Traitement des effluents issus de la teinture et du finissage dans l'industrie textile

• 1. Production d'eaux usées dans les processus de teinture et de finition de l'industrie textile
• 2. Caractéristiques des effluents générés lors des processus de teinture et de finition
• 3. Ligne de traitement des effluents issus de la teinture et de la finition
• 4. Conclusion

1. Production d'eaux usées dans les processus de teinture et de finition de l'industrie textile

Les usines de teinture et de finition de l'industrie textile confèrent couleur, texture et propriétés fonctionnelles aux matériaux, aux fibres et aux tissus grâce à une série de procédés physiques et chimiques, parmi lesquels figurent :

1. Préparation du tissu: Des opérations telles que le dégraissage, le décruage et le blanchiment sont réalisées dans le but d’éliminer les impuretés naturelles (graisses, cires, pectines) et les résidus issus du processus de filature. Pour ce faire, on utilise des détergents, des alcalis et des agents oxydants.
Les effluents issus de ces procédés présentent un pH élevé et une forte concentration en matières en suspension (TSS). Le processus de blanchiment peut laisser des traces d'oxydants tels que le H₂O₂.

2. Teinture: Il s’agit de l’étape au cours de laquelle la couleur est appliquée au tissu à l’aide de colorants et d’auxiliaires chimiques. Les bains de teinture et les rinçages nécessitent de grandes quantités d’eau. Les effluents produits présentent une coloration intense due à la fuite de colorants, une salinité élevée, une DCO élevée et des variations de pH. Ils contiennent également d’autres polluants tels que des dispersants, des fixateurs et, dans certains cas, des résidus métalliques.

Les colorants sont les déchets les plus polluants, car ils ont un impact considérable sur l'environnement :

• Elles réduisent l'oxygène dans les plans d'eau en bloquant la lumière, ce qui provoque des conditions septiques.
• Ce sont des agents mutagènes et cancérigènes pour les animaux et les êtres humains.
• Ils sont toxiques pour les plantes car ils inhibent la photosynthèse.
• Des niveaux élevés de SDT entraînent une augmentation de la salinité, ce qui modifie le pH naturel de l'eau.

3. Impression: L'impression consiste à appliquer des motifs ou des dessins à l'aide de colorants. Elle comprend des étapes de fixation et de lavage ultérieur. Les lavages effectués après l'impression génèrent des effluents contenant des pigments, des épaississants, des liants et des solvants. Ces effluents présentent une forte charge organique, de la couleur et des solides en suspension, ainsi que des composés difficilement biodégradables.

4. Finition: ce processus confère des propriétés spécifiques telles que la douceur ou l'imperméabilité. On utilise des résines, des adoucissants et d'autres produits de finition, puis on procède à des phases de séchage et de durcissement thermique.

Les effluents générés lors de la finition contiennent des résines, des adoucissants, des silicones et des agents imperméabilisants, des composés organiques synthétiques, ainsi que des résidus de catalyseurs qui leur confèrent une DCO élevée, sans compter la présence de colorants résiduels.

2. Caractéristiques deseffluents générés lors des processus de teinture et de finition

Les effluents de ces usines se caractérisent par :

• Charge organique élevée (DCO et DBO), souvent peu biodégradable
• Coloration
• pH variable
• Sels dissous
• Matières en suspension
• Composés organiques résistants
• Présence de métaux lourds et de composés toxiques.

Il s'agit d'effluents qui posent des problèmes environnementaux et opérationnels, tant dans les milieux récepteurs que dans les systèmes d'épuration.

• Problèmes liés aux variations du pH et de la salinité.
• La présence d'une couleur intense réduit la pénétration de la lumière aux points de rejet, ce qui a des répercussions sur la photosynthèse et les écosystèmes aquatiques. 
• La forte charge organique (DCO/DBO) consomme l'oxygène dissous, ce qui peut entraîner des conditions anoxiques, l'eutrophisation et la mortalité de la faune.
• Certains colorants et produits chimiques utilisés dans ces procédés sont toxiques ou peu biodégradables.

Les effluents issus des procédés de teinture et de finition des industries textiles présentent une composition extrêmement variable, dont les fourchettes sont indiquées dans le tableau suivant :           

PARAMÈTRE	UNITÉ	CONCENTRATION
pH	-	6 – 11
Température	ºC	25 – 45
COD	mg/l	800 – 3 000
DBO5	mg/l	200 – 800
SST	mg/l	100 – 600
TDS	mg/l	1 500 – 8 000
Huiles et graisses	mg/l	10 - 100
Chlorures	mg/l	300 – 2 000
Sulfates	mg/l	200 – 1 500
Métaux	mg/l	1 – 10
Tensioactifs	mg/l	5 – 50
Azote total	mg/l	10 - 50
Phosphore total	mg/l	2 – 15

La consommation d'eau de l'industrie textile est estimée entre 80 et 150 litres par kilogramme de tissu traité. La quantité d'eau utilisée dans la fabrication des vêtements varie en fonction du type de fibres (coton, laine, nylon, polyester, etc.) et des machines utilisées à chaque étape du processus.

Les eaux usées industrielles contiennent une grande quantité de substances non biodégradables et persistantes dans l'environnement, en particulier dans le milieu aquatique. Les pigments utilisés sont des agents hautement polluants, car ils sont conçus pour offrir une grande durabilité et une résistance à la dégradation biologique.

3. Ligne de traitement des effluents issus de la teinture et de la finition

Les rejets des usines de teinture et de finition textile sont conçus pour éliminer la couleur, les matières organiques, les solides en suspension et d'autres polluants dépassant les limites autorisées par la réglementation en vigueur en matière de rejets (N, P, métaux, etc.).

Le processus de traitement le plus courant pour traiter ces eaux usées comprend les étapes suivantes :

3.1. Prétraitement

• Grilles et tamis destinés à retenir les matières solides grossières.
• Réservoir d'homogénéisation qui régule le débit et la charge polluante, et permet d'ajuster le pH.

3.2. Traitement physico-chimique 

• Coagulation-floculation à l'aide de sels d'aluminium et de fer, et de polymères (polyélectrolytes).
• Flottation par air dissous (DAF) pour la séparation des solides.

3.3. Oxydation chimique

On recourt parfois à des procédés d'oxydation chimique utilisant des réactifs oxydants (ozone, peroxyde, réaction de Fenton) et des catalyseurs adaptés (Fe, Cu) pour dégrader des composés organiques réfractaires, tels que les colorants et les pigments. Cela permet de réduire la longueur des chaînes obtenues et de les rendre plus biodégradables, ce qui facilite l'action biologique lors du traitement ultérieur.

TECHNOLOGIE D'OXYDATION	PERFORMANCE
TiO2/UV/H2O2	Élimination de la couleur comprise entre 65 et 100 %. Élimination de 60 % du COT.
Ozonisation O3	Élimination de plus de 95 % de la couleur. Élimination de plus de 60 % de la DCO.
H₂O₂dans de l'eau subcritique (150 – 200 °C)	Élimination totale de la couleur et de la DCO
OHP avecH₂O₂et catalyseurs (Fe, Cu)	Élimination totale de la couleur et de la DCO, à 104 °C
Processus de Fenton (Fe(II) + H2O2)	Élimination de plus de 96 % de la couleur. Élimination de 40 % du COT.
Electro-Fenton	Élimination totale de la couleur. Élimination de 89 % de la DCO.
Oxydation électrochimique (cellule électrolytique)	Élimination de plus de 95 % de la couleur. Élimination de plus de 95 % de la DCO.3.

3.4. Traitement biologique

On utilise couramment des réacteurs biologiques à membrane (MBR), en raison de leur grande efficacité pour réduire les matières en suspension totales et la couleur. Ils peuvent comporter des zones anoxiques/aérobies afin d'éliminer l'azote et le potassium, dans le cas où ceux-ci dépasseraient les limites de rejet.

3.5. Traitement tertiaire (si nécessaire)

Un traitement tertiaire est nécessaire si l'on souhaite réutiliser l'eau ou lorsque les réglementations en matière de rejet sont très strictes. Les technologies les plus couramment utilisées sont les suivantes :

• Adsorption sur charbon actif (FCA)
• Membranes semi-perméables (nanofiltration ou osmose inverse)
• Désinfection finale (_O3,_Cl2O2, rayons UV)

3.6. Gestion des boues

Les boues issues du traitement primaire et biologique sont déshydratées dans un filtre-presse afin de réduire les coûts de transport et de mise en décharge, puis elles sont gérées comme des déchets.

Il arrive parfois que les déchets obtenus contiennent des pigments qui peuvent être récupérés et valorisés.

Schéma d'une station d'épuration des effluents issus de la teinture et du finissage dans l'industrie textile

Une installation correctement conçue et dimensionnée doit répondre aux objectifs suivants :

• Mise en conformité des eaux usées avec les limites de rejet.
• Réutiliser l'eau dans différents processus de fabrication de produits textiles (lavage, teinture, traitement thermique), ainsi que pour le nettoyage, l'irrigation, etc.
• Récupérer les matières premières dissoutes dans les eaux usées, telles que les pigments ou les colorants (possible dans le cadre de la gestion des boues séparées).
• Réduire les coûts d'exploitation du processus de production.
• Réduire l'impact environnemental de l'activité des entreprises.

4. Conclusions

Les processus de teinture et de finition textile génèrent des rejets caractérisés par une forte charge organique, une couleur intense, une salinité élevée, la présence de composés chimiques complexes et une grande variabilité. Ces effluents présentent un pH variable, des matières en suspension, des tensioactifs, des sels et, dans certains cas, des métaux lourds et des substances réfractaires.

Son impact environnemental comprend la consommation d'oxygène dans les eaux réceptrices, la toxicité pour la faune aquatique et des difficultés pour les systèmes d'épuration.

Pour son traitement, on utilise une ligne combinée qui comprend :

• Prétraitement (tamisage et homogénéisation avec ajustement du pH)
• Traitement physico-chimique (coagulation-floculation et flottation par air dissous (DAF)).
• Parfois, lorsque la DCO résiste au traitement biologique, on recourt à des traitements d'oxydation avancés, en tant qu'étape préalable.
• Traitement biologique par membranes (MBR) visant à réduire la matière organique et, si nécessaire, traitements tertiaires tels que la filtration ou les membranes. L'objectif est d'éliminer la couleur, les matières en suspension et les polluants, de respecter la réglementation en matière de rejet et, dans de nombreux cas, de faciliter la réutilisation de l'eau.

Bibliographie et consultations

Traitement et réutilisation des eaux usées textiles

Traitement des eaux usées dans l'industrie textile : un guide complet pour un processus durable | Institut de l'eau