Gestion des eaux usées industrielles

Assurer la conformité des effluents environnementaux avec des instruments fiables et rentables

Limites d'effluents

Les agences de réglementation environnementale du monde entier ont établi des limites d'effluents pour des classes de substances définies qui peuvent être présentes dans les eaux usées en fonction de leur origine. Outre les substances organiques qui provoquent un appauvrissement problématique de l'oxygène dans les eaux réceptrices, l'azote et le phosphore doivent être étroitement contrôlés car ils sont la principale cause de la croissance excessive des algues. Dans les eaux usées industrielles, d'autres paramètres comme les métaux lourds, les composants chimiques définis ou simplement la couleur de l'effluent doivent également être étroitement surveillés, en fonction de la nature et de l'origine spécifiques des eaux usées.

La surveillance en temps réel de la teneur en DBO des flux d'eaux usées permet à la station de réduire les coûts de traitement municipaux, d'augmenter l'efficacité des processus et de réduire les frais d'exploitation.

Carbone organique

Le paramètre le plus important est cependant la quantité de carbone organique présent dans les eaux usées. Traditionnellement, cette quantité est déterminée par la mesure de la demande biochimique en oxygène (DBO), qui est une mesure de la quantité de substances biologiquement dégradables dans les eaux usées. Ces substances sont décomposées par les micro-organismes ; par conséquent, la demande en oxygène est mesurée en termes d'oxygène consommé par les micro-organismes sur une période de cinq jours (DBO5) ou de sept jours (DBO7). Aux États-Unis, l'Agence de protection de l'environnement (EPA), qui établit des lignes directrices comme l'exige la loi fédérale sur le contrôle de la pollution de l'eau, utilise les niveaux de DBO pour mesurer la force des effluents d'une installation industrielle. Il incombe au programme de traitement des eaux usées d'une usine de contrôler efficacement la teneur en DBO de ses eaux usées avant de les envoyer à l'égout.

Comment mesurer la charge en carbone en temps réel ?

Bien que la surveillance de la DBO soit la méthode qui reflète le plus fidèlement la réalité biologique, ce paramètre ne peut pas être utilisé comme indicateur en temps réel pour contrôler les flux d'eaux usées en raison de son long délai d'exécution de cinq ou sept jours. Par conséquent, d'autres paramètres pouvant être mesurés en temps réel et reflétant la charge de carbone organique doivent être utilisés à des fins de contrôle. En fonction de la nature de la charge organique, différents capteurs peuvent être utilisés. Si la charge organique se présente sous la forme de solides non dissous ou d'une suspension (par exemple, les produits laitiers), elle peut être détectée et mesurée à l'aide des capteurs à infrarouge proche (NIR) d'Optek AS16-N, AF16-N ou Compteur de turbidité TF16-N. Les matières organiques dissoutes sont classiquement réfléchies par le coefficient d'absorption spectrale (CAS) mesuré à 254 nm, à l'aide d'un capteur UV tel que le AF45.

Clarificateur final dans une installation de traitement des eaux usées

Sources de carbone organique dans les processus industriels

Des niveaux élevés de carbone organique sont généralement un indicateur direct des pertes de produits au cours de la production. Outre les équipements endommagés comme les échangeurs de chaleur cassés où le produit peut s'écouler dans l'eau de refroidissement, les processus de nettoyage et de stérilisation (CIP/SIP) insuffisamment contrôlés et la détection sous-optimale de l'interface produit sont la principale raison des pertes de produit et des charges organiques élevées dans le flux d'eaux usées qui en résulte.

Détection de l'interface du produit

Pour contrôler étroitement la manipulation des produits, une détection fiable du produit est nécessaire. La possibilité de différencier les produits et l'eau utilisée pour les déplacer directement minimise la quantité de produit qui est rejetée dans le flux de déchets. En fonction de la nature physico-chimique du produit, différents capteurs peuvent être appliqués. Dans les applications laitières, des capteurs de turbidité comme le AS16-N ou le AF16-N peuvent être utilisés, tandis que dans l'industrie des boissons, ce sont surtout des capteurs de couleur comme le AF26 ou le AF16-F qui sont utilisés.

Grâce à un sesnor en ligne, les transitions entre les produits peuvent être vues en temps réel, ce qui permet aux opérateurs d'économiser l'eau et le produit.

Contrôle du nettoyage en place (CIP) et de la stérilisation en place (SIP)

Outre la réalisation des objectifs principaux des procédés CIP/SIP tels que le nettoyage et la stérilisation, une surveillance adéquate de ces procédés présente plusieurs avantages, tels que la réduction de la consommation d'énergie, d'eau et d'agents de nettoyage. La quantité de résidus et de débris dans le flux d'eau de nettoyage peut être surveillée à l'aide d'un capteur de turbidité comme le TF16-N pour éviter un nettoyage excessif. Dans le cas où des agents acides ou caustiques sont utilisés pour le nettoyage et/ou la stérilisation, un capteur de conductivité à large gamme fiable comme le ACS60 ou ACF60 peut être utilisé pour déterminer la concentration du produit de nettoyage jusqu'au niveau de conductivité de l'eau ultra-pure utilisée pour le rinçage ultérieur du système. Ce faisant, les solutions d'agents suffisamment propres peuvent être recyclées et la quantité d'eau pure pour le nettoyage est également réduite au minimum. La réduction de l'utilisation des agents de nettoyage permet non seulement de diminuer leur consommation, mais aussi de réduire la charge des agents de nettoyage envoyés dans le flux d'eaux usées. L'excès d'agents de nettoyage peut avoir un impact négatif sur le processus de traitement des eaux usées car leurs propriétés biocides ou les valeurs extrêmes du pH réduisent la population microbienne dans le traitement biologique.

Des capteurs en ligne surveillent et contrôlent le processus de NEP afin d'optimiser la chaleur, les agents de nettoyage et la consommation d'eau.

Surveillance des couleurs

Alors que la surveillance de la couleur de l'eau brute à des fins industrielles ou d'eau potable est relativement courante, surtout lorsqu'une source d'eau naturelle est utilisée, la surveillance de la couleur des effluents des stations d'épuration est généralement limitée aux industries "à forte intensité de couleur" comme les usines de fabrication de textile ou de cuir. Pour garantir la qualité des eaux usées des effluents incolores, les capteurs d'absorption VIS AF16-F ou AF26 peuvent être utilisés pour la surveillance des couleurs en temps réel.

Avantages de la surveillance

Si les avantages de la réduction des pertes de produits sont évidents, la description des avantages du contrôle de la charge organique dans le flux d'effluents doit être plus différenciée. Dans le cas où la station d'épuration possède sa propre installation de traitement des eaux usées, la charge mesurée peut être utilisée pour contrôler directement les paramètres de traitement tels que l'intensité de l'aération. Dans le cas où les eaux usées industrielles sont traitées dans une station d'épuration municipale, celle-ci utilisera généralement les charges de carbone organique pour déterminer les charges des utilisateurs industriels de ses installations de traitement des eaux usées. En outre, il existe des limites de charge que l'installation industrielle est autorisée à rejeter à un moment donné pour éviter de surcharger la station d'épuration. Le non-respect de ces limites peut entraîner des pénalités importantes. Comme aucun réactif n'est nécessaire pour l'analyse, le coût total de possession des capteurs mentionnés ci-dessus est très faible, ce qui permet une courte période de retour sur investissement basée sur la réduction des pertes de produits et de la consommation d'eau.