Traitement des eaux usées dans la production de poissons et de fruits de mer
1) Composition des eaux usées de l'industrie du poisson et des fruits de mer
Le processus de production du poisson et des fruits de mer n'est pas uniforme et varie considérablement en fonction du produit final à commercialiser. Les processus les plus courants sont les suivants :
Chacune de ces étapes génère un certain type d'eaux usées, de sorte que les caractéristiques des effluents produits dans l'industrie du poisson et des fruits de mer varient considérablement en fonction du produit final et des processus qu'il a subis.
Les poissons destinés à la distribution et à la consommation ne subissent qu'un traitement consistant en des processus de lavage, de nettoyage, de stockage et de réfrigération. L'effluent résultant est un effluent contenant de l'eau, du sang et des solides résiduels de poisson.
Dans le cas des produits transformés tels que les conserves, le salage, le fumage, etc., les effluents seront riches en DCO, DCO, MES et huiles et graisses, et contiendront les composés utilisés pour leur traitement et leur conservation.
Les effluents générés lors du nettoyage des installations industrielles, qui contiennent des particules en suspension, des huiles et des graisses, ainsi que les produits chimiques utilisés pour le processus de nettoyage, doivent également être pris en compte.
Les eaux usées de cette industrie peuvent être caractérisées par leurs paramètres physico-chimiques, leurs teneurs en matières organiques, en azote et en phosphore. Les principales variables permettant d'évaluer le niveau de contamination sont les suivantes :
- Demande biochimique en oxygène (DBO5)
- Demande chimique en oxygène (DCO)
- Total des solides en suspension (TSS)
- Graisses et huiles
- pH.
Le tableau suivant indique les niveaux habituels de contamination des eaux usées générées par la production de poissons et de fruits de mer :
| pH | DCO (mg/l) | DBO5 (mg/l) | MES (mg/l) | Ac. et graisses (mg/l) |
|---|---|---|---|---|
| 5,5 - 9 | 2000 - 5000 | 800 - 2500 | 700 - 2000 | 100 - 1000 |
Malgré leur variabilité, il est clair qu'il s'agit de rejets avec des charges élevées de MES, d'huiles, de graisses et de matières organiques biodégradables, qui dépassent de loin les limites fixées par les réglementations sur les eaux usées.
Les huiles et les graisses présentes dans ces effluents, qui sont un produit de la transformation du poisson, ont tendance à flotter à la surface, ce qui affecte le transfert d'oxygène dans l'eau. L'azote et le phosphore sont des nutriments qui peuvent provoquer la prolifération d'algues et affecter la vie aquatique si leur présence dépasse les limites autorisées.
L'industrie du poisson et des fruits de mer consomme un volume d'eau important. Il est donc essentiel de s'assurer que les traitements mis en place sont suffisants pour respecter les limites de rejet, voire pour réutiliser une partie de l'eau dans différents processus et opérations au sein même des usines industrielles.
2. le traitement des eaux usées et la récupération des sous-produits dans l'industrie des produits de la mer
Les eaux usées générées par l'industrie du poisson et des fruits de mer sont une source riche d'une grande variété de composés chimiques d'intérêt industriel, et leur traitement a donc un double objectif :
- Séparer les polluants susceptibles d'avoir un impact négatif sur les écosystèmes marins.
- Récupérer certaines ressources précieuses présentes dans l'eau, telles que l'huile, la graisse et certains types de solides, qui seront ensuite transformés en farine de poisson et autres sous-produits.
Le prétraitement des effluents est essentiel pour la récupération ultérieure de ces sous-produits. Les technologies les plus utilisées pour cette étape de prétraitement sont le criblage et la flottation à l'air dissous, qui peuvent séparer plus de 90 % des solides et des huiles présents.
Les protéines extraites sont ensuite concentrées par diverses méthodes, les plus courantes étant l'ultrafiltration et l'évaporation sous vide.
En outre, il existe d'autres technologies, telles que les bioréacteurs à membrane, qui, en combinaison avec d'autres procédés, permettent de récupérer ces sous-produits, tout en améliorant les qualités nutritionnelles, fonctionnelles et biologiques des concentrés de protéines présents dans les eaux usées, facilitant ainsi leur réutilisation dans les industries alimentaires, agrochimiques et pharmaceutiques.
Une station d'épuration des eaux usées pour l'industrie des fruits de mer comprend généralement les processus suivants :
- Dépistage
- Système DAF
- Réacteur biologique aérobie à boues activées, ou système MBR
- Ultrafiltration ou évaporateur sous vide
La flottation à l'air dissous (FAD) est un procédé efficace de clarification des eaux usées. Un système DAF sépare efficacement les solides en suspension, l'huile, la graisse et les autres polluants présents dans les effluents d'eaux usées. Les solides adhèrent aux microbulles d'air soufflé et remontent à la surface, où ils flottent pour former une boue, qui est retirée de l'équipement par des systèmes de balayage mécanique.
Après le prétraitement par DAF, une partie importante de la DCO reste en solution dans les eaux usées et, à ce stade, il est difficile de la traiter par des moyens physico-chimiques. Il n'est pas non plus conseillé d'appliquer un traitement direct au moyen de membranes de microfiltration et d'ultrafiltration, car seules les grosses molécules peuvent être séparées, et les membranes peuvent se colmater rapidement en raison des charges polluantes résiduelles.
Afin de traiter les charges organiques habituelles à ce stade du processus et compte tenu de la biodégradabilité élevée généralement détectée dans ces effluents, un traitement biologique aérobie avec des boues activées est recommandé. De cette manière, les molécules de matière organique sont oxydées, ce qui permet d'obtenir une réduction élevée de la DBO (environ 90 %).
Comme on le sait, le processus de boues activées biologiques nécessite une clarification supplémentaire avec recirculation de boues fraîches dans le réservoir d'oxydation pour maintenir l'équilibre du système. Une partie des boues recirculées est retirée en tant que boue excédentaire pour être déshydratée et éliminée.
Le processus de concentration de ces boues sera d'autant plus coûteux que le volume d'eau à déshydrater sera important. La flottation DAF est donc plus coûteuse que la sédimentation secondaire, car elle offre des performances plus élevées en travaillant à des charges élevées, avec pour conséquence un espace occupé plus petit et une augmentation substantielle (4 ou 5 fois plus élevée) de la concentration des boues séparées.
D'autre part, en obtenant une eau à très faible teneur en solides en suspension et en huiles usées, il est possible de la soumettre à un processus d'ultrafiltration en vue de sa réutilisation.
L'ultrafiltration est un procédé de filtration membranaire qui permet d'éliminer les matières en suspension, les bactéries et les virus. Elle produit également une eau de haute qualité avec une faible densité de sédiments.
L'eau ultrafiltrée peut être réutilisée ou, si cela s'avère nécessaire pour les besoins de son point d'application, elle peut être purifiée davantage par des membranes de nanofiltration ou d'osmose inverse.
Traitement des eaux usées avec MBR
Les systèmes MBR sont une excellente alternative aux systèmes à boues activées, combinant le processus de dégradation biologique avec la séparation solide/liquide par filtration membranaire. Les bioréacteurs à membrane offrent d'excellentes performances pour le traitement des eaux usées générées par la production de poissons et de fruits de mer.
Dans de nombreux cas, en fonction de l'espace disponible et des charges polluantes, l'installation d'un système MBR est la solution la plus efficace et la plus rentable.
Un système MBR se compose d'un bioréacteur aérobie doté d'un équipement d'aération et d'un skid d'ultrafiltration (UF) dans lequel la biomasse est recirculée.
Comme la biomasse est entièrement retenue dans la membrane et renvoyée dans le réacteur, on obtient des concentrations très élevées dans le réacteur (5 fois plus élevées que dans les systèmes conventionnels). Cela est dû à des temps de séjour courts, à une capacité de dégradation exceptionnelle, à un encombrement minimal et à une qualité exceptionnelle du perméat.
Un autre avantage de la concentration plus élevée de biomasse est la possibilité de tamponner les impacts de la charge polluante sans l'endommager. De courtes fluctuations allant jusqu'à 10 g/l de DBO à l'entrée du réacteur n'ont pratiquement aucune influence sur la concentration de biomasse. Grâce à cette capacité tampon, une qualité uniforme du perméat est garantie.
Dans un système MBR, il est possible d'atteindre un taux d'oxygénation de 200 mg O2/l/h, ce qui est beaucoup plus élevé que dans les réacteurs conventionnels. En raison de la suspension totale des micro-organismes (pas de formation de floc), une grande surface est obtenue, ce qui permet à l'oxygène circulant dans le milieu d'être absorbé par les micro-organismes directement par le chemin le plus court. Ce fait permet aux bactéries d'avoir un taux métabolique élevé.
Combinaison de DAF et MBR pour le traitement des eaux usées dans la production de fruits de mer
Une chaîne de traitement complète pour traiter les rejets d'une industrie de la pêche pourrait être composée d'un traitement primaire par flottation à l'air dissous et d'un BRM qui pourrait être considéré comme un traitement secondaire + tertiaire. L'eau ainsi obtenue peut être réutilisée dans de nombreux processus propres à l'industrie, et est également prête à être purifiée par des processus d'affinage tels que la nanofiltration/l'osmose inverse ou l'échange d'ions.
Comme indiqué ci-dessus, les eaux usées sont d'abord dégrillées, dégraissées et clarifiées au moyen d'un flotteur DAF.
De là, l'eau entre dans le réacteur, en passant auparavant par la zone de dénitrification anoxique, si nécessaire, où l'oxygénation des substances organiques est effectuée par l'introduction d'air.
Le mélange du volume du réacteur est réalisé par le système d'aération. La formation de petites bulles qui se mélangent à toutes les eaux usées à traiter est particulièrement importante à ce stade. Dans un système à membrane immergée, la circulation du volume du réacteur se fait en continu à travers la chambre à membrane (réservoir) attachée au réacteur d'aération, où les membranes d'ultrafiltration sont introduites directement dans la biomasse.
L'aspiration de la membrane se fait avec un minimum d'énergie grâce à une pompe centrifuge auto-amorçante. Elle sépare la biomasse traitée et purifiée des substances organiques de haut poids moléculaire encore non dégradées.
L'eau purifiée, composée d'eau, de sels et de substances non biodégradables de faible poids moléculaire, quitte le système sous forme de perméat à travers la partie interne des membranes en appliquant un vide. D'autre part, les boues (la biomasse provenant du réservoir d'ultrafiltration) sont réintroduites dans l'étape de dénitrification et dans le bioréacteur.
Chez Sigmadaf, nous utilisons des membranes UF à fibres creuses avec des têtes supérieures libres, ainsi que des membranes plates parallèles nouvellement conçues, qui sont immergées verticalement dans le conteneur de membrane à l'intérieur de la biomasse.
De l'air est insufflé par le bas des membranes dans la cuve, ce qui crée une surpression du milieu dans la membrane, tout en maintenant la biomasse en mouvement pour empêcher la formation d'une couche de colmatage.
Une pompe aspire en permanence l'eau traitée (perméat) à l'intérieur de la membrane.
La surface de la membrane peut être nettoyée, si nécessaire, au cours de cycles courts et réguliers en rinçant le retour du perméat. Cela permet de minimiser les nettoyages chimiques coûteux et fastidieux et de garantir un flux uniforme. La construction modulaire avantageuse des membranes permet une densité de montage très élevée.
Le procédé MBR peut être contrôlé de manière à réduire la production de boues excédentaires à 0,05 - 0,1 kg/kg de DBO éliminée (des valeurs de 1 à 3 sont normales dans le procédé conventionnel).
Un diagramme du processus décrit est présenté ci-dessous.
Analyse réalisée sur les eaux usées de l'industrie de la pêche, en utilisant une ligne de traitement des effluents avec DAF et MBR.
| Concept | DBO5 (mg/l ) 2050 40 98 | DCO (mg/l) | MES (mg/l) | Huiles et graisses (mg/l) | pH |
|---|---|---|---|---|---|
| Eau brute | 2050 | 4275 | 1850 | 942 | 5,5 |
| Eau traitée | 40 | 128 | 9,3 | 41 | 6,5 |
| % de réduction | 98 | 97 | 99,5 | 95,6 |
4. Conclusion
La production de poissons et de fruits de mer est l'un des piliers de l'industrie alimentaire mondiale. À partir de la capture de poissons, de crustacés et d'autres animaux marins, de nombreux produits et sous-produits de consommation croissante sont transformés. Cependant, la consommation d'eau est élevée, tout comme les polluants contenus dans les eaux usées générées par ces processus.
Les lignes de traitement de ces eaux usées consistent essentiellement en un traitement primaire avec l'inclusion d'un flotteur DAF, suivi d'un processus biologique aérobie et d'un système de membrane UF avec recirculation et élimination des boues (MBR).
Le système MBR de SIGMADAF est une solution idéale pour le traitement des eaux usées de l'industrie de la pêche. Il s'agit d'une technologie compacte, qui nécessite peu d'espace pour sa mise en œuvre et fonctionne avec une grande efficacité, réduisant ainsi les coûts d'installation et d'énergie.
La réutilisation d'une partie des eaux usées est en soi un moyen rentable de rentabiliser les processus de traitement des eaux usées. En outre, la récupération des protéines, des graisses et d'autres sous-produits contenus dans les déchets est une option viable, car ceux-ci ont une teneur élevée en protéines, huiles et minéraux de grande valeur commerciale et nutritionnelle.
L'utilisation des effluents de l'industrie de la pêche comme source de composés bioactifs peut contribuer à la préservation d'autres espèces ou de sources conventionnelles et à la sécurité alimentaire. De cette manière, la valeur ajoutée des déchets est augmentée et leur impact sur l'environnement est minimisé. L'objectif est d'encourager une culture du développement durable, qui contribuera en même temps à améliorer le traitement des eaux usées et à réduire les coûts qui y sont liés.
Bibliographie et consultations
https://es.scribd.com/presentation/92333892/La-Industria-Pesquera-02-1
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RESPONSABLE DU TRAITEMENT : SIGMADAF CLARIFIERS, S.L. FINALITÉ : Répondre à la demande de l'utilisateur. FONDEMENT JURIDIQUE : Consentement de la personne concernée. TRANSFERT DE DONNÉES : Aucun transfert n'est prévu, sauf en cas d'obligation légale ou d'injonction judiciaire. DROITS : Accès, rectification, effacement, opposition, limitation, portabilité, retrait du consentement. Si vous estimez que le traitement de vos données n'est pas conforme à la réglementation, vous pouvez vous adresser à l'Autorité de contrôle (www.aepd.es). INFORMATIONS COMPLÉMENTAIRES : plus d'informations dans notre politique de confidentialité.