Réutilisation des effluents industriels : ce n est pas la technologie qui bloque...

(1)

(2)

43

N°440 L’EAU, L’INDUSTRIE, LES NUISANCES www.revue-ein.com

LE THÈME DU MOIS

Réutilisation des effluents industriels : ce n’est pas la technologie qui bloque...

Par Patrick Philipon

La réutilisation des effluents industriels traités fait son chemin…

surtout hors de France. Les technologies sont disponibles, le reste est question de contexte réglementaire et/ou économique.

Voire de vision.

R

écupérer et traiter les effluents industriels pour réinjecter l’eau dans le process, ou au moins la réutiliser d’une manière ou d’une autre… L’idée est séduisante, les technologies nécessaires existent mais la demande suit-elle ? La plupart des acteurs soulignent une forte pro- gression dans le monde ou en Europe du Sud, notamment en Espagne où les contraintes de stress hydriques sont his- toriques. Reste qu'en France l’évolution est plus lente. La réutilisation de l’eau

usée se heurte encore dans ce pays à certains obstacles réglementaires et à la force des habitudes. L’importante dispo- nibilité en eau - bien que des tensions se fassent aujourd’hui sentir sur les usages - n’incite pas non plus aux économies.

« Les industriels sont très demandeurs dans le Nord de l’Europe mais encore peu en France. La question du recyclage sur- git surtout lorsque la DREAL veut limiter le prélèvement dans le milieu », explique Laurent Moncho, responsable commercial France de Waterleau. Il existe Abstract

REUSE OF INDUSTRIAL EFFLUENTS: TECHNOLOGY IS NOT THE

STUMBLING BLOCK...

The reuse of treated industrial effluent is carving out a path for itself…especially outside France. The technology is there, and the rest is all about the regulatory/economic situation. There may even be some vision in the mix.

ARTICLE INTÉRACTIF

Acqua®. ecologie installe en France les technologies de l’Américain Biomicrobics, dont le réacteur biologique à membranes BioBarrier ®.

(3)

toutefois une autre source de motiva- tion : la stratégie environnementale de certains grands groupes. Dans le cadre de leur RSE, ou pour des raisons d’image, ils comparent les performances de leurs différents sites, ce qui incite les res- ponsables d’usine à penser au recyclage.

« Un grand nombre d'industriels fran- çais ont reçu une lettre leur demandant une réduction de 30 % du prélèvement d'eau, dans le cadre des arrêtés indi- viduels adressés aux ICPE, tempère Salvador Perez, directeur Chemdoc. La contrepartie est l'ouverture aux possibi- lités de recyclage/reuse, y compris pour des applications historiquement sensibles comme l'agro-alimentaire, avec des aides spécifiques des agences de l'eau. Certes ces incitations sont la résultante des objec- tifs environnementaux européens (dont ODD) mais c'est surtout une réalité sou- vent tangible de stress hydrique mettant en danger la pérennité des installations industrielles. Pour éviter de manquer d'eau dans cinq ans, c'est maintenant qu'il

faut investir et améliorer la résilience de l'industrie au changement climatique ».

En réponse aux textes européens qui définissent le reuse comme la Pour traiter les effluents de STEP de Kervalis, très chargés en matière organique, BWT a installé dans un conteneur une unité d’ultrafiltration suivie d’une désinfection par UV et d'un adoucissement.

LA CARTOGRAPHIE DES FLUX : UN PASSAGE NÉCESSAIRE

Avant même d’adopter une installation de recyclage, il est impé- ratif d’aider l’industriel à économiser l’eau, c’est-à-dire à amé- liorer le rendement de son process.

Les économies comme le recyclage reposent sur une analyse préalable des flux à l’intérieur du site. « Au lieu de tout mélanger dans la STEP et traiter un effluent complexe en sortie, mieux vaut traiter chaque flux à l’origine, dans le process, selon sa pollution et en fonction des besoins » souligne Philippe Schnongs, ingé- nieur procédés chez Waterleau. Sa société propose ce service de cartographie à ses clients. « Nous avons développé un service dédié pour faire cet “audit eau” chez nos clients. Nous passons plusieurs jours à identifier les flux, les qualités en entrée et sortie de chaque poste. Avant même de proposer une ou des solution(s)

de recyclage, cela a l’avantage de détecter les éventuelles pertes » expose pour sa part Santiago Parent.

« L’addition de plusieurs boucles courtes à moindre coût peut abou- tir à une économie substantielle (de 10 à 30 %) de la ressource en eau et ainsi devenir acceptable économiquement pour l’industriel, précise Antea Group. Pour accompagner les industriels dans leur démarche d’économie d’eau, Antea Group réalise un diagnostic complet des consommations en eau d’un site, sur le plan quan- titatif et qualitatif en s’appuyant sur les dispositifs de suivi en place (compteurs, préleveurs automatiques etc…) et en réalisant des mesures complémentaires en continu (de débit sur conduite en charge ou réseau gravitaire, de température, de conductivité etc…) ». Des campagnes de prélèvements (ponctuels, asservis au débit sur 24H) et d’analyses physico-chimiques des différentes qualités d’eaux usées potentiellement réutilisables sont également accomplies. Pour chaque qualité d’eau sont alors envisagées les solutions de réutilisation directes puis indirectes via des stockages et/ou traitements complémentaires. Outre les techniques de traitement des eaux, cela implique de connaître les procédés industriels et les contraintes techniques, économiques et régle- mentaires des différentes activités (agroalimentaire, papeterie, chimie, pharmacie etc…).

Suez Consulting propose également ce type de service, préalable à toute réflexion sur la stratégie de réutilisation de l’eau.

La société Aquassay, spécialisée en efficacité hydrique en industrie, réalise ces cartographies lors de ses intervention de « diagnostic et solutions » et met en plus à la disposition de ses clients sa solution SaaS d’analyse de donnée métier dédiée à l’eau, pour aller vers un jumeau numérique complet de la totalité du parcours de l’eau et disposer ainsi d’un diagnostic permanent.

(4)

(5)

réutilisation des eaux usées pour des usages non nécessairement identiques à ceux d'origine, et le recyclage pour le traitement d'eau en boucle courte sur une même application, il existe classiquement deux grandes voies de réutili- sation. D’une part les “boucles courtes”

de traitement et recirculation d’eau à l’intérieur même de la chaîne de production. Cela permet de traiter des flux bien caractérisés et les rediriger préci- sément. Aquaprox I-Tech a par exemple déjà mis en place une cinquantaine d'installations de recyclage des eaux d'atelier de traitement de surface atteignant des qualités permettant leur réutilisation dans les rinçages les plus exigeants. La

“boucle longue”, pour sa part, consiste à récupérer et traiter en sortie de STEP les effluents issus de l’ensemble de l’usine, pour une réutilisation en général dans les “utilités” du site (chauffage, refroi- dissement, nettoyage, eau pour incen- dies, etc.). Et ce même si, comme le soulignent de nombreux acteurs, des technologies parfaitement opération- nelles permettent d’ores et déjà de réu- tiliser les eaux usées en tête de process.

« La réutilisation des eaux usées traitées ne pose aucun problème dans d’autres pays que la France. BioMicrobics a par exemple conçu une solution en sortie de STEP pour ré-alimenter un site de l’université de Miami, que ce soit pour les douches ou l’eau de boisson » affirme ainsi Romain Salza, co-créateur d’Acqua^®. ecologie, une société spécialisée dans le traitement et la réutilisation sur site qui exploite depuis deux ans en France les technologies du groupe américain BioMicrobics et de sa filiale Scienco/Fast.

« Le cadre réglementaire français, très strict, constitue un frein indéniable pour l’utilisation des solutions de réu- tilisation » estime Dimitri Monot, res- ponsable de l’activité Reuse chez BWT.

Ce que confirme Laurent Moncho :

« la France est un peu à la traîne et les contraintes réglementaires, en particu- lier pour l’eau destinée à la consommation

humaine (EDCH), bloquent des projets dans l’industrie agro-alimentaire. Nous avons pourtant des solutions que nous mettons en œuvre ailleurs en Europe, notamment en Belgique ». Isabelle Duchemin, de Polymem, fait le même constat : « la réutilisation dans le pro- cess progresse pour des secteurs comme la métallurgie ou la pétrochimie, mais

S’ADAPTER AUX VARIATIONS DE QUALITÉ ET DE DÉBIT

Ovive avec son procédé de traitement bioréacteur à membranes dit Biomembrat permet de répondre aux différents projets REUSE en rajoutant un étage membranaire complémentaire derrière l'ultrafiltration de type nanofiltration ou osmose inverse suivant les applications industrielles.

Pour limiter le pompage de l'eau de Garonne, un site papetier dans le sud-ouest a fait appel à Ovive pour la mise en place d'une unité de traitement de type ultrafiltation en membranes fibres creuses sur le rejet d'une station de traitement biologique afin de recycler une partie de l'eau sortie station vers son process.

L'unité conteneurisée modulaire et évolutive permet de passer d'un débit de production d'eau de 30 m³/h à 60 puis 90 m³/h sur le long terme.

Polymem fabrique et commercialise les cassettes IMMEM à membranes Neophil®

supportées pour la réalisation de bioréacteurs à membranes (BRM). L’eau traitée et ici produite par aspiration au travers des membranes immergées.

(6)

47

RÉUTILISATION DES EFFLUENTS INDUSTRIELS : CE N’EST PAS LA TECHNOLOGIE QUI BLOQUE.... LE THÈME DU MOIS

(7)

l’agroalimentaire ne le fait pas et recycle exclusivement vers les utilités ».

« Les choses évoluent très vite depuis deux ans, nuance Salavdor Perez. Nous travail- lons sur plusieurs sujets de recyclage et reuse en industrie alimentaire avec une autorisation administrative pour un usage alimentaire. Par exemple, la réuti- lisation d'eaux usées de sortie de station pour le lavage de légumes en conserverie en Bretagne ou le recyclage des eaux de lavage (NEP) en usine de boissons sucrées.

Ces applications se font dans le cadre des amendements d'arrêté d'exploitation ou d'expérimentation couverte par le dispositif France Expérimentation qui déverrouille les freins administratifs et réglementaires dans un cadre défini et contrôlé ».

Quoi qu’il en soit, tout est technique- ment possible. « Le choix de la technolo- gie dépend de la qualité de l’eau à traiter et de l’objectif de réutilisation. Pour une qualité “cible” moyenne, disons les utilités, un système de clarification/filtration/

ultrafiltration peut suffire. Pour une plus haute qualité, il faudra des étapes additionnelles d’osmose voire d’électro- déionisation. La nature de la pollution orientera vers un pré-traitement biolo- gique ou un procédé physico-chimique » explique ainsi Santiago Parent, responsable marketing chez Veolia.

« Chez Chemdoc, nous construisons des solutions basées sur des membranes céra- mique et organique avec un complément d'électrochimie. Les objectifs de recyclage ou reuse inluent systématiquement une approche salinité qui peut nous amener à déminéraliser initialement l'eau par EDI ou résines échangeuses d’ions en étape finale.

Nous avons appliqué cette logique pour pro- duire de l'eau déminéralisée pour vapeur haute pression dans des applications ZLD de récupération de purge de chaudière en UIOM et dans des applications de récu- pération d'eau de fumée de combustion en centrale biomasse avec de très bons résul- tats », détaille Salvador Perez.

BOUCLES COURTES :

RECYCLER DANS LE PROCESS Le traitement des effluents d’un atelier pour les diriger vers un autre ne pose en général pas de problème réglemen- taire. « Cela a également l’avantage de permettre une politique de petits pas : on peut proposer à un client des solu- tions pour des boucles partielles, plutôt qu’un traitement global en sortie, plus coûteux et pas forcément plus perti- nent » avance Santiago Parent. Veolia intervient par exemple dans des laiteries pour récupérer l’ “eau de vache” (cow water). Lors de la production de lait en

poudre, toute l’eau du lait - soit la quasi-totalité en volume - est classiquement perdue. « Nous proposons des technolo- gies membranaires développées spécia- lement pour cette application » souligne Santiago Parent. Dans le même esprit, Veolia a été approché par un fabricant de chips. « Il y a de l’eau dans la pomme de terre elle-même. Lorsque ce client plonge les tranches dans l’huile de friture, cette eau est vaporisée. Il veut la récupérer » rapporte Santiago Parent.

Chemdoc privilégie prioritairement les boucles courtes. « Elles présentent l'avantage de ne pas encore concerné un "déchet" traité mais surtout elles concentrent généralement une seule pro- blématique (sucres, sels, solides…) pour une seule application, ce qui simplifie la problématique. Les conjonctions des problématiques limitent la performance globale. Par exemple le mélange de sucre avec des sels va imposer des limites de séparation par le jeu des pressions osmo- tiques et même éventuellement rendre un traitement non viable ».

Intervenant sur le même domaine, BWT a adopté une démarche expérimentale pour prendre en compte l’extrême varia- bilité des effluents à traiter. La firme a développé un conteneur modulaire où peuvent s’installer différentes techniques, pour réaliser des études pilote sur site avant le choix définitif.

« L'étape des essais pilote est indispen- sable, en l'absence de modèles fiables et face à l'infini variété de situations, confirme Salvador Perez. Nous disposons de plusieurs conteneurs pour conduire des essais sur site à échelle et délivrer Pour les usines ZLD, comme ce site

minier, Veolia sollicite sa filiale Evaled qui a réalisé cet équipement d’évaporation et récupération des concentrats.

75% D’EAU EN JEU SUR UNE DISTILLERIE

Présent dans l’industrie de la distillerie, Nereus a mis en place en 2020 une unité de recyclage d’eau RECYNOV^®, à partir des vinasses (ou condensats).

En s’appuyant sur la combinaison de membranes céramiques de nanofiltration et de membranes d’osmose inverse, l’eau obtenue désinfectée et purifiée, est prête à être réutilisée.

Les essais réalisés à taille réelle ont démontré la possibilité de récupérer plus de 75 % d’eau, qui peut être réutilisée dans le process de distillation lors de l’imbibition. « Les essais ont été très positifs, et notre client nous a fait confiance pour l’accompagner dans la gestion durable de ses effluents. L’unité est en cours de construction et sera mise en service cette année », se félicite Adrien Cardonna, commercial chez Nereus.

L’unité RECYNOV^® et ses différentes fractions lors d’essais sur une distillerie. De gauche à droite : vinasse brute / vinasse décantée / concentrat NF / Perméat NF / Concentrat OI 1 / Perméat OI 1 / Concentrat OI 2 / Perméat OI 2.

(8)

(9)

des résultats d'étude qui précisent les conditions de faisabilité, les dimen- sionnements, coûts d'investissement et d'exploitation ». Ces pilotes sont adap- tés pour inclure des étapes de précipi- tation, de séparation membranaire de toutes technologies, et de techniques de déminéralisation sélective ou totale.

« En complément des essais, Chemdoc a développé une méthode de prévision des effets de boucle de concentration liées au recyclage. Le circuit est fermé, il y a des effets sur la qualité d'eau avec des concen- tration de certaines espèces indésirables.

La salinité est quasi systématiquement oubliée dans les études avec des cas spec- taculaires d'échecs par oubli du fait que ce que l'on teste, n'est pas conforme à la situation future avec un bouclage. Nous avons développé une modélisation des boucles établies dans l'usine pour pré- dire ces effets et les prendre en compte dans les essais et projections ».

Cette démarche est aussi dévelop- pée chez Aquaprox I-Tech, KWI avec sa société sœur ItN Nanovation, Ovive ou encore chez Salher, qui est historiquement positionnée sur l’industrie laitière. En complément d’essais labo- ratoires préalablement menés lors de phase d’audit, des pilotes composés d’une batterie de membranes ont pour objectif de réaliser des essais dans une très large gamme de configuration possible en fonction des applications visées.

Selon les besoins, le conteneur peut ainsi abriter des technologies membranaires (ultrafiltration, osmose inverse, etc.), des filtres (charbon actif, résine, sable), des unités de désinfection… « Nous instal- lons notre pilote “Plug & Reuse” pendant

2 ou 3 mois pour valider la qualité des eaux produites. Cela permet de lever les freins réglementaires et donne à l’indus- triel une bonne vision des futurs capex et opex de la solution définitive » précise Dimitri Monot.

BWT est très actif auprès de l’industrie sucrière et des distilleries, dont les process sont centrés autour de gros évapo-concentrateurs. Les industriels récupèrent le distillat et, en général, rejettent le condensat. « Nous avons beaucoup travaillé pour développer un procédé capable de traiter ce condensat et le recycler dans le process. Leur pro- blématique : outre les classiques bactéries et DCO, il leur faut éliminer des molé- cules plus petites perturbant la fermenta- tion. Nous avons installé plusieurs de ces

solutions, basées sur l’osmose inverse » affirme Dimitri Monot.

Waterleau intervient également beaucoup auprès de l’industrie agroalimentaire. « Dans ce secteur, étant donné les exigences de potabilité pour la réu- tilisation en tête, la plupart des pro- jets concernent de la réutilisation d’eau pour les utilités. C’est le plus facile et cela représente déjà des gains signifi- catifs en termes de consommation glo- bale d’eau : de 30 à 50 % selon les cas » affirme Philippe Schnongs, ingénieur procédés chez Waterleau. Dans son panel de pilotes industriels, Aquaprox I-Tech dispose aussi de modules d'ozo- nation permettant l'oxydation préalable de molécules indésirables ou diffici- lement biodégradables. Au-delà des

BIO-UV PROPOSE DES DISPOSITIFS À RAYONNEMENT UV-C DANS LA CADRE DE LA REUT EN SORTIE DES STATIONS D’EAUX USÉES ÉPURÉES

« Les premières stations d’épuration d’eaux usées qui ont traité officiellement leurs eaux dans le cadre de la REUT avec des UV sont celles de Bonifacio et de Sperone en Corse (avant celles-ci, les équipements installés l’étaient à titre expérimental et BIO-UV a participé à certains de ces projets) », rappelle Benoit Gillmann, président directeur général. Les appareils choisis pour les stations de Bonifacio et de Sperone sont des modèles type RW de chez BIO-UV. « Pour les eaux d’origine industrielles, le principe techno- logique sur la filière de traitement reste le même. Nous adaptons la taille et la puissance du dispositif à rayonnement en fonction de la qualité de l’eau. Le traitement UV-C permet de garantir une désinfection des eaux ».

A Farm Frites, en Belgique, Waterleau a installé sa solution Bommerang^® de

réutilisation des eaux usées, combinant ultrafiltration, osmose inverse et désinfection.

Les eaux ainsi traitées servent au lavage initial des pommes de terre.

(10)

51

(11)

utilités, il reste à trouver des ressources pour l’eau potable ou l’eau ingrédient, ce qui peut représenter de 20 à 30 % de la consommation d’une usine dans ce secteur. « On perçoit un frémissement en France : des industriels de l'agro-ali- mentaire sont en discussion avec les ARS pour utiliser de l’eau recyclée pour effec- tuer, par exemple, un premier rinçage d'installation. La pollution est alors bien caractérisée » affirme Laurent Moncho.

Acqua^®. ecologie promeut en particulier le Biobarrier^®, un bioréacteur à membrane d'ultrafiltration immergée qui élimine plus de 99 % des polluants (DBO-DCO, MES, bactéries, etc.). En termes de réutilisation, Acqua^®. ecologie se concentre sur des industries comme la brasserie ou la viticulture. « Ces acteurs ont des effluents très chargés en matière organique, où notre système

Biobarrier^® apporte une vraie différence.

Pour les autres secteurs, comme la métal- lurgie, nos solutions ne sont pas meil- leures que le reste du marché » reconnaît Romain Salza. Acqua^®. ecologie a par exemple installé un réacteur Biobarrier^® pour traiter les eaux de vendange et effluents de cave d'un viticulteur. « Il réutilise l’eau traitée pour l’arrosage ou pour abreuver ses animaux » précise Romain Salza. Ces mêmes viticulteurs (surtout en bio) ont aussi des effluents qui contiennent du cuivre provenant de la bouillie bordelaise qu’ils utilisent pour lut- ter contre le mildiou. Le lavage des locaux de préparation et des engins de pulvéri- sation de cette bouillie bordelaise génère des eaux chargées en cuivre impropre à d’autres utilisations que celle de cette pré- paration antifongique. La société Ajelis, qui est engagée dans une réflexion avec

le cluster Innovin de Bordeaux, avance des solutions de traitement de ces eaux par cartouche de filtration ou par nappe de protection.

« Un cimentier nous a également appro- ché, poursuit Romain Salza. Il compte installer un BioBarrier^® (après décan- tation et séparation des huiles et sédi- ments via notre solution BioSTORM^®) pour traiter ses effluents et les réutili- ser pour le lavage de ses véhicules. Nous travaillons aussi avec les laveries et blanchisseries afin de recycler les eaux de lavages et retenir les microparticules de plastiques ».

Autre champ d’intervention d’Acqua^®. ecologie : la réutilisation des eaux des tours aéroréfrigérantes (TAR), ce qui suppose une désinfection, en particulier pour éliminer les éventuelles légio- nelles. La firme propose deux solutions.

La première est une chloration avec un système fabriquant le chlore sur site à partir de saumure. « Notre système fonc- tionne en multipass, c’est-à-dire que la saumure circule plusieurs fois devant la cellule d’électrolyse. Nous consommons ainsi de 50 à 80 fois moins d’énergie que les systèmes classiques, et notre cellule peut fonctionner en continu pendant 5 ans sans remplacement » affirme Romain Salza. La deuxième solution, appelée Danolyte^®, repose sur un générateur d'acide hypochloreux. Ce dernier, un désinfectant de niveau hospitalier cent fois plus efficace que l'eau de Javel, a l'avantage de ne pas générer de chlo- ramines. Il est compatible avec les sur- faces en contact alimentaire comme avec l’abreuvement du bétail. « Nous l’utilisons aussi en sortie de STEP pour

ANTICIPER L’ENCRASSEMENT DES MEMBRANES

Adiquimica développe des solutions durables pour prévenir la for- mation d’incrustations et effectuer des nettoyages chimiques des systèmes de membranes. Dans les installations de réutilisation des effluents industriels, un traitement spécifique et personnalisé est conçu pour chaque type d’eau, dans le but de prévenir la conta- mination des membranes et de réduire les problèmes opération- nels associés. Afin de sélectionner le meilleur séquestrant et de déterminer la dose, Adiquimica a développé son propre logiciel, qui depuis plus de 20 ans permet d’optimiser le fonctionnement des stations d’osmose inverse en maximisant leur conversion et en minimisant les coûts d’exploitation et l'impact environnemen- tal. Par ailleurs, l’utilisation de nettoyants spécifiques pour les membranes osmose inverse, ultrafiltration et microfiltration permet d’obtenir un rapport coût/efficacité très compétitif.

Actibio développe une forte expérience dans le traitement et le recyclage des effluents industriels. La société d’ingénierie réalise des installations zéro rejet permettant de recycler jusqu'à 95 % des eaux.

(12)

(13)

la réutilisation de l’eau, par exemple en Afrique du Sud. En France, nous allons installer un système Danolyte^® en sor- tie de STEP d'un gros élevage caprin et de centres équestres, pour une réutilisa- tion sur place de l'eau traitée » indique Romain Salza.

En termes d'applications concrètes et innovantes, Chemdoc se positionne en société pionnière pour la réutilisation des eaux industrielles avec sa gamme de solutions R-Oasys et Regecycle.

Parmi les applications emblématiques : le recyclage des saumures de régéné- ration d'adoucisseurs, les concentrats d'osmose et rejets adoucisseurs avec un rendement hydraulique > 99 % en UIOM et toujours > 90 %, ou encore la récupé- ration des matières valorisables et d'eau (par exemple sucres) pour la valorisation en méthanisation ou phosphate d'ammonium comme engrais.

De son côté, Dupont Water Solutions avance la membrane FilmTec^™ Fortilife^™ CR100 qui est basée sur l’une des technologies de résistance à l’encrassement les plus avancées de l’industrie. Grâce à sa technologie antifouling avan- cée, la solution facilite particulière- ment les procédures de nettoyage en place (NEP) des équipements dont les contraintes hygiéniques sont notamment sévères dans les filières comme la boisson, les laiteries/fromageries ou

encore les produits infantiles pour ne citer qu’elles.

Également dans le traitement des eaux usées de l’usine d’Arcelor Mittal à Vanderbijlpark en Afrique du Sud, les membranes FilmTec^™ Fortilife^™ CR100 ont prouvé leurs avantages. Elles ont permis d’obtenir des taux de récupéra- tion élevés et de réduire les fréquences de nettoyage, avec des économies réa- lisées équivalent à 160$/membrane/an.

Polymem propose toujours ses solutions à base de membrane Neophil^® et de modules Gigamem^®. Elles ont par exemple été installées dans l'usine luxembourgeoise de Circuit Foil, un producteur de fines plaques de cuivre pour la microélectronique. L'eau de trempage des plaques, chargée en métaux et autres petites molécules dis- soutes (dont de l’antimoine), est traitée en sortie de process et ré-utilisée pour la même chose. « Ils avaient déjà une boucle de recirculation à base d’osmose inverse mais se heurtaient à des pro- blèmes de colmatage. La température de leurs bains (35-37 °C) est en effet idéale pour la croissance bactérienne… Nous sommes donc venus compléter l’installa- tion avec une ultrafiltration en amont de l’osmose. Un pilote a été installé pendant quelques mois en 2014 et l’installation défi- nitive - deux modules Gigamem UF 240 - a démarré en 2015. Les membranes ori- ginelles ont depuis été remplacées par des Neophil^® offrant une hydrophilie durable et plus élevée ainsi qu’une rétention durable des microorganismes » se souvient Isabelle Duchemin. Circuit Foil, qui a décidé de doubler sa capacité de traitement début 2021, a de nouveau fait appel à Polymem. « Leur site est déjà tellement encombré que la nouvelle unité de trai- tement est installée dans un conteneur » précise Isabelle Duchemin.

En 2020, le pétrochimiste italien ENI a également utilisé des membranes Polymem, cette fois-ci mises en œuvre par l’équipementier Idroservice. Il s’agit de récupérer les effluents de la raffinerie de Massafra pour les réutiliser sur le site. « Leur principal problème est d’éliminer le bore, ce qui nécessite une osmose inverse. Craignant des problèmes de colmatage, ils ont choisi un prétraite- ment par ultrafiltration. Au total, ils ont installé trois unités Gigamem UF 80G, suivies d’une osmose en double passe.

Le tout a démarré fin 2020 » rapporte Isabelle Duchemin.

LA RÉUTILISATION DES EFFLUENTS DE STEP

On a là affaire au résultat du traitement final des effluents du site, tous flux confondus. Un mélange difficile à carac- tériser et traiter et dont la réutilisation se heurte, tout au moins en France, à de sérieux obstacles réglementaires et psy- chologiques. Il n’empêche que les techniques sont là. BWT intervient dans ce domaine, par exemple auprès de Kervalis Armor (Trémorel, Côtes d’Armor). Cette société spécialisée dans la valorisation des sous-produits animaux issus des abattoirs du Grand Ouest produit des effluents chargés en matière organique, même après passage par la STEP du site.

Voulant augmenter sa production, elle a récemment fait appel à BWT pour traiter ses effluents que la STEP municipale ne pouvait plus absorber. BWT a installé une solution comprenant une ultrafiltration, une désinfection par UV et un adoucissement (par des adoucisseurs).

« Il s’agissait d’apporter des eaux accep- tables pour la réutilisation sur les utilités du site (désodorisation, lavage, refroidis- sement), sans tartre et sans risque infec- tieux pour les employés » affirme Dimitri Monot. Pour des raisons d’encombre- ment du site, BWT a installé l’ensemble dans un conteneur de 20 pieds qui recycle 50 m³ d’effluents par jour.

En Belgique, Aquaprox Aaqua a réalisé sa première unité de recyclage des eaux en 2015 dans un abattoir de bovins. 70%

de cette eau recyclée est utilisée comme eau potable pour l’abattoir. Aquaprox Aaqua brasse une bière avec l’eau recyclée de cette installation. Cette bière a été baptisée « Toreau », une combinaison de

« Toro » (taureau en espagnol) et « Eau

», en référence à l’eau recyclée utilisée comme ingrédient principal de la bière.

Cohin Environnement réalise des essais pilotes sur effluents industriels avec filière de traitement suivante : dépotage effluent dans fosse tampon/

écrémage et déshuilage/

neutralisation et préparation effluent/

traitement par électrocoagulation/

séparation par flottation/traitement de finition sur charbon actif.

(14)

(15)

Waterleau a pour sa part déjà franchi la barrière réglementaire… hors de France. Ainsi pour une société belge produisant des frites surgelées. Le lavage des pommes de terre arrivant à l’usine se fait avec des eaux recyclées provenant du traitement des effluents de la STEP. « L’installation comprend une osmose inverse puis une désinfection de précaution » précise Philippe Schnongs.

En sortie de STEP, Waterleau propose en général sa solution Boomerang^®, qui comprend une ultrafiltration suppri- mant les MS, les colloïdes et une bonne part des bactéries et virus, suivie d’une osmose inverse se chargeant du reste.

« En fonction des besoins, nous proposons une osmose “standard” ou notre technolo- gie propriétaire qui donne des rendement plus élevés » explique Philippe Schnongs.

Vient ensuite une désinfection par UV ou chloration. Hormis les membranes elles- mêmes, Waterleau construit ses solutions de A à Z dans ses ateliers (un en Belgique pour l’Europe et un aux États- Unis). « Un des grands enjeux des sys- tèmes associant ultrafiltration et osmose inverse est de synchroniser deux machines ayant des modes de fonctionnement très différents. C’est un de nos savoir-faire, et nous avons développé un automate pour cela. Le résultat est transparent pour le client » affirme Laurent Moncho. Outre la friterie, Waterleau est intervenu dans l’industrie laitière et les brasseries. « Ces secteurs génèrent des effluents très char- gés en matières organiques, ce qui expose les membranes à un risque d’encrasse- ment. Nous savons concevoir des solutions

membranaires permettant malgré cela de produire de l’eau en continu » affirme Philippe Schnongs.

Chemdoc a mis en place un système de production d'eau déminéralisée en collaboration avec Kurita pour le compte de Dalkia, qui permet la production de 10 m³/h d'eau déminéralisée de qua- lité turbine à partir des condensats de combustion de la biomasse. La combustion produit de grands volumes d'eau qui ne sont pas exploités. L'installation COGECAB tourne essentiellement avec une eau provenant de la combustion de la biomasse végétale. Le procédé com- bine des techniques de filtration, l'osmose inverse et l'échange d'ions.

Avec Sirops Monin, le CRITT INSA Toulouse et l'Office international de l'Eau, Chemdoc Water Technologies a déposé un dossier européen LIFE visant à disséminer une technologie innovante de valorisation des sucres et sels issus des effluents de l'usine de Bourges. Avec cette technologie, les saumures, bains de NEP et sucre des pousses des pro- ductions seront entièrement recyclés.

L'usine fonctionnera en ZLD avec une valorisation énergétique par méthani- sation du sucre, conformément à l'objectif de la direction du groupe Monon qui ne veut plus voir sortir un litre d'eau usée à la station de la collectivité. « EDF Golfech a testé de son côté la technologie R-Oasys avec un pilote mis en place à la centrale nucléaire de Golfech, à la suite du concours d'innovation EDF Pulse. Nous y avons produit de l'eau pure à 18 Mohms/

cm avec un rendement de production de

90 % et des possibilités de récupération des composés chimiques actifs (amines, ammonium, phosphate…) et éviter ainsi le rejet de 100.000 m³/an dans la Garonne », résume Salvador Perez.

Notons à ce propos qu’il existe STEP et STEP. Si l’industriel dispose d’une STEP classique par boues activées, il faut installer en aval une unité d’ultrafiltration avant d’“attaquer” l’osmose inverse. « C’est beaucoup plus facile chez ceux qui dis- posent d’un réacteur biologique membra- naire (BRM) puisque l’ultrafiltration est déjà intégrée dans la STEP : il suffit alors d’ajouter l’osmose et l’éventuelle désinfec- tion » explique Philippe Schnongs.

Un avantage que confirme Isabelle Duchemin. Polymem propose en effet aujourd’hui un BRM basé sur ses membranes d'ultrafiltration Neophil^® supportées. « L’eau sortant du traitement biologique est déjà ultrafiltrée donc réu- tilisable ou traitable par osmose, selon les besoins. Le résultat est le même qu’avec des Gigamem^® fonctionnant en pression, mais ici, l’eau traitée est produite par aspiration au travers de la membrane d’ultrafiltration immergée dans le bio- réacteur » précise Isabelle Duchemin.

Suez – tout comme Veolia d’ailleurs – intervient également en sortie de STEP industrielle. Suez Water Technologies

& Solutions (WTS) vient par exemple de réaliser une très importante installation à Ufa (Russie), dans une raffinerie du groupe pétrochimique Bashneft.

Les effluents sont d’abord traités par un bioréacteur à membrane ZeeWeed^® pour éliminer la matière organique, puis passent par une électrodialyse. « C’est un procédé robuste et qui supporte mieux les restes de matière organique que l’osmose inverse. D’ailleurs nous avions installé deux pilotes en parallèle pour compa- rer ces traitements, et Bashneft a finale- ment retenu l’électrodialyse » se souvient Bertrand Garnier, responsable de la R&D applicative chez WTS. Le système complet traite 84.000 m³ d’effluents par jour et produit une eau prête à tous types de réutilisation. « En France, notre technologie de BRM peut constituer une première étape pour un industriel qui envisage de se tourner à terme vers la réutilisation » ajoute Bertrand Garnier.

ZERO LIQUID DISCHARGE : LE GRAAL ?

Dans certaines situations, des industriels poussent la logique à l’extrême Unité pilote membranaire et EDI développée par CHEMDOC pour la production d'eau

déminéralisée ultrapure à partir de rejets chimiques industriels.

(16)

(17)

pour tendre vers les “usines sèches”

ou le ZLD (zero liquid discharge). Une option coûteuse et complexe mais, là encore, technologiquement réalisable.

Cela implique de re-traiter, entre autres, les concentrats d’osmose. Pourquoi s’y lancer ? Tout d’abord parce que, dans certaines régions comme par exemple le Moyen Orient, le stress hydrique ne laisse pas le choix : chaque m³ d’eau compte. D’autant plus que certains de ces pays commencent à réglementer le rejet des concentrats d’osmose, très fortement chargés en sels et suscep- tibles d’altérer les milieux récepteurs.

Les industriels peuvent aussi s’inscrire volontairement dans une démarche vertueuse. Avec un bémol : ces procé- dés sont coûteux en énergie. « L’usine

“sèche”» se conçoit dans une démarche globale, où l’on veut également récu- pérer le plus d’énergie possible sur le site, sous forme de biogaz ou de récu- pération de chaleur. Cela implique que Waterleau, spécialiste de l’eau, développe des compétences transversales, ce que nous avons d’ailleurs commencé à faire avec la méthanisation » précise Philippe Schnongs, de Waterleau.

Aquaprox I-TECH et John Cockerill Proserpol qui travaille depuis de nom- breuses années dans le traitement de tous types d’effluents industriels, se sont spécialisés dans les installations

"zéro rejet liquide" pour les ateliers de traitement de surface, en particulier

dans l'aéronautique qui représente une bonne part de ses réalisations. Ces installations font passer des pièces métal- liques ou plastiques dans une succession de bains de traitement – dégraissage, décapage, dépôt de couche, traitement thermique – et de rinçage. « Notre parti- cularité est de pouvoir conseiller le client sur la structure même de son procédé, de manière à limiter la quantité d'eau déminéralisée utilisée pour les rinçages.

Grâce à cette économie d'eau en amont, nous pouvons proposer une installation de retraitement la plus réduite pos- sible » souligne Antoine Lemaire, direc- teur général délégué de John Cockerill Proserpol. Les effluents des bains de rinçage sont directement évaporés à

pH basique, pour éviter d'obtenir un co-distillat acide qui endommage- rait les équipements. Le distillat est ensuite traité sur charbon actif et/ou résine échangeuse d'ions pour arriver à une eau déminéralisée de qualité aéro- nautique - cela peut aller du grade A (< 20 µSiemens/cm) à moins de 5 µS/

cm - qui réalimente l'usine. Cas parti- culiers : les eaux de rinçage contenant du chrome 6 ou des cyanures sont trai- tées avant l'évaporation, les unes pour réduire le chrome 6 en chrome 3, moins toxique et moins coûteux à traiter en tant que déchet, les autres pour éli- miner les cyanures qui sinon passent dans le distillat. Le concentrat, mélangé avec les bains de traitement usés, trop concentrés pour être évaporés, est éva- cué vers une filière de traitement des déchets. « Le concentrat est déjà réduit de 15 à 20 fois en volume. Nous pour- rions installer un sur-concentrateur pour diminuer encore la quantité de déchets évacués, mais la consommation d'éner- gie est généralement dissuasive » précise Antoine Lemaire. Malgré la réutilisa- tion de l'eau de rinçage, ces installations subissent des pertes d'eau de par l'évacuation du concentrat et des bains usés, ainsi que l'évaporation spontanée des bains chauds. « Pour les compen- ser, nous installons en général un petit osmoseur qui prétraite de l'eau de ville et alimente l’unité de déminéralisation » ajoute Antoine Lemaire.

John Cockerill Proserpol applique des solutions de type ZLD sur les effluents d’autres domaines industriels tels que ceux de la chimie.

« Les contraintes réglementaires des conditions de rejets, aussi bien Installation de recyclage des eaux de rinçage - par évaporation et déminéralisation - réalisée par John Cockerill Proserpol pour un industriel de l'aéronautique.

Unité de traitement AQUAPROX I-TECH « ZERO Rejet Liquide » 30 m³/h d’eau des très haute qualité recyclée.

(18)

59

(19)

qualitatives que quantitatives orientent naturellement nos clients traiteurs de sur- face vers du zéro liquid discharge, explique Matthieu Delaunay, directeur commercial d'Aquaprox I-TECH. Nos solutions ART (Aquaprox Reuse Technologies) y répondent parfaitement sous différentes réponses technologiques (détoxication, oxydation, évaporation, résines échan- geuses d'ions, filtrations membranaires…) adaptées aux objectifs de l'industriel. Une parfaite connaissance des procédés de production de nos clients est primordiale.

Dernièrement nous avons accompagné un industriel de Haute Savoie, autorisé à aug- menter sa capacité de production à base de cyanures d'argent, uniquement sous condi- tion du recyclage intégral de ses flux cyanu- rés. L'étude et l'adaptation de ses lignes à la nouvelle unité de recyclage étaient essen- tielles à l'optimisation du design de celle-ci.

La solution mise en place a en plus permis de valoriser le concentrat obtenus ».

Pour les démarches de type ZLD, Veolia se repose sur sa filiale italienne Evaled, qui propose plusieurs solutions d’éva- poration et cristallisation répondant aux exigences des différentes branches industrielles. En 2020, WTS (Suez) a pour sa part mis en service une solution ZLD pour la centrale thermique à charbon de Zhuozhou (Chine). Étant donné l’état de ses masses d’eau, la Chine rend en effet la démarche ZLD obligatoire pour certaines branches industrielles. Pour les effluents de la centrale, trois stades de prétraitement physico-chimique, avec ajout de chaux et chlorure ferrique pour précipiter les métaux, précèdent une unité d’ultrafiltration. L’eau ainsi trai- tée retourne au process. Le concentrat

d’ultrafiltration passe par une résine échangeuse d’ions puis une nanofiltration et une osmose inverse et le filtrat est réutilisé. Le concentrat de cette der- nière étape est dirigé vers un évapora- teur muni d’un système de récupération de la vapeur. « Résultat : d’une part toute l’eau est ré-utilisée, d’autre part nous obtenons des sels (chlorure et sulfate de sodium) quasiment purs, qui sont reven- dus » explique Bertrand Garnier.

Chemdoc a développé un procédé pour UIOM en collaboration avec Utilities Performance. Ce procédé couplant des techniques de précipitation, ultrafiltration osmose inverse et électro déionisation (EDI) permet de tenir un fonctionnement en ZLD. « Après tous les procédés séparatifs qui concentrent les sels et impuretés, nous appliquons un procédé de co-précipitation qui per- met de produire une volume de boues très faibles, dont la fraction humide est l'unique exutoire des sels. Ces boues sont deshydratées par évaporation naturelle avec la suppression de tout rejet liquide.

Tous les minéraux et produits utilisés se retrouvent dans ces boues. Ce procédé est infiniment plus économique que l'éva- poconcentration, très gourmande en capex et opex énergétique ».

Au-delà des procédés thermiques de cristallisation, WTS travaille à une nouvelle génération de membranes à très haute pression. « Nous espérons produire ainsi des concentrats riva- lisant avec l’évaporation thermique, mais avec une consommation énergé- tique bien moindre » prévoit Bertrand Garnier. WTS développe également un procédé d'électrodialyse bipolaire,

destiné à produire de l'acide et de la soude à partir d'effluents salés purifiés.

Chez Chemdoc, le recyclage des bains de nettoyage en place est également un champ d'action important, notamment en agro-alimentaire ou l'utilisation de la soude est massive, quelquefois avec un

DE LA CUVETTE À LA FOURCHETTE

Site multi-technologique connecté, modulable et collaboratif, Rur’eaux est la plateforme de référence française pour l’écono- mie circulaire de l’eau en milieu rural.

Conçue par Ecofilae et ses partenaires, la plateforme Rur’eaux permet de tester un ensemble complet de filière allant de la technologie de traitement aux usages finaux (irrigation à différentes échelles). Le site propose également des stockages intermédiaires.

Les paramètres sanitaires, agronomiques et environnementaux sont suivis sur toute la filière afin d’évaluer les impacts de la qualité des EUT et fournir des références consolidées pouvant être diffusées, exportables et adaptables à l’ensemble du territoire et permettre une duplication et multiplication des projets de REUT en milieu rural.

Plus d’informations sur le site officiel : www.rureaux.fr

« Compte tenu de la raréfaction de l’eau, la réutilisation est aujourd’hui une absolue nécessité. Il est impératif d’économiser les ressources naturelles et de limiter notre impact sur les milieux en réutilisant les eaux usées.

Les demandes et l’intérêt pour la technologie UV à travers nos réacteurs ont fortement augmenté ces derniers mois particulièrement pour l’irrigation.

L’eau en France est consommée à 50 % par l’agriculture. Bien qu’il existe encore des contraintes réglementaires fortes, nous sentons une vraie volonté de la part des professionnels du secteur d’aborder le tournant de la réutilisation des eaux usées épurées à des fins d’irrigation agricoles. Au-delà de leur grande disponibilité, les eaux usées traitées ont une teneur non négligeable en éléments fertilisants et les ultraviolets ne modifient pas les propriétés physico-chimiques de l’eau. Moins de 0.7 % des eaux usées sont retraitées en France, nous sommes encore trop en retard par rapport à de nombreux voisins européen ». Willy Fortunato, directeur général délégué chez UvGermi.

Plateforme Rur’eaux située à Saint Jean de Cornies (Hérault, 34).

(20)

61

(21)

rejet salé important dans de petits cours d'eau. « La notion de salinité est un indi- cateur de plus en plus présent dans les normes de rejets. Le meilleur moyen de limiter le rejet de salinité et de ne pas le produire, en recyclant en boucle courte les solutions de nettoyage. Chemdoc Water technologies a développé des solutions Regecycle pour les sujets des saumures et des bains d'acides et bases fortes, par recours à la nanofiltration céramique et organique et les co-précipitations ».

UNE VISION PLUS LARGE

Ecofilae, bureau d’ingénierie participant à plusieurs groupes de travail sur la réutili- sation de l’eau usée, prône une approche différente. « La technologie est indispen- sable mais ne suffira pas à nous sauver. Il faut sortir du périmètre de l’usine » affirme Nicolas Condom, président d'Ecofilae. Il prône en effet une approche circulaire à l’échelle d’un territoire. Autrement dit : en plus de recycler l’eau sur le site, avec des traitements parfois poussés, pourquoi ne pas penser à la réutiliser dans des champs ou des sites industriels voisins, dont les besoins, en termes quantitatifs et qualitatifs, correspondent aux effluents (éventuellement traités) de l’usine ?

« Globalement, on aura consommé moins d’eau » souligne Nicolas Condom. Il va même plus loin, affirmant que « la logique du ZLD n’est tout simplement pas tenable sans passer par le levier de la réutilisation hors site. Mieux vaut s’assurer qu’aucun mètre cube d’eau ne sorte du territoire ».

Des groupes comme Danone, Total ou des groupements d’intérêt économiques, qui se sont engagés sur des stratégies très ambitieuses en termes de réutilisation de l'eau, et d'empreinte environnementale en général, se sont d'ailleurs tournés

pour certains vers Ecofilae pour penser

“territoire” autour de leurs sites.

Reste à convaincre les services publics et financiers de la validité de cette approche, ce qui peut être long. « La solution est de prouver l’intérêt de la démarche avec un démonstrateur réel.

Ce que nous faisons, par exemple, avec une grande papeterie. Ses eaux de lavage, traitées, sont parfaitement aptes à irri- guer une forêt voisine ou être dirigées vers les utilités d’un site industriel voi- sin » expose Nicolas Condom. Le prin- cipal problème, au-delà d'une frilosité administrative finalement surmon- table, est que mener une action terri- toriale suppose de fédérer des acteurs très divers : agriculteurs, industriels, collectivités locales, pouvoirs publics, fournisseurs de technologie, instituts techniques ou de recherche… Qui peut s’en charger ? Comment s’organiser ? Dans quel cadre juridique ? « Nous n’en savons rien pour l’instant » reconnaît Nicolas Condom. Les parcs industriels constituent un cas de figure favorable.

Ils sont en général gérés par un syndi- cat qui peut jouer le rôle de plateforme entre les différentes usines. « Le syndi- cat qui gère un parc industriel a la légi- timité pour mener une telle démarche d’écologie industrielle » affirme Nicolas Condom. « Il existe des exemples d’éco- systèmes industriels en Scandinavie.

Nous avons aussi participé à une opé- ration de ce type au Royaume-Uni, où les effluents traités d’une raffinerie ali- mentent la centrale thermique voisine » révèle pour sa part Bertrand Garnier, de WTS. Ce dernier insiste cependant sur le nécessaire engagement dans la durée des partenaires d'un tel dispositif.

La démarche s’entend également dans

l’autre sens : les effluents d’un territoire, une fois traités, peuvent alimenter des sites industriels. C’est ce que propose par exemple Suez à El Segundo (Californie).

Une fraction des effluents de STEP de la ville de Los Angeles y est retraitée puis ré-expédiée vers différents sites industriels, commerciaux ou agricoles de West Basin. « Suez États-Unis produit 150.000 m³ d’eau par jour à El Segundo, avec cinq niveaux de qualité différents pour des usages comme l’arrosage, les TAR, les chaudières, etc. » précise Bertrand Garnier. Veolia a également installé des solutions à base d’osmose inverse pour traiter des effluents de STEP municipales avant réutilisation dans l’industrie pétro- chimique. Cette démarche reste encore très marginale « mais il serait dommage de stopper la dynamique » comme l'affirme Nicolas Condom.

LIVRAISON D'UNE UNITÉ DE CRISTALLISATION CLÉ EN MAIN

France Evaporation conçoit, teste et réalise des installations clefs en main d’évaporation, de cristallisation et de distillation (stripping) destinées aux industries alimentaires, pharmaceutiques et chimiques ainsi qu'aux secteurs miniers et du traitement de l'eau et des déchets.

En 2019, France Evaporation a mis en service une unité de cristallisation de NaCl dans une mine péruvienne située au milieu des montagnes à 3.000 m d'altitude.

Parmi les nombreux défis, les objectifs clés suivants ont été atteints : réduction du volume des eaux salées hautement corrosives de 36 tonnes/h à 2 tonnes/h de sels produits sous forme solide (cris- taux), tout en respectant les conditions sévères définies par les autorités locales péruviennes en termes de rejet admissible dans l'environnement.

Cela a été rendu possible par l’installation en série d’une recompres- sion mécanique de vapeur à 3 étages, associée à 4 évaporateurs à circulation forcée, en matériaux de très haute qualité.

UVRER est un fabricant et bureau d'études d'équipements par technologie UVc. Ses appareils permettent de sécuriser bactériologiquement la qualité du fluide avant sa réutilisation.

En effet UVRER intervient en fin de chaîne de traitement pour limiter la surconsommation et le gaspillage de l'eau.