Traitement des effluents dans la production d'emballages en carton

• 1. eaux usées dans la production d'emballages et de cartons
• 2. Application des systèmes de flottation à l'air dissous dans l'industrie du carton
• 3. Étude de cas
• 4. Usine pilote pour l'industrie des revêtements de sol

1. eaux usées dans la production d'emballages et de cartons

Les effluents générés par la production d'emballages et de boîtes en carton sont différents de ceux générés par d'autres activités du secteur du papier et d'autres secteurs similaires. Ils peuvent être résumés comme suit :

• Les volumes d'eau à traiter sont moins importants que dans les papeteries en général.
• Charges polluantes de nature variable et à forte concentration.
• Présence de composants toxiques tels que les encres, les colles, les solvants, etc.

Les usines de production produisent des flux d'eaux usées qui ne dépassent généralement pas 200 m3 par jour, de sorte qu'il est courant d'appliquer des traitements discontinus.

Un traitement par lots se déroule selon les phases suivantes :

• 1. remplissage du réacteur
• 2. le dosage des réactifs (le cas échéant) et le mélange
• 3. sédimentation des boues
• 4. décantation
• 5. extraction de la phase clarifiée
• 6. extraction des boues décantées

Si l'eau est traitée en continu pendant 24 heures, un réservoir d'homogénéisation doit être incorporé avec la capacité de stocker le volume d'eau émis pendant les phases du processus qui n'admettent pas l'introduction d'un tel volume d'eau.

L'une des principales difficultés d'un procédé discontinu est de déterminer la durée appropriée de chaque phase et de chaque cycle, en particulier les phases de décantation et d'extraction. Les risques associés à un procédé discontinu classique peuvent être résumés comme suit :

Des opérateurs qualifiés sont nécessaires pour faire fonctionner ce type d'installation. Les tâches essentielles sont l'ajustement des dosages chimiques, la synchronisation de chaque phase et le contrôle de la clarification des effluents et de la purge des boues.

Risques d'erreurs dans les lots, à la fois dans le timing de chaque phase et dans le dosage des réactifs.

Temps de réaction longs. Pour assurer un bon fonctionnement, on a tendance à surdimensionner le temps des phases critiques du cycle, ce qui implique des volumes de réacteurs plus importants.

Complexité du contrôle des paramètres et de l'ajustement des doses chimiques, compte tenu des volumes importants des réacteurs.

Problèmes de sédimentation ou de décantation. Même avec une qualité de floculation et de clarification adéquate, il n'est pas garanti que la sédimentation des boues permette la clarification finale de l'eau dans tous les cycles.

Problèmes de délimitation et/ou de calcul de la fraction clarifiée. Le volume d'eau clarifiée et de boues décantées ne pouvant être déterminé avec précision, la position des vannes de vidange du clarificateur est imprécise. Pour éviter ce problème, on utilise des extracteurs flottants ou basculants associés à des capteurs de turbidité ou de solides en suspension, ce qui donne lieu à des systèmes plus sophistiqués et plus coûteux.

Pour éviter une mauvaise sélection des produits chimiques, des réactifs polyformulés ou polyfonctionnels sont souvent utilisés à fortes doses, ce qui implique des coûts d'exploitation élevés et des risques d'excès de résidus chimiques dans l'eau clarifiée.

Systèmes DAF : une alternative efficace aux systèmes de décantation

Les systèmes de flottation à l'air dissous (DAF) constituent l'alternative aux systèmes traditionnels de décantation par lots. Les systèmes de flottation à l'air dissous (DAF).. Cette solution offre un certain nombre d'avantages, notamment :

• Le principal avantage est que l'unité de clarification DAF possède un mécanisme qui force la séparation solide-liquide par flottation continue. Cela élimine les phases d'un processus cyclique et donc le risque de défaillance. En outre, les temps de séjour sont plus courts et les volumes de l'équipement sont donc réduits.
• Le réglage du dosage chimique est simple. Un dosage adapté au volume de l'effluent est déterminé et le système de contrôle est mis en place. Le système de dosage des réactifs assigne alors lui-même le taux de dosage de la pompe doseuse, assurant ainsi une réaction précise.
• Les risques d'une mauvaise séparation solide-liquide sont éliminés car l'équipement DAF force les flocs à s'élever et assure leur séparation. De plus, notre équipement DAF dispose d'une trémie de collecte des sédiments qui évacue les solides sédimentables sur une base temporelle.
• Aucun réactif chimique spécial n'est nécessaire, mais des produits chimiques courants tels que des coagulants à base de sels de fer et/ou d'aluminium et des floculants facilement disponibles sur le marché sont utilisés.

Les systèmes de flottation à l'air dissous (FAD) de SIGMADAF simplifient les stations d'épuration et prennent beaucoup moins de place. Ils sont conçus avec un réservoir d'homogénéisation et ne nécessitent pas de réacteurs de grand volume en aval.

Un autre moyen d'accroître la fiabilité du processus consiste à équiper l'usine de deux réservoirs d'égalisation de volume égal, l'un traitant le volume prévu, tandis que l'autre recueille l'effluent supplémentaire.

2. Application des systèmes de flottation à l'air dissous dans l'industrie du carton

Nos systèmes DAF fonctionnent au moyen d'un système de saturation continue pour générer des microbulles. Le principe de la saturation en air est basé sur l'introduction d'un courant d'air dans un courant d'eau. Ce courant d'air est introduit à pression constante au point de turbulence maximale de la recirculation clarifiée. À partir de ce point, l'eau est saturée d'air. Ce résultat est obtenu dans les meilleures conditions à une pression de 6 bars et à un taux de saturation en air de 10 %.

Les systèmes plus anciens utilisent de grands rebouilleurs (cuves de saturation) où la pompe de recirculation doit générer des turbulences en projetant l'eau contre des éléments mécaniques statiques. Ces systèmes sont difficiles à gérer car ils dépendent fortement de l'équilibre eau-air et du niveau à l'intérieur du réservoir.

Notre équipement DAF à haute saturation élimine l'utilisation d'une chaudière traditionnelle en utilisant la pompe elle-même comme point de turbulence maximale et en y injectant l'air. Cette conception présente des avantages techniques évidents:

• L'équipement est plus compact et comporte moins d'éléments mécaniques.
• L'automatisation du système est possible.
• La pression appliquée pour l'aération n'est pas supérieure à 1 bar.

Modèles d'équipements DAF disponibles

Produit	Applications	Capacité	Caractéristiques
FPBC	Eau potable, centrales électriques, clarificateurs MBBR, industries de la viande et abattoirs (volailles, porcs et bovins), transformation du poisson, exploitation minière, pétrochimie et papier, entre autres.	5 - 175 m3/hr	Système de flux à contre-courant. Idéal pour les processus physico-chimiques et les eaux moyennement chargées en polluants, facile à utiliser, peu d'entretien, machine compacte, système d'écrémage exclusif.
FPAC	FBR (réacteurs de flottation biologique), épaississeurs de boues, équarrissage, viande et abattage (volaille, porc et bœuf), industries alimentaires, minières, pétrochimiques et papetières, entre autres.	5 - 160 m3/hr	Système à flux croisé. Idéal pour le prétraitement et les charges solides très élevées. Epaississeur statique, facile à utiliser, peu d'entretien, système d'écumoire unique.
FPHF	Eau potable, FBR (réacteurs de flottation biologique), clarificateurs MBBR, industries générales, textiles, raffineries de pétrole, industrie laitière et industrie du papier.	200 - 1000 m3/hr	Combinaison de contre-courant et de courant transversal. Idéal pour travailler avec de grands volumes d'eau, facile à manipuler, peu d'entretien, machine compacte, système d'écrémage unique.

Voici quelques exemples de réussite dans le traitement des eaux usées provenant du papier, du carton et de produits similaires à l'aide d'équipements SIGMADAF.

3. Étude de cas

Dans ce projet, réalisé au Portugal en 2021, un système compact de flottation à l'air dissous, comprenant l'unité de traitement physico-chimique, a été installé.Un système compact de flottation à l'air dissous, comprenant l'unité de traitement physico-chimique, a été installé.

Les données suivantes proviennent à la fois de l'influent et du clarifié du système DAF, ainsi que du système de polissage au charbon actif. Les données montrent la concentration moyenne de polluants depuis que l'état d'équilibre de l'installation a été atteint. Cette station comprend un système de filtration sur charbon actif en tant que purificateur de micropolluants.

La performance du système DAF pour l'élimination des MES est de 97 % et de 78 % pour l'élimination de la DCO. La teneur en DCO ne respecte toujours pas les limites de rejet en raison des réglementations strictes en vigueur. Un traitement biologique est donc nécessaire pour éliminer les polluants organiques et les nutriments.

Paramètre	Vous	Influents	Clarification du DAF	Performances du DAF	Effluent Charbon actif
pH	-	9,2	7,0		6,9
SST	mg/L	1.495	45	97%	34
DOQ	mg/L	3.688	817	78%	673
DBO5	mg/L	#n/a	#n/a		149

4. Usine pilote pour l'industrie des revêtements de sol

Les effluents de l'industrie du revêtement de sol présentent de nombreuses similitudes avec les effluents de l'industrie du papier et du carton, en raison de la nature des solides et des particules contenus dans la matrice de l'effluent liquide. La composition organique, les encres et la teneur en fibres peuvent être comparables aux eaux usées générées par l'industrie du papier et du carton.

Ce projet, qui est une usine pilote pour une grande industrie française de revêtement de sol, comprend un système DAF et un filtre-presse pour la déshydratation des boues. Les principaux résultats obtenus à ce jour sont présentés ci-dessous.

Avant et après : Photo 1 : 10/09/2024 - Photo 2 : 17/09/2024

Le tableau suivant montre les résultats de performance pour les meilleures séquences chimiques :

Paramètre	Vous	Influent	Clarification du DAF	Performances du DAF
pH	-	6,7	7,6
SST	mg/L	420	36	92%
COD	mg/L	2.767	1130	59%
DBO5	mg/L	420	180	57%

• L'élimination des MES est de 92 %.
• L'élimination de la DCO est de 59 %.
• L'élimination de la DBO5 est de 57 %.

Les indicateurs de polluants organiques (DCO et DBO5) sont supérieurs aux limites légales de rejet, de sorte qu'un traitement biologique est nécessaire pour éliminer les polluants organiques et les nutriments.

Pour la déshydratation des boues, des essais sur banc d'essai de filtres-presses sont réalisés et donnent les résultats suivants :

• La boue flocule efficacement avec un polyélectrolyte cationique ramifié, spécifique aux filtres-presses.
• Les boues floculées peuvent être traitées dans un filtre-presse équipé d'un système de membrane sous pression, ce qui permet d'obtenir un gâteau contenant 10,54 % de matière sèche, qui peut être facilement traité comme un déchet compacté.
• L'eau clarifiée extraite de la presse pendant la déshydratation a une turbidité de 138,3 NTU.

De gauche à droite : boues floculées ; phase clarifiée ; gâteau de boue déshydraté par filtre-presse.