l'activité de production.

Normes à respecter suivant l'utilisation prévue de l'eau

Suivant l'utilisation de l'eau, les valeurs imposées par les normes diffèrent. En voici un exemple avec la composition normalisée des eaux de baignade, des eaux alimentaires et des eaux propices à la vie des poissons.

1.2 La composition des effluents par branches industrielles

De façon générale on peut retenir les principales caractéristiques et nuisances des eaux usées industrielles:

    - matières organiques solubles qui épuisent l'oxygène dissous et procurent goût et odeurs aux approvisionnements en eaux (phénols);

    - toxiques et ions de métaux lourds: cyanure, Cu, Zn,...

    - couleur (papeteries) et turbidité: inesthétiques et imposent des charges supplémentaires aux stations de traitement;

    - éléments nutritifs (N,P,K): eutrophisation désagréable dans les zones de loisirs;

    - matières réfractaires (ABS): formation de mousses à la surface;

    - huiles et matières flottantes qui doivent être complètement éliminées (inesthétiques);

    - acides et alcalis à neutraliser absolument;

    - odeurs dans l'atmosphère dues aux sulfures des tanneries;

    - matières en suspension qui forment des bancs de boue dans les fleuves (obstruction des frayères,...);

    - augmentation de la température qui conduit aussi à l'épuisement de l'oxygène dissous par abaissement de la valeur de saturation.

De plus chaque branche industrielle produit des effluents bien caractéristiques. Nous allons en détailler la composition pour diverses industries: Conserveries, Laiteries, Viandes, Raffineries, Papeteries, Tanneries, Textile, Aciéries. Cette série de données n'est pas exhaustive. Son but est de fournir quelques ordres de grandeurs pour fixer les idées.

Conserveries:

    Les rejets sont caractérisés par d'importants taux de matière organique (MO) et de matière en suspensio (MES).
    On peut ainsi mesurer entre 0.12 et 0.48 kg de MO/jour/casier sachant qu'un casier correspond à 5.5 kg de friut ou légume traités. Dans ce type d'industrie le rejet provient de toutes les étapes du conditionnement: lavage, triage, tranchage, refroidissement des boîtes, lavage des appareils et des ateliers.

DBO 5

mg/l

MES

mg/l

pommes

1680-5530

300-600

ananas

26

-

carottes

520-3030

1830

tomates

180-4000

140-2000

    Ces quantités sont énormes si l'eau réceptrice doit servir à fabriquer de l'eau potable.

Laiterie:

    Composition des effluents en kg pour 100 kg de lait brut utilisé. On notera des quantités de matière organique 50 fois inférieures à celles des conserveries.

DBO

kg/100 kg

Beurre 0.34-1.68
Fromage 0.45-3.0
Lait 0.05-0.26

Viandes:

    L'amélioration des techniques permet aussi de réduire la charge des effluents. Ainsi, dans l'industrie de la viande, la simple récupération du sang (technique classique) permet de réduire la quantité de DBO rejetée par rapport aux techniques plus anciennes. Dans le technique "moderne", les entrailles sont aussi conservées.

Technique DBO

kg/ 100kg

ancienne 20.2
classique 14.4
moderne 11.3

Raffineries:

    En g de constituant par mètre cube de pétrole brut utilisé.

Technique DBO

g/m3

Phénol

g/m3

Sulfure

g/m3

ancienne 1138 85.5 28.3
classique 286 28.3 8
moderne 143 14.5 8

Papeteries:

Le débit d'effluent est important et très chargé. Actuellement, on peut constater une amélioration grâce à l'utilisation moins systématique des dérivés chlorés.

Type d'installation débit

m3/t

DBO

kg/t

MES

kg/t

Kraft:

    - ancien

    - classique

    - nouveau

460

190

105

100

60

45

100

85

45

Sulfite:

    - ancien

    - classique

    - nouveau

390

230

125

250

165

50

60

50

25

Voici un tableau qui détaille les rejets à chaque étape de la fabrication du papier. Il en ressort par exemple que l'étape du blanchiment fourni 42 % du débit rejeté (c'est la plus consommatrice d'eau).

Intrants

étape de la

fabrication

effluent

débit (%)

DBO

MES

Grumes

préparation du bois

écorce

sève

6.2

0.4

3.8

Liqueurs de digestion

fabrication de la pâte

fuites liqueurs

boues de chaux

16.8

44.6

5.8

Eaux blanches

lavage

liqueur noire diluée

7.3

17.0

28.8

Décolorants

blanchiment

couleurs,

chlore

MO

42.0

17.0

3.8

Colorants

fabrication du papier

fibres

additifs

27.4

21.2

57.6

Tanneries:

    débit d'effluent: 114 l/100 kg de peaux

    DBO: 8.8 kg/100kg

    MES: 21 kg/100kg

Textile:

    Valeurs pour 1000 kg de tissu produit.

débit

litres

DBO

kg

MES

kg

salinité

kg

Laine

    - ancienne

    - clasique

    - moderne

614

525

516

450

300

50

-

-

-

-

-

-

Coton 416 170 80 245
Synthétique

    - nylon

    - polyester

100-150

67-133

35-55

120-250

20-40

30-160

20-300

30-600

Aciéries:

Voici un exemple où l'on découvre que les nouvelles installations ne sont pas forcément les moins polluantes...

type d'installation MES

kg/t

phénols

kg/t

émulsions

kg/t

cyanure

kg/t

ancienne 52 0.035 0.161 0.015
classique 63 0.032 0.207 0.014
moderne 92 0.032 0.58 0.015

1.3 Les techniques de traitement des effluents

Les techniques de dépollution des effluents industriels sont proches de celles employées dans les stations d'épuration (décantation, floculation,...). Seules peuvent changer les conditions d'utilisation, les effluents industriels étant généralement très chargés, d'autant que la qualité des eaux épurées est néanmoins moindre que celle requise pour les station de traitement de l'eau potable par exemple.

Le choix d'un procédé de traitement ou de la combinaison de plusieurs procédés dépendra :

    - des caractéristiques de l'eau résiduaire;

    - de la qualité requise pour l'effluent;

    - du coût et de la disponibilité des terrains;

    - du futur surclassement des normes de rejets (anticipation sur la règlementation).

Description générale de la chaine de traitement

Ensuite, pour adapter le traitement à la nature de l'effluent, on peut utiliser un tableau qui précise les procédés applicables aux traitements d'eaux usées en fonction des polluants dominants:

polluant

procédé

DBO

MES

DCO, COT

Azote

Phosphore

Métaux lourds

MO dissoute

procédé biologique aérobie (boues activées, lagunes aérées,...)
procédé biologique anaérobie, injection en nappe profonde

décantation, flottation, criblage

adsorption sur charbon

digestion statique, décomposition ammoniacale, nitrification, dénitrification

précipitaiton à la chaux et aux sels de fer ou d'alumine

échange d'ions, précipitation chimique

échange d'ions, osmose inverse, électrodialyse

La décantation: elle permet d'éliminer la matière organique en la faisant décanter dans des bassins prévus à cet effet. On en distingue 2 types:

    - la décantation primaire qui permet d'éliminer de 30 à 35 % de la DBO de l'eau brute rejetée par simple séjour dans un bassin;

    - la décantation secondaire pour se débarrasser des particules à activité biologique qu'il faut généralement faire floculer avant qu'elles puissent décanter elles aussi. Il y a plusieurs procédés dont: le lagunage (auto-épuration sous l'action du soleil pendant de longs temps de séjour), les fossés d'adaptation, les filtres biologiques (lits bactériens) et les boues activées.

Certains procédés sont peu propices à une installation industrielle. Ainsi le lagunage,du fait des longs temps de séjours nécessaires, oblige à créer des lagunes de grandes superficies pour assurer le traitement des effluents qui arrivent en continu (sans compter les nuisances olfactives dues à ce genre de procédé). Les coûts de mise en place mais surtout d'entretien peuvent être assez élevés.

Des exemples de traitements et leur efficacité:

1. L'usine Thann & Mulhouse du Havre fabrique de l'oxyde de titane, fabrication qui générait des problèmes d'environnement (rejets en mer).

"[Elle] a choisi le procédé de neutralisation par du calcaire et de la chaux. L'acide sulfurique libre et les sulfates métalliques sont précipités sous forme de sulfate de calcium (le gypse), qui piège les hydroxydes métalliques. Il y a quinze ans, l'usine rejetait 2.4 tonnes d'ions sulfate par tonne d'oxyde de titane. Aujourd'hui, elle en rejette moitié moins, l'objectif étant 0.8 tonne au 1er juillet 1994.

Source: Références Inéris n° 11 - Février 1994

2. Le recyclage de l'eau

Dans les raffineries, l'eau est essentiellement utilisée comme eau de refroidissement (90 %). La recycler réduit les appoints d'eau fraiche de 90 %...Le gaspillage évité est considérable.

Le taux de recyclage est défini par 100*(circulation totale - eau d'appoint) / (circulation d'appoint) avec circulation totale: volume d'eau déplacé en 24 h pour les besoins de la production et eau d'appoint: volume d'eau fourni à l'usine en 24 h pour compenser les pertes (évaporation, rejets).

Le problème reste de sensibiliser els industriels à cette technique: pour la sidérurgie, le taux de recyclage peut atteindre 95 % or en France il vaut 45 % en moyenne...

3. Les carrières

Les carrières sont grosses consommatrices d'eau pour le lavage des matériaux d'extraction. Les eaux résiduaires sont très chargées en matières en suspension et la décantation permet de les clarifier avant le rejet. Une étude comparative est effectuée en analysant des prélèvements effectués en divers endroits du circuit.

schéma (1)

L'idéal est alors de recycler l'eau traitée au lieu de la rejeter...

4. Les papeteries

L'épuration avec des amines permet de réduire considérablement la charge des effluents de papeteries:

DBO: - 50 %

DCO: - 70%

Coloration: - 90 %

Suppression des mousses

Un schéma (2) en explique le principe.

5. Les conserveries

La concentration des rejets peut être diminuée en éliminant les matières sèches (pulpes, épluchures, etc...) par bande transporteuse plutôt que par les caniveaux.
L'efficacité des traitements d'épuration est néanmoins importante. Voici un tableau récapitulant la réduction de la pollution en % pour chaque type de procédé:

procédé DBO

eau de surface

MES

eau de surface

criblage (maille 20-40) 0-10 56-80
sédimentation 10-30 50-80
flotation 10-30 50-80
précipitation chimique 39-89 70-90
boues activées 59-97 90-95
ruissellement 36-99 85-90
fermentation anaérobie 40-95 -
lagunage 83-99 50-99
aspersion 100 100
filtration sur sable 15-85 100

6. Textile

Procédés de réduction des effluents (%)

Echaudage de la laine

Lavage de la laine

Désencollage du coton

Nettoyage continu du coton

Mercerisation du coton

Teinture du coton

12

96

80

70

20

60

80

substitution de détergents synthétiques aux savons

emploi de solvants

substitution de détergents synthétiques aux savons

substitution de CMC (carboxyméthylcellulose) de Sodium

emploi de moins de Na OH

récupération de Na OH

utilisation de détergents synthétiques dans le lavage après teinture

7. D'autres méthodes existent: récupération des huiles usées avant le nettoyage des ateliers à grandes eaux, maîtrise des températures, condensation des eaux acides,...

De nouvelles initiatives

Sous l'impulsion des industriels qui ne peuvent se payer les services prohibitifs et parfois inadaptés des traiteurs d'eaux, une nouvelle approche pointe.

Il s'agit de séparer les rejets au lieu de les traiter ensemble, ce qui nécessite des techniques extrêmement couteuses. En théorie, chaque atelier, qui produit des effluents connus et spécifiques, serait relié à un centre de traitement adapté. Les coûts sont réduits (ce n'est plus le rouleau compresseur pour écraser la fourmi...) et la valorisation des sous-produits est facilitée.

1.4 Un nouveau système de management à envisager

Méthodes

Les eaux résiduaires industrielles ne sont pas un simple problème d'écoulement d'un effluent dans un cours d'eau. Elles nécessitent leur prise en compte à tout les niveaux de l'activité industrielle. Pour tous les industriels souhaitant obtenir une certification environnementale, la mise en place d'un SME signifiera entre autre la mise en adéquation des installations avec les normes de rejet. Plusieurs étapes apparaissent:

    - Localiser TOUTES les sources de pollutions en les analysant (constituants, concentrations, origines);

    - Evaluer les possibilités de réemploi de l'eau (modification des process en circuit fermé, détection des fuites,...), c'est-à-dire diminuer le volume d'effluent;

    - Récupérer les produits nuisibles pour l'environnement via des processus d'épuration en fin de chaine, c'est-à-dire diminuer la concentration de l'effluent.

Dans le cadre de la présente étude, les 2 premiers points ne sont pas détaillés car ils relèvent de connaissance fines en génie industriel (et surtout il faudrait définir un site réel et précis pour le faire).

On peut néanmoins citer quelques modifications de process conduisant à des économies:

    - pulvérisation sous haute pression (plus faibles débits des jets de lavage);

    - recirculation des eaux de refroidissement;

    - choix de matières premières plus adéquates (beurres moins liquides: moins de fuites, etc...).

Un management repensé

Cette démarche induit une modification et parfois une refonte en profondeur du système de production. Il est nécessaire, afin de gérer au mieux ces étapes ainsi que les ressources dont on dispose,de mettre en place une nouvelle forme de management qui tiennent compte de l'impact environnemental de l'installation.

De nouvelles méthodes voient ainsi le jour. L'une d'entre elle consiste à sensibiliser les employés sur les gaspillages et les fuites tout au long de la chaine de production.Ils sont en effet les mieux placés pour analyser les causes de disfonctionnement car ils y sont confrontés tous les jours. De plus ils possèdent un sens pratique hors du commun. Il s'agit ni plus ni moins "d'Etats Généraux" à l'échelle de l'entreprise, d'où les suggestions les plus sensées mais autrefois négligées qui peuvent se concrétiser.

Le fait de les responsabiliser en leur demandant les solutions qu'ils préconisent (souvent très lucides) d'une part les stimule fortement et d'autre part permet de diminuer les rejets parfois de moitié. Cette solution est une véritable éducation du personnel et elle conduit à une gestion cohérente de la ressource, au bien être et à l'émulation des personnes. En ce sens il s'agit bel et bien d'un management innovant.

Aspects économiques

1. Il faut souligner le coût de telles mesures, tout en sachant que les retombées financières peuvent être conséquentes. L'image de marque est améliorée aux yeux du consommateur (si celui-ci est bien informé de la signification des certifications...). De plus l'amélioration du système de production peut provoquer de substantielles économies (moins de pertes de matières premières, recyclages et réutilisation des additifs en excès au lieu de les éliminer directement). Enfin le bien-être occasionné pour les employés peut-être appréciable, tant physiquement (fuites=danger potentiel, meilleur suivi du matériel) que psychologiquement (travailler dans une entreprise qui s'efforce de prendre en compte l'environnement est toujours valorisant voire objet de fierté!).

2. L'analyse économique repense à l'heure actuelle l'action du polluant. Il est maintenant acquis que la production agit de façon négative directement sur le bien-être des consommateurs par la pollution. Ce facteur, intégré dans le cycle économique de la production, devient déterminant. En effet le bien-être du consommateur dicte son comportement et toute diminution de ce bie-être est préjudiciable pour l'industriel.

Les réponses apportées sont d'une part l'instauration de normes de pollution, mais aussi d'une politique "pollueur = payeur". Ces politiques se heurtent à la "définition imprécise des droits de propriété sur l'environnement et quant à l'usage des biens". Ainsi il était "commode de rendre responsable la partie qui pouvait le mieux identifier et contrôler la source de pollution, c'est-à-dire le pollueur".

Cette analyse comporte intrinsèquement des limites, de part sa conception essentiellement économiste des processus. D'abord, "la nécessité d'intervenir est liée au souci de l'efficience économique et seulement en second lieu (...) à la prise en compte des baisses de bien-être provoquées par la pollution. (...) Ensuite, l'objectif d'une telle intervention doit être l'établissement des quantités de production optimales mais non pas l'éradication de la pollution."

IL est donc clair que la protection de l'environnement n'est pour l'industriel qu'un paramètre économique à optimiser; ce n'est pas une notion abstraite et métaphysique qui doit faire oublier les objectifs et les contraintes du marché.

Source: La pisciculture française - n° 76