IGEE – Intervention Marie-Claude Chardenoux

MCC - Intervention IGEE – Année 2006
IGEE – Intervention Marie-Claude Chardenoux
Contenu
Approche logique et efficace d’un problème de pollution en entreprise et résolution
Exemple d’activité industrielle : le Traitement de surface
1- Comment se révèle le problème ?
Mise en évidence en interne :
-
-
Veille réglementaire – suivi de l’évolution de la réglementation – participation à
des réunions d’information, séminaires ect..
Mesures à prendre suite à évolutions – introduction de nouvelles activités (ex : Zn
Ni) – surdimensionnement ou sous dimensionnement d’un ouvrage, mauvais
résultats, difficultés d’exploitation
Volonté d’améliorer une image (ex : rejet zéro)
Pression des clients ou donneurs d’ordre (ex : l’automobile, l’aéronautique)
Audit lors de rachat d’entreprise
Révélation par un fait extérieur :
-
-
Contrôle inopiné : Drire, Agence de l’Eau, gestionnaire d’un réseau ou station
urbaine
Dénonciation (concurrence déloyale)
Incidents – pollution accidentelle, pollution de nappe, pollution de boues urbaines
ect…
Mise en évidence de pollutions chroniques lors d’un suivi de qualité de rivière ou
décision de réhabiliter un milieu(Lac d’Annecy, le Gier, on remonte jusqu’aux
pollueurs)
Départ d’un site
Le contexte de la révélation du problème de pollution conditionne tout le déroulement de la
mise en œuvre de sa solution.
1
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
2- Qui est en charge de travailler sur le règlement du problème dans l’entreprise ?
Il est nécessaire de bien connaître le fonctionnement de l’entreprise :
- dans laquelle on travaille
- pour laquelle on travaille
Que veut l’entreprise, quel est l’enjeu, quels sont les moyens dont elle dispose
pour investir ?
Dans l’entreprise :
-
Chargé d’environnement
Responsable des achats
Responsable des travaux neufs
Directeur
Directeur technique
En dehors de l’entreprise :
-
Agent d’une administration (DRIRE) ou d’un Ets public (Agence de l’Eau)
Intervenant mandaté par l’entreprise (Norisko, Apave, Véritas ect…ou conseil
indépendant). Dans ce cas, un partenariat doit s’établir avec l’interlocuteur de
l’entreprise qui attend du conseil, du professionnalisme ? CE DERNIER PEUT
AUSSI ATTENDRE DU SOUTIEN VIS-A-VIS DE SA HIERARCHIE.
3- Qu’entend-t-on par connaissance du fonctionnement de l’entreprise ?
-
-
Connaissance de l’activité de l’entreprise
Connaissance des différents ateliers de production (micros entreprises dans
l’entreprise, atelier à la disposition d’autres, sources de pollution principales et de
pollutions annexes)
Identification des personnes qui ont l’ancienneté et la connaissance et qui peuvent
renseigner sur les pratiques quotidiennes
Connaissance du fonctionnement des achats (produits chimiques, produits de
nettoyage, enlèvement déchet ect…
Identification des moyens de l’entreprise, son appartenance à un groupe ou non,
son devenir, sa situation, quels sont ses actionnaires ?
4- En découlera la connaissance de la volonté de l’entreprise :
-
-
L’entreprise feint l’ignorance sur ce qui se passe, elle « joue la montre », jusqu’au
jour ou elle reçoit une mise en demeure de l’administration ! sa situation devient
délicate, elle va devoir agir sous la pression et dans la précipitation !
De repousser ainsi peut conduire à des remises en cause très lourdes au plan
économique et conduire à la fermeture de l’entreprise. Cette situation n’est pas
2
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
-
-
-
-
3
rare, elle se rencontre parce que les « Drire » n’ont pas suffisamment de moyens
ou pace qu’une entreprise est toute puissante sur une région.
Rôle important du responsable Environnement en interne pour faire avancer
doucement les choses. (Plan à long terme, déclencher un partenariat avec la Drire,
Agence de l’Eau, la Cram ect…)
L’entreprise doit faire les bons choix – choix techniques raisonnables – être solide
techniquement pour ne pas céder aux excentricités de certaines demandes, elle doit
se faire épauler techniquement.
Le responsable Environnement doit s’impliquer pour comprendre les solutions
qu’on lui propose et non pas de décharger entièrement sur un conseil !
Attention au choix du spécialiste ou du conseil. Bien savoir si l’on veut lui faire
faire « du papier », ou solliciter son expertise !
Etre exigeant sur le contenu de sa prestation ! Attention l’indépendance est rare !
Lorsque l’entreprise est « moteur », elle entreprend un partenariat constructif avec
les administrations
Elle dispose de temps pour comprendre, élaborer et réaliser.
Facteur primordial : le facteur économique – une solution peut être peu coûteuse à l’achat et
très lourde à l’exploitation – certaines solutions peuvent remettre en cause les moyens de
production.
Le responsable Environnement, ou le conseil, ou encore le fournisseur éventuel doivent
mesurer le plus justement et honnêtement possible les coûts d’une solution, sachant que ne
pas dépolluer peut coûter très cher.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
METHODE POUR ABORDER UN
PROBLEME DE
POLLUTION DE L’EAU EN ENTREPRISE
4
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
5
SOMMAIRE
INTRODUCTION ......................................................................................................................... 7
1- TRAITEMENT DE SURFACE : ACTIVITE AUTORISEE ............................................... 8
I.1. Approche interne ............................................................................................................. 8
I.2. Approche externe............................................................................................................. 10
I.3. Rôle des agences de l’eau ................................................................................................ 11
I.4. Arrêté du 26 septembre 1985 .......................................................................................... 13
I.5. Arrêté du 2 février 1998 .................................................................................................. 13
I.6. Projet de nouvel Arrêté .................................................................................................... 14
1I- GENERALITES SUR LE TRAITEMENT DE SURFACE ................................................ 15
II.1. Généralités...................................................................................................................... 15
II.2. Différents types de traitements....................................................................................... 17
II.3. Produits chimiques utilisés ............................................................................................. 18
II.4. Conséquences des rejets pour l’environnement ............................................................. 20
III - PRESENTATION D’UNE CHAINE DE TRAITEMENT DE SURFACE TYPE .......... 21
III.1. Bains de préparations .................................................................................................... 21
III.2. Bains de dépôts ............................................................................................................. 28
III.3. Traitements de finition .................................................................................................. 32
II.4. Autres bains .................................................................................................................... 34
IV – UTILISATION DE L’EAU EN TRAITEMENT DE SURFACE .................................... 37
IV.1. Vidanges de bains usés ................................................................................................. 37
IV.2. Rinçages........................................................................................................................ 38
IV.3. Les eaux de lavage ........................................................................................................ 38
IV.4. Les eaux de lavage des gaz ........................................................................................... 39
V – BILAN DE POLLUTION ...................................................................................................... 40
V.1. But des études ................................................................................................................ 41
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
6
V.2. Prestations des chargés d’études .................................................................................... 41
V.3. Réductions des consommations d’eaux ......................................................................... 42
V.4. Bilan de pollution ........................................................................................................... 47
VI – NOTION DE TECHNOLOGIES PROPRES .................................................................... 48
VI.1. Limitation des pollutions .............................................................................................. 48
VI.2. Limitation des débits par recyclage .............................................................................. 51
VII. TRAITEMENT DES EFFLUENTS EN TRAITEMENT DE SURFACE ....................... 54
VII.1. Principes généraux de traitement ................................................................................ 54
VII.2. Réactions mises en jeu et mise en œuvre industrielle ................................................. 56
VII.3. Autres types de dépollution ......................................................................................... 64
VIII - EXPLOITATION DES SYSTEMES EPURATOIRES .................................................. 65
IX – ORGANIGRAMMES DE QUELQUES TRAITEMENTS .............................................. 67
IX. 1. Déchromatation ........................................................................................................... 67
IX.2. Décyanuration ............................................................................................................... 68
IX.3. Précipitation et insolubilisation des métaux ................................................................. 69
IX.4. Rejet zéro sur site ......................................................................................................... 70
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
Introduction
Pour aborder cette démarche, nous nous appuyons sur l’activité industrielle du traitement de
surface.
Cette activité sera présentée ainsi que son environnement réglementaire.
Nous présenterons l’étude technique préalable à l’élaboration d’un projet et les différentes
solutions techniques envisageables.
7
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
8
Le traitement de surface
Cette activité permet d’aborder les problèmes réglementaires, ceux de la consommation d’eau
et ceux de la dépollution :
-
c’est une activité « autorisée »
-
elle est assujettie à la redevance de pollution et est l’objet de surveillances de la
Cram, de la Police des Eaux, de la DDE ect…
-
elle a fait l’objet de plusieurs réglementations
-
c’est une activité très technique
-
initialement, elle était très consommatrice d’eau
-
l’activité TS génère une pollution très toxique
1- Traitement de surface : Activité autorisée
Du point de vu environnemental, la législation française a deux approches
différentes:
 Une approche interne
 Une approche externe
I.1. Approche interne
L’approche interne est de la responsabilité de l’industriel. C’est la procédure de
demande d’autorisation d’exploiter une installation classée.
Cette approche est de la compétence de la DRIRE: Direction Régionale de
l’Industrie, de la Recherche et de l’Environnement.
Chaque atelier doit respecter des règles fixées au cas par cas par un arrêté
préfectoral d’autorisation d’exploiter une installation classée pour la protection
de l’environnement.
Ces règles sont définies en accord avec les textes en vigueur.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
9
Le texte fondamental est la loi du 19 juillet 1976 relative aux installations
classées pour la protection de l’environnement.
Le dossier est présenté par l’industriel, mais il peut se faire assister par un
cabinet conseil.
Ce dossier comprend:
 Un dossier administratif
 Un dossier plan
 Une étude d’impact
 Une étude des dangers
 Un dossier hygiène et sécurité
Le dossier administratif présente le contexte de la demande, l’identification des
principaux interlocuteurs, la nature des activités, la localisation des
installations classées, la nomenclature des installations classées propre à
l’entreprise, la présentation technique des installations.
Le dossier plan est constitué d’un certain nombre de plans à échelles
différentes.
L’étude d’impact présente l’état du site et son environnement et analyse les
nuisances générées par les installations en l’absence de mesure de réduction.
Les paramètres analysés sont, sans être exhaustif :
 Les sols
 Les conditions météorologiques
 L’eau dans l’entreprise
 Le bruit
 L’air
 Les déchets
 L’impact sur la santé
Après le constat initial, une analyse des mesures prises pour réduire ou
éliminer les nuisances est conduite pour tous les paramètres présentés.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
10
L’étude des dangers analyse les risques présentés par l’exploitation des
installations.
Une étude est ensuite présentée pour mettre en avant les mesures prises pour la
réduction des risques.
Le dossier hygiène et sécurité quant à lui présente l’aménagement des postes de
travail et des lieux de travail, les nuisances particulières pour certaines
catégories de travailleurs, l’ergonomie des postes de travail, l’organisation du
travail, etc.
Une fois le dossier terminé, il est présenté à la DRIRE qui l’analyse et va
ensuite proposer un avis.
Si le dossier convient, il sera soumis à enquête publique pour avis auprès des
populations concernées.
Suite à l’enquête publique, le dossier est transmis au conseil départemental
d ’hygiène et sécurité.
Celui-ci se prononce ensuite et fait ses remarques. Si le dossier est accepté, le
préfet signe un arrêté autorisant l’industriel à exploiter son installation dans les
conditions spécifiées dans l’étude.
Le traitement de surface est une installation classée lorsque le volume des
cuves de bains mis en œuvre dépasse 1500 l (tous bains confondus).
Pour résumer, on peut dire en fait que la DRIRE contrôle ce qui sort de
l’installation et impose ses vues en fonction du contexte local au niveau des
rejets.
I.2. Approche externe
Elle est de la compétence de nombreuses administrations dont:
 La DDE
 La DDA
 La police des eaux
 Les agences de l’eau
En fonction de divers objectifs, ces administrations sont parfois appelées à se
prononcer sur les rejets et ont certaines exigences.
En ce qui concerne les rejets aqueux qui nous intéressent, les agences de l’eau
tiennent un rôle important que nous allons détailler.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
11
Les deux approches interne et externe sont cohérentes et ont pour but de limiter
les nuisances sur l’environnement.
I.3. Rôle des agences de l’eau
Les agences de l’eau ont un rôle mutualiste, elles perçoivent auprès des
industriels ou des collectivités une redevance de pollution qu’elles reversent
sous forme d’aide entre autres à la lutte contre la pollution.
Au niveau des industriels, les redevances sont établies selon un barème
national, et depuis le dernier programme les aides sont versées uniquement
sous forme de subventions.
Les sommes versées sont plafonnées et dépendent de la redevance due par
l’industriel.
Les agences de l’eau sont au nombre de 6 et correspondent aux bassins
versants des grands fleuves, ce sont:
 L’agence Loire-Bretagne
 L’agence Seine-Normandie
 L’agence Rhône-Méditérannée-Corse (RMC)
 L’agence Adour-Garonne
 L’agence Artois -Picardie
 L’agence Rhin-Meuse.
Elles élaborent des plans quinquennaux qui portent sur:
 L’assainissement des collectivités locales
 La dépollution des activités industrielles
 La gestion des ressources
 L’alimentation en eau potable
 La connaissance, la restauration et la mise en valeur des milieux
aquatiques
 La maîtrise des pollutions agricoles
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
12
Le VIIIème programme de l’Agence Rhône-Méditérannée-Corse définit son
action pour les années 2003 à 2006.
Il axe ses priorités sur :
 La réduction des rejets toxiques et rejets dispersés dans le cadre
d’opérations « groupées »
 Les actions de prévention des risques de pollution accidentelle
 Les investissements visant au suivi des prélèvements et rejets et des
milieux au voisinage de ces prélèvements et rejets
 La restauration des sites et sols pollués menaçant les ressources en eau
sous certaines conditions
Les ateliers de traitement de surface produisant une forte pollution métallique,
la mise en place d’un outil de dépollution est aidée financièrement.
Les aides financières sont assorties de plusieurs réserves :






- il n’y a pas d’aide si l’entreprise fait l’objet d’une mise en
demeure
- si le retour sur investissement est inférieur à 5 ans
- lorsque les projets concernent une activité nouvelle
- les investissements doivent dépasser 15 000 € HT
- les travaux de renouvellement et d’entretien sont exclus des aides
de l’Agence
- la décision d’aide doit être préalable à toute passation de
commande
Les taux d’aide varient selon les travaux envisagés :
- Etudes préalables
Subvention de 50 %
- Traitement des pollutions chroniques, réduction des volumes
d’effluents, restructuration des réseaux d’égouts
Subvention de 30 %
- Réduction de la consommation d’eau
Subvention de 30 %
- Prévention des pollutions accidentelles
Subvention de 30 %
- Sols pollués – Etudes
Subvention de 50 %
Travaux
Subvention de 30 %
- Equipement de points de mesure
Subvention de 30 %
Pour financer un projet, une étude préalable au traitement des eaux est
généralement nécessaire. Elle peut être confiée à un cabinet d’étude
indépendant.
Après regard sur cette étude, l’industriel lance une consultation auprès des
ingénieries pour la définition de son projet de traitement des eaux.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
13
L’agence ne financera que si elle donne un avis favorable et technique sur
chaque projet.
C’est l’industriel qui choisi son fournisseur en fonction des remarques faites
par l'agence et son cabinet conseil.
L’agence ne peut en aucun cas imposer un fournisseur à un industriel.
I.4. Arrêté du 26 septembre 1985
Ce texte donne des instructions pour limiter les pollutions et les nuisances des
ateliers de traitement de surface.
Il fixe des normes de rejet en terme de concentration en produits polluants tant
au niveau des rejets atmosphériques qu'aqueux.
Il limite les consommations d’eau en fonction de la production et crée un
critère objectif de mesure par rapport à la surface traitée (entraînement en l/m2
de surface traitée)
Il institue une auto-surveillance tant en interne qu’en externe et fixe des
fréquences d’analyses.
Il propose des aménagements notamment au niveau des stockages des produits
et des stockages des bains usés.
Il fixe les règles d’exploitation de l’atelier et propose un mode de gestion des
déchets.
Ce texte s’applique en principe à tous les ateliers de traitement de surface. Il
oriente nécessairement les projets de traitement d’eau par les normes de rejets
et les consommations d’eau qu’il impose.
Le texte de cet arrêté est repris en annexe.
I.5. Arrêté du 2 février 1998
Cet arrêté non destiné à l’activité TS sert néanmoins de référence à la DRIRE
pour solliciter des valeurs de rejets très faibles ce qui crée beaucoup
d’ambiguïtés.
Il intègre la situation des établissements raccordés sur des stations d’épuration
collectives, toutefois les ateliers de traitements de surface ne sont
théoriquement pas concernés.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
I.6. Projet de nouvel Arrêté
Il réhausse certaines valeurs de rejet (DCO, nitrites) et intègre pour l’activité
TS le cas des établissements raccordés.
14
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
15
1I- Généralités sur le Traitement de surface
II.1. Généralités
L’activité de traitement de surface se caractérise par une modification superficielle de l’état de
surface des pièces à traiter.
Cette modification peut être obtenue par divers moyens :
 Mécaniques, par abrasion (vibroabrasion, polissage, etc.)
 Thermiques (trempe, nitruration, etc.)
 Sous vide (dépôts sous vide)
 Chimiques
Nous nous intéresserons essentiellement à la dernière catégorie qui génère une
pollution aqueuse importante chargée en métaux.
Les buts du traitement de surface sont multiples :
 Protection contre la corrosion
 Décoration (coloration, dépôt brillant, etc.)
 Techniques (phosphatation)
 Mécaniques (chromage dur, nickelage chimique)
Les substrats sont généralement des métaux, mais peuvent aussi être des
matières plastiques, le verre (dépolissage), les céramiques, etc.
Lorsque l’atelier de traitement de surface est spécialisé dans la réalisation de
plusieurs dépôts en sous-traitance d’une autre entreprise, on parle de façonnier.
Si l’atelier fait partie d’un système productif complet, et qu’il n’est qu’une
phase de fabrication parmi d’autres, on parle d’atelier intégré.
Ces ateliers se présentent généralement comme des surfaces sur lesquelles sont
implantées des cuves de traitement contenant les bains nécessaires aux résultats
escomptés, ainsi que des cuves de rinçages.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
16
Les pièces à traiter sont immergées dans des bains formulés avec des produits
chimiques dissous dans de l’eau.
Après chaque bain les pièces traitées sont rincées avec de l’eau pour éliminer
toutes traces de bains entre chaque opération.
Les ateliers peuvent être très différents les uns des autres. Ils peuvent être
mécanisés ou non, intégrés ou non.
Les différentes cuves peuvent être dispersées sur toute la surface en fonction
des besoins ou au contraire alignées en train de cuves.
Lorsque les pièces à traiter sont accrochées sur des supports, on parle de
traitement « à l’attache ». Ces supports sont de formes et de dimensions
diverses, de quelques dizaines de centimètres jusqu’à plusieurs mètres de
longueur.
Les pièces à traiter sont immergées dans les différents bains avec leur support.
Si les pièces sont de petites tailles ou qu’elles ne craignent pas les chocs, elles
sont mises en vrac dans des tonneaux en plastique percés qui sont utilisés
comme des paniers, on parle alors de traitement « au tonneau ».
Pour permettre une bonne homogénéité de traitement, les tonneaux sont animés
d’un mouvement de rotation dans les cuves de traitement.
Les tailles des tonneaux peuvent être très différentes, la charge en pièces
pouvant varier de 500 g (bijouterie) jusqu’à 120 à 250 kg pour des pièces
mécaniques.
Le passage successif dans les différents bains et rinçages peut être effectué
manuellement (un opérateur plonge les montages à la main dans les différentes
cuves) ou automatiquement.
Dans ce cas, un portique évolue au-dessus des cuves, qui sont alors
obligatoirement alignées les unes derrières les autres. Le portique est mobile
sur des rails installés au-dessus des cuves.
Dans le cas d’un traitement manuel au tonneau, c’est l’opérateur qui actionne
le portique, comme pont roulant.
Pour les très grosses pièces, on utilise des chariots transporteurs qui passent
dans une enceinte ou les produits (bains et rinçages) sont pulvérisés sur les
pièces. On parle alors de tunnel de traitement de surface.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
17
II.2. Différents types de traitements
Pour obtenir un état de surface donné, les pièces subissent plusieurs traitements
dans des bains de constitutions différentes.
On distingue plusieurs catégories de traitement :
 Les préparations
 Les dépôts métalliques
 Les finitions
Chacune des ces trois catégories peut être mise en œuvre soit chimiquement
soit électrochimiquement.
Les traitements chimiques se limitent à l’immersion des pièces dans des bains
constitués d’eau et de produits chimiques.
Pour les traitements électrolytiques, on utilise en plus des produits chimiques,
une source de courant continu extérieure.
Les pièces peuvent être reliées soit à l’anode (décapage, dégraissage,
anodisation, etc.), soit à la cathode (dépôts métalliques).
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
18
II.3. Produits chimiques utilisés
Il serait vain de prétendre citer tous les produits chimiques utilisés en
traitement de surface, les formulations évoluant en permanence.
Par contre, il est possible d’approcher les grandes catégories de produits en
fonction de leurs diverses utilisations.
Comme en chimie on distinguera les produits minéraux des produits
organiques.
Pour les produits minéraux on utilise principalement :
 Des acides
 Des bases
 Des phosphates
 Des fluorures
 Des nitrites
 Des cyanures
 Des sels métalliques
Pour les produits organiques il n’est pas possible de donner une liste précise.
Cependant on peut considérer que la plupart des produits organiques utilisés
sont des tensioactifs.
Les bains de dépôt contiennent d’innombrables produits en très faible quantité
en fonction des contraintes du dépôt (vitesse, brillance, grain, etc.).
Les colorants organiques sont aussi très utilisés, notamment pour le traitement
de l’aluminium.
Le tableau de la page suivante donne une idée des produits utilisés en fonction
du type de traitement.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
19
TYPE DE TRAITEMENT
PRODUITS MINERAUX
PRODUITS ORGANIQUES
PREPARATIONS
ACIDES
BASES
PHOSPHATES
FLUORURES
NITRITES
CYANURES
TENSIO-ACTIFS
BAINS DE DEPÔT
ACIDES
BASES
SELS METALLIQUES
CYANURES
REDUCTEURS
TENSIO-ACTIFS
REDUCTEURS
FINITIONS
ACIDES
SELS METALLIQUES
COLORANTS
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
20
II.4. Conséquences des rejets pour l’environnement
A la lecture du tableau de la page précédente, on se doute bien que le rejet
direct de ces produits dans la nature à des conséquences très importantes sur les
écosystèmes naturels.
La caractéristique principale des eaux résiduaires de l’activité de traitement de
surface est la présence en quantité importante de métaux dissous.
Les effets des rejets sans traitement préalable dans le milieu naturel peuvent
être directs, avec une surmortalité d’espèces animales et végétales.
Cependant, il existe aussi des effets indirects, différés dans le temps dont les
conséquences sont tout aussi dévastatrices (bio-accumulation dans les chaînes
alimentaires, eutrophisation, etc.).
Il est donc indispensable de traiter ces rejets dans le respect de l’environnement
et en accord avec la législation en vigueur.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
21
III - Présentation d’une chaîne de traitement de surface type
On peut définir une chaîne de traitement de surface comme l’espace constitué
d’un ensemble de cuves de traitement permettant l’obtention d’un état de
surface donné.
Celui-ci peut être un dépôt métallique, comme un simple nettoyage ou
décapage de surface.
Afin d’obtenir le résultat escompté, les phases successives de traitement des
pièces sont codifiées. C’est ce que l’on appelle une gamme de fabrication.
Il est impossible de fournir une gamme type précise tant les gammes et les
types de revêtements sont nombreux.
Cependant chaque gamme comporte un certain nombre d’opérations toujours
identiques dans leur ordre chronologique.
On procède d’abord à la préparation des pièces :
 Dégraissage chimique
 Décapage
 Dégraissage électrolytique
 Dépassivation
Ensuite vient le ou les bains de dépôts en fonction du résultat que l’on veut
obtenir.
Puis les pièces subissent une ou des finitions pour obtenir soit une coloration
soit un état de protection accrue du dépôt métallique.
A noter que pour l’obtention de certain dépôt il est nécessaire d’avoir des souscouches de métaux différents.
III.1. Bains de préparations
Avant de pouvoir effectuer un dépôt dans de bonnes conditions, il est
nécessaire de préparer la surface sur laquelle il est destiné.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
22
III.1.1. Dégraissage chimique
Comme son nom l’indique, le bain de dégraissage a pour but d’éliminer les
huiles et les graisses qui constituent un film sur les pièces à traiter.
Ces huiles et graisses peuvent avoir des origines très différentes les unes des
autres :
 Huiles de coupe et d’usinage
 Huiles minérales provenant de pertes des circuits hydrauliques des
machines outils
 Huiles et graisse de protections pour éviter la corrosion.
Ces bains sont des bains alcalins composés de sels contenant des phosphates,
de la soude ou de la potasse, parfois des carbonates et des silicates, des
tensioactifs.
De temps à autre on rencontre des produits complexants (EDTA), des
gluconates etc.
Vous trouverez ci-après des compositions types de certains bains couramment
utilisés en fonction du substrat traité.
Généralement le dégraissage est effectué en température, entre 40 et 70 °C en
fonction des substrats, des pièces et de l’état de salissure.
Le déplacement du film gras de la pièce vers le bain est appelé émulsification.
Les produits qui en sont responsables sont les tensioactifs.
Il existe quatre catégories de tensioactifs :
 Les tensioactifs anioniques
 Les tensioactifs cationiques
 Les tensioactifs non ioniques
 Les tensioactifs amphotères
Les anioniques sont très utilisés car ils sont stables à haute température et pH élevés et ne
donnent pas de précipités avec les eaux dures.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
23
EXEMPLES DE COMPOSITIONS
DE
BAINS DE DEGRAISSAGE
TYPE DE SUBSTRAT
COMPOSITION
ACIERS
NaOH
Na2CO3 10 H2O
Na3PO4 10 H2O
Gluconate de sodium
Tensioactifs anioniques
40
41
42
43
0,3
g/l
g/l
g/l
g/l
g/l
ALLIAGES DE CUIVRE
NaOH
Na2CO3 10 H2O
Na4PO7 10 H2O
Citrate de sodium
Tensioactifs anioniques
15
5
15
16
0,3
g/l
g/l
g/l
g/l
g/l
ALUMINIUM
Na2CO3 10 H2O
Borax
Na3PO4 10 H2O
Métasilicate de sodium
Gluconate de sodium
EDTA sel de sodium
Tensioactifs anioniques
8 g/l
9 g/l
10 g/l
11 g/l
12 g/l
5
g/l
0,3 g/l
g/
g/
g/
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
24
Les cationiques sont peu employés en dégraissage alcalin car ils peuvent précipiter en
présence de certains ions inévitablement présents.
Les non ioniques sont peu solubles par contre, ils ne moussent pas et leur pouvoir détergent
dépend de la température.
Les amphotères dépendent du pH :
 Anioniques à pH élevé
 Cationiques à pH neutre ou acide
Ces produits sont assez peu employés en traitement de surface.
Pour éviter la précipitation des sels de calcium naturellement présent dans
certaines eaux de distribution, des complexants sont utilisés.
Ces produits sont très efficaces cependant leur emploi est limité par leur
pouvoir de complexation des métaux qui perturbent les réactions chimiques
mises en jeu lors de la dépollution des effluents.
Ils peuvent ainsi être un obstacle à un traitement efficace en physico-chimie de
ces effluents.
Ces bains se chargent au cours du temps des souillures présentes sur les pièces,
et lorsque le pouvoir dégraissant ne permet plus un nettoyage correct des
pièces, les bains sont vidangés et remplacés par des bains neufs.
Ces vidanges constituent une des composantes du flux de pollution.
Le bain de dégraissage est suivi d’un rinçage courant à l’eau.
III.1.2. Décapage
Après le dégraissage, les pièces sont décapées chimiquement par immersion
dans une solution généralement acide (sauf pour l’aluminium, dont le décapage
est effectué à la soude).
Le but de cette opération est la dissolution des couches de corrosions ou
d’oxydes présentes à la périphérie des pièces.
La concentration et le type d’acide varient en fonction du type de substrat sur
lequel on travaille.
Le mécanisme réactionnel est le suivant :
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
25
Mé + 2H+ => Mé 2+ + H2
Dans certains cas, notamment lors de l’utilisation d’acide nitrique, il peut se
former d’autres molécules (vapeurs rousses de NO2 par exemple).
Vous trouverez en page suivante quelques formulations de bains de décapage
en fonction du type de substrats.
En ce qui concerne les alliages d’aluminium le mécanisme réactionnel est le
suivant :
Al + NaOH + H2O => NaAlO2 + 3/2 H2
Comme il y a dissolution du métal à la surface des pièces, le bain s’enrichie en
métal au cours du temps.
Lorsque la vitesse de dissolution devient trop faible, le bain est vidangé soit en
partie soit en totalité.
Ces vidanges constituent une grande partie du flux de pollution métallique.
Le bain de décapage est suivi d’un rinçage courant à l’eau.
III.1.3. Dégraissage électrolytique
Ce bain n’est pas toujours indispensable, mais il est très souvent utilisé.
Il est généralement de même composition que le bain de dégraissage chimique.
La seule différence est qu’il est utilisé avec une source de courant extérieure.
Les pièces peuvent être anodiques ou cathodiques ou alternativement l’un et
l’autre.
L’intérêt de ce bain est d’allier le pouvoir dégraissant du bain lui-même au
pouvoir désoxydant de l’électrolyse qui s’exerce sur les pièces.
Les microbulles de gaz générées sur la surface par l’électrolyse ont un pouvoir
nettoyant accru par rapport à la simple immersion.
Comme précédemment ce bain se charge en métaux ou en impuretés et doit
être vidangé de temps à autre.
Le bain de dégraissage électrolytique est suivi d’un rinçage courant.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
26
EXEMPLES DE COMPOSITIONS
DE
BAINS DE DECAPAGE
TYPE DE SUBSTRAT
COMPOSITION
ACIERS
HCl
20 % en volume
Formulation simple
H2SO4
20 % en volume
Attaque rapide
H2SO4
HNO3
HCl
50 à 75 % en volume
50 à 25 % en volume
1 % en volume
Attaque avec effet de
brillantage
H2SO4
H2O2
20 % en volume
20 à 80 g/l
Satinage
NaOH
Al
100 à 120 g/l
100 à 120 g/l
Satinage basse teneur en
aluminium
NaOH
Gluconate de sodium
60 g/l
60 g/l
ALLIAGES DE CUIVRE
ALUMINIUM
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
27
III.1.4. Dépassivation
Après dégraissage électrolytique les pièces sont parfaitement nettoyées. Par
contre l’électrolyse peut avoir fait apparaître une couche superficielle d’oxyde
rendant la surface chimiquement passive.
Pour enlever celle-ci on procède à une légère attaque généralement en milieu
acide dilué, mais il existe des compositions alcalines et cyanurées.
Le mécanisme réactionnel est comparable à celui du décapage. Par contre la
faiblesse de la concentration en acide n’induit qu’une attaque très superficielle
des pièces.
Après dépassivation, les pièces sont aptes à recevoir un dépôt métallique.
Le rinçage des pièces n’est pas toujours effectué après dépassivation pour
éviter une repassivation par le simple fait d’un rinçage à l’eau.
Dans ce cas la composition du bain de dépassivation met en jeu des sels
présents dans le bain de dépôt pour éviter sa pollution.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
28
III.2. Bains de dépôts
Il existe un très grand nombre de bains de dépôt. On peut cependant les séparer
en deux catégories :
 Les bains chimiques
 Les bains électrolytiques
Leur mise en œuvre est très différente et justifie que l’on s’y attarde un peu.
III.2.1. Bains de dépôts chimiques
Les bains de dépôts chimiques présentent trois avantages :
 Ils s’effectuent sans source extérieure de courant
 Ils permettent de métalliser des surfaces non-conductrices
 L’épaisseur de dépôt est uniforme quelle que soit la forme de la pièce
Par contre, du point de vue dépollution ils ont de nombreux inconvénients dont il est souvent
difficile de s’affranchir.
Ces bains sont chimiquement très complexes et font souvent l’objet de formulations protégées
par brevet.
Le principe de fonctionnement est basé sur le fait que l’immersion des pièces déstabilise le
bain et induit la réduction du métal sur celles-ci.
Cela implique un réservoir d’ions métalliques présents dans le bain et la présence d’un
réducteur.
Le réservoir d’ions métalliques est obtenu en complexant le métal par des molécules adaptées.
Celles-ci posent ensuite des problèmes lors de la dépollution.
Comme complexant on trouve souvent l’EDTA (acide éthylène-diamine-tetra-acétique) mais
aussi l’ammoniaque pour le cuivre.
Les réducteurs peuvent être organiques comme le formol, le diméthylborane, ou minéraux
comme l’hypophosphite ou le borohydure de sodium. Il en existe d’autres.
Ces bains sont assez difficiles à conduire, ils travaillent à haute température (70 à 100° C), et
les concentrations des différents constituants doivent être contrôlées très souvent.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
29
EXEMPLES DE COMPOSITIONS DE
BAINS DE DEPOTS CHIMIQUES
TYPE DE BAINS
COMPOSITION
CUIVRE CHIMIQUE
NaOH
CuSO4 5 H2O
HCHO (formaldéhyde)
CH3Cl2SiH
(méthyldichlorosilane)
EDTA tétrasodique
Tensioactifs anioniques
10
10
20
0,2
0,3
20
g/l
g/l
g/l
g/l
g/l
g/l
NICKEL CHIMIQUE
AU PHOSPHORE
Ni SO4 6 H2O
Hypophosphite de sodium
Glycolate de sodium
Acétate de sodium
Plomb
Thiourée
25
30
30
20
2
3
g/l
g/l
g/l
g/l
mg/l
mg/l
NICKEL CHIMIQUE
AU BORE
Ni SO4 6 H2O
Dimethylborane
Acide malonique sel disodique
Glycine (C2H5NO2)
Acide malique (C4H6O5)
30
3,5
34
15
27
g/l
g/l
g/l
g/l
g/l
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
30
Les paramètres les plus sensibles sont le pH, la teneur en métal et la température.
Comme il y a consommation de métal, il faut recharger le bain en sels métalliques. Mais il
arrive un moment où la solubilité de ces sels est limitée dans le milieu.
Il faut alors vidanger le bain et en reconstituer un neuf.
La charge polluante de ces bains est extrêmement importante. Et elle pose de nombreux
problèmes de dépollution.
Les principaux métaux déposés par procédé chimique sont le cuivre et le nickel. Mais il existe
des bains chimiques d’argentage, d’étamage, de dorure, etc.
III.2.2. Bains de dépôts électrochimiques
Le dépôt métallique est réalisé en effectuant une électrolyse à courant continu du bain où les
pièces à traiter sont à la cathode (pole négatif).
Les anodes sont constituées par le métal à déposer sous différentes formes:
 Barres
 Plaques
 Berlingots
 Billes
Les montages sur lesquels sont disposées les pièces à traiter sont constitués
d’une barre conductrice en cuivre ou laiton située sur le dessus du montage.
Elle vient se connecter sur des électrodes disposées sur le dessus des cuves,
hors du bain.
Les tonneaux sont alimentés de la même manière. Cependant, des électrodes
viennent en contact avec les pièces au sein même du tonneau.
L’électrolyte est le bain lui-même constitué de sels métalliques et d’un certain
nombre d’autres constituants:
 Sels tampon pour le pH
 Tensioactifs
 Affineur de grain
 Etc.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
31
EXEMPLES DE COMPOSITIONS DE
BAINS DE DEPOTS ELECTROCHIMIQUES
TYPE DE BAINS
COMPOSITION
ARGENTURE CYANURE
AgCN
KCN
K2CO3 2 H2O
Na2S2O3 (thiosulfate)
Ammoniaque
45
75
25
26
10
g/l
g/l
g/l
g/l
ml/l
CUIVRAGE CYANURE
CuCN
NaCN
Na2CO3 10 H2O
40
50
10
g/l
g/l
g/l
ETAMAGE
Sn(BF4)2 (fluoborate d’étain)
HBF4 (acide fluoborique)
HBO3 (acide borique)
Peptone
Betanaphtol
200 g/l
100 g/l
25(acide
g/l borique)
5
g/l
1
g/l
NICKELAGE
Ni SO4 6 H2O
Ni Cl2 6 H2O
H3BO3 (acide borique)
Laurylsulfate sel de sodium
225
30
30
0,5
g/l
g/l
g/l
g/l
ZnO
NaCN
NaOH
40
70
20
g/l
g/l
g/l
(Nickel de Watt)
ZINC CYANURE
Les formulations de bains sont extrêmement nombreuses et répondent à divers impératifs:
 Vitesse de dépôt élevée
 Brillance
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
32
 Couleur
 Etc.
Quelques formules sont décrites à la page précédente, pour donner une idée de
la diversité des formulations.
III.3. Traitements de finition
Après le dépôt métallique, les pièces peuvent être considérées comme finie.
Cependant, dans certains cas, il est nécessaire de procéder à une finition.
Celle-ci a plusieurs buts différents, on peut citer:
 La décoration (coloration, vernissage, etc.)
 La protection contre la corrosion (passivation)
Les finitions sont, elles aussi très nombreuses et les formulations sont multiples. Il n’est pas
possible de donner des formulations types.
Les colorations sont généralement des produits organiques, notamment en ce qui concerne le
traitement de l’aluminium (anodisation).
Les passivations sont plutôt minérales mais il existe de nombreuses exceptions.
Un type important de passivation est la passivation chromique. Elle est utilisée principalement
après les dépôts de zinc et de cadmium, mais aussi dans de nombreuses autres applications.
Le chrome est présent à l’état de chromate sous forme héxavalente, de ce fait il présente une
toxicité importante.
Ces passivations sont en général acides et elles attaquent légèrement le dépôt métallique, de
ce fait la concentration en métal augmente en fonction du temps et le bain doit donc être
périodiquement vidangé.
Les mécanismes mis en jeu lors de la chromatation sont assez complexes, mais ils ont pour
but de créer une couche protectrice évitant la corrosion de la surface.
Les bains de passivations sont ensuite suivis d’un rinçage efficace à l'eau courante parfois à
l’eau déminéralisée.
La page suivante donne quelque formulation type de passivation après zingage et cadmiage.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
33
EXEMPLES DE COMPOSITIONS DE
BAINS DE FINITION
TYPE DE SUBSTRAT
COMPOSITION
PASSIVATION IRISEE
APRES CADMIAGE
CrO3
Na2Cr2O7 2 H2O
Na2SO4 10 H2O
HNO3
6
6
7
4
PASSIVATION BLEUE
APRES ZINGAGE
K2CrO4
NaF
Na2SO4
1,4
2,7
0,9
CHROMATATION SUR
ALUMINIUM
Na2CO3
Na2CrO4
NaF
50 g/l
15 g/l
4 (acide
g/l borique)
g/l
g/l
g/l
ml/l
g/l
g/l
g/l
g/l
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
34
II.4. Autres bains
Dans tout procédé industriel, le “ zéro ” défaut tant recherché est impossible à réaliser.
Il y a nécessairement des rebuts de fabrication. Il en est de même dans le traitement de
surface.
Les rebuts sont la conséquence de multiples causes :
 Mauvaise préparation
 Dépôt non uniforme
 Bain de dépôt pollué
 Rinçage mal effectué
Il est donc nécessaire d’éliminer le dépôt sans abîmer la pièce sous-jacente. Pour cela, sont
utilisés de nombreux bains que l’on appelle des démétallisations.
Elles sont de deux types:
 Démétallisations chimiques
 Démétallisations électrochimiques
Ces bains sont aussi utilisés pour le nettoyage des montages et des amenées de courant des
tonneaux.
III.4.1. Démétallisations chimiques
Ces bains sont généralement acides avec des inhibiteurs de corrosion pour éviter l’attaque des
pièces.
Des complexants sont aussi utilisés pour éviter la précipitation des métaux.
Le pH est très important car il influence le pouvoir oxydant de la solution. Cependant pour
éviter d’attaquer les pièces à démétalliser, il est parfois nécessaire d’utiliser des sels tampons.
La température d’utilisation est aussi importante. Ces bains fonctionnent toujours mieux en
température.
La concentration en métaux augmente au fur et à mesure de l’utilisation et ils doivent être
vidangés périodiquement.
Compte tenu de la charge importante en métaux et surtout la présence de complexant, ces
bains sont souvent difficiles à traiter dans une station physico-chimique classique.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
III.4.2.Démétallisations électrochimiques
Pour enlever le dépôt métallique on utilise le procédé inverse du bain de dépôt, la pièce est
mise en anode et le métal est dissous sous passage de courant.
Généralement ce sont des solutions acides qui sont utilisées pour éviter la précipitation des
métaux à la cathode sous forme d’hydroxyde.
De même que pour les bains chimiques, la concentration en métaux augmente au fur et à
mesure de l’utilisation et il est nécessaire de vidanger le bain périodiquement.
Les remarques au sujet des concentrations en métaux sont valables aussi pour la
démétallisation électrochimique.
Quelques formulations classiques sont indiquées dans le tableau de la page suivante.
35
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
36
EXEMPLES DE COMPOSITIONS DE
BAINS DE DEMETALLISATION
TYPE DE SUBSTRAT
COMPOSITION
DESARGENTAGE
CHIMIQUE SUR ACIER
INOX
HNO3
50
DESARGENTAGE
CHIMIQUE SUR ACIER
NaCN
NaOH
Na2CO3
100 g/l
40 g/l
20 g/l
DESETAMAGE
SUR CUIVRE
HCl
CuCl
930 ml/l
12 g/l
DEZINGAGE CHIMIQUE
SUR ACIER
Métanitrobenzène sulfonate de 50 g/l
sodium
NaCN
100 g/l
NaF
(acide borique)
DEZINGAGE
ELECTROLITIQUE
SUR ACIER
NaOH
EDTA sel de sodium
% en volume
200 g/l
50 g/l
(acide borique)
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
37
IV – Utilisation de l’eau en traitement de surface
L’eau est omniprésente dans un atelier de traitement de surface. Elle est utilisée pour:
 La constitution des bains
 Les rinçages des pièces après chaque bain
 Compenser l’évaporation des bains chauds
 Le lavage des installations (sols, cuves, etc.)
 Le refroidissement de machines ou bains
 Lavage des gaz
Les eaux consommées par les ateliers de traitement de surface sont polluées par
les produits chimiques utilisés dans les différents bains.
On peut distinguer plusieurs types de pollution:
 Les vidanges des bains usés
 Les rinçages
 Les lavages des installations
 Les eaux de lavage des gaz
IV.1. Vidanges de bains usés
Les bains usés sont les effluents où les concentrations sont les plus
importantes, mais les volumes sont généralement faibles
On trouve tout ou partie des produits de constitution des bains et ce qui est
apporté par les pièces:
 Souillures diverses (graisses, huiles, vernis, graphite, paraffine, etc.)
 Métaux constituant les pièces
Compte tenu des flux importants générés par ces effluents, leur traitement est
effectué à petit débit, il nécessite donc un stockage avant traitement.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
38
IV.2. Rinçages
Contrairement aux bains usés, les rinçages ont un volume important, mais leur
charge polluante est faible.
On retrouve dans les rinçages les mêmes produits que dans les bains usés.
Lorsque les pièces sortent d’un bain, elles présentent sur leur surface un film
liquide qu’il faut éliminer par un rinçage efficace.
Ce film est générateur de pollution, on l’appelle entraînement. Il est exprimé en
l/h ou en l/m2 de surface traitée.
Exprimé en l/h il est l’équivalent d’un débit et il représente effectivement les
quantités de produit perdues pendant l’activité de l’atelier.
Exprimé en l/m2, il représente une quantité spécifique représentative de
l’activité et des pièces traitées.
Nous verrons par la suite la signification de cette quantité qui est un paramètre
important dans la législation sur le traitement de surface.
IV.3. Les eaux de lavage
Pour maintenir un atelier dans un bon état de propreté, et pour assurer un
fonctionnement correct des installations, il est nécessaire de nettoyer
périodiquement.
En effet compte tenu de la présence de produits très corrosifs, le milieu
ambiant conduit à une détérioration rapide des équipements sans un minimum
de nettoyage et d’entretien.
La particularité des eaux de lavage est qu’elles contiennent un mélange de tous
les produits avec tous les risques que cela peut présenter.
Dans les eaux de lavage on trouve:
 Les eaux de lavage des filtres
 Les eaux de lavages des sacs d’anode
 Les eaux de lavages de certaines cuves
 Les eaux de lavages des sols
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
39
IV.4. Les eaux de lavage des gaz
Pour éviter d’avoir une atmosphère trop irrespirable, certains bains sont
ventilés à l’aide d’aspirations situées sur la périphérie du dessus des cuves.
Ces effluents gazeux doivent être lavés pour satisfaire à la législation. La
pollution atmosphérique est piégée par lavage à l’eau et restituée sous forme
d’effluents liquides.
Ceux-ci sont peu concentrés et présentent des volumes relativement faibles. Ils
sont traités en station de traitement.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
40
V – Bilan de pollution
Avant de pouvoir respecter la législation, il est important de connaître
l’ampleur du problème pour proposer des solutions.
Contrairement à ce qui se passe lorsqu’un industriel commande une machine
de production, dont il connaît à l’avance les caractéristiques en fonction de ses
marchés, la plupart des industriels sont fort démunis pour savoir quel type de
traitement ils doivent mettre en place pour résoudre un problème de pollution.
En effet, généralement, les industriels n’ont qu’une vague idée des polluants
qu’ils génèrent et des consommations d’eau qu’ils utilisent.
Il est donc nécessaire de faire une étude approfondie que l’on appelle étude
préalable au traitement des eaux.
On peut dire qu’il existe deux types d’études:
 Les études pour les ateliers neufs
 Les études de mise en conformité.
Pour les ateliers neufs, le projet est global, il prend en compte tous les aspects
dans leur ensemble:
 Surface disponible
 Gammes de traitement
 Collectes des effluents
 Systèmes antipollution
 Station de traitement eau et air
 Gestion des déchets
Pour les ateliers existants, la situation est différente dans la mesure où il est
nécessaire de faire des aménagements sur de l’existant avec toutes les
contraintes que cela occasionne.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
41
V.1. But des études
Les études préalables au traitement des eaux ont pour buts essentiels:
 De connaître le plus exhaustivement possible les types de pollutions
 De quantifier la pollution
 De proposer des aménagements pour limiter les flux polluants
 De proposer des aménagements sur l’outil de travail pour limiter les
consommations d’eau
 De prévoir les évolutions possibles de l’atelier
 Prévoir la nature et les caractéristiques des effluents après aménagements
V.2. Prestations des chargés d’études
La finalité d’une étude est la réalisation ultérieure d’une installation de
traitement des eaux dans les meilleures conditions possibles.
Pour cela elle constitue une base pour l’établissement d’un cahier des charges
permettant la consultation d’entreprises spécialisées
Afin que celles-ci puissent élaborer un projet satisfaisant, l’étude doit contenir
un minimum d’informations.
Pour cela le Syndicat des Industries de Matériels et procédés de traitement de
surface (SITS) propose deux types de cahier des charges (Voir en annexe).
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
42
V.3. Réductions des consommations d’eaux
L’eau est omniprésente dans un atelier de traitement de surface. Cependant les
flux hydrauliques les plus importants proviennent des rinçages.
Pour pouvoir quantifier les consommations d’eau encore faut-il pouvoir
quantifier la qualité des rinçages.
En effet, la plupart du temps, les débits de rinçage sont réglés arbitrairement
par l’expérience, sans critère objectif de qualité.
Cela conduit souvent à des consommations excessives sans commune mesure
avec celles strictement nécessaires pour la réalisation d’une production de
qualité.
V.3.1. Rapport de dilution
La qualité d’un rinçage peut se mesurer par un paramètre que l’on nomme le
rapport de dilution (Rd).
Celui-ci est égal au rapport de la concentration du bain sur la concentration
dans le rinçage. On a:
Rd = CB / CR
Avec:
CB
CR
:
:
concentration en produit du bain en g/l
concentration du rinçage en produit du bain en g/l
Par ailleurs, si l’on fait le bilan des masses entrantes et sortantes on a:
Rd = Q / e
Avec:
Q
e
:
:
débit de rinçage en l/h
entraînement en l/h
D’où l’on tire:
Rd = CB / CR = Q / e
Lorsque l’on utilise des rinçages cascade à n postes on à:
Rd = CB / CR = (Q / e)n
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
43
EXEMPLES DE VALEURS
DE
RAPPORTS DE DILUTION
OPERATION
VALEURS MOYENNES
VALEURS EXTREMES
PREPARATIONS
2 500
500 - 5 000
BAINS DE DEPOT
7 000
5 000 - 10 000
PASSIVATION
1 500
1 000 - 2 000
PHOSPHATATION
3 000
2 000 - 5 000
OXYDATION ANODIQUE
3 000
2 000 - 5 000
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
44
Voir pages suivantes la configuration des cuves pour la réalisation de tels
rinçages.
Plus le rapport de dilution est élevé, meilleur est le rinçage. La pratique montre
qu’il n’est pas nécessaire de dépasser certaine valeur pour obtenir une qualité
de rinçage acceptable en fonction des différents type de bains.
Le tableau de la page précédente donne des exemples de valeurs couramment
utilisées dans les ateliers.
Il existe d’autres structures de rinçage qui permettent d’une part de piéger une
partie de la pollution et d’obtenir des rapports de dilution permettant de réduire
substantiellement les consommations d’eau.
Le rinçage mort fonctionne sans renouvellement d’eau pendant un certain
temps. Sa concentration croit au fil du temps. On se fixe une fréquence de
vidange et l’on peut connaître en fonction du temps de fonctionnement sa
concentration ;
On a
CRM = CB x (1 – e –E x T/V)
Avec
CB
CRM
E
T
V
e
:
:
:
:
:
:
concentration en produit du bain en g/l
concentration du rinçage mort en produit du bain en g/l
entraînement en l/h
temps de fonctionnement du rinçage mort entre deux vidanges
volume du rinçage mort
exponentiel de base e
On voit donc que lorsque le temps devient infiniment grand, la concentration
du rinçage mort tend vers la concentration du bain, ce qui est intuitif.
En fixant le temps de fonctionnement du rinçage mort, par exemple une
vidange toutes les semaines, il est possible de calculer le rapport de dilution a
la vidange.
Si le rapport E x T / V est petit on a à la vidange :
Rd = CB / CRM =( E x T / V) –1
Soit le rapport de dilution moyen :
Rd moy = 2 x CB / CRM = 2 x V / (E x T)
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
45
Pour piéger une partie de la pollution, on peut aussi utiliser un rinçage
“ ECO ”. Celui-ci est particulièrement indiqué sur les bains de dépôt.
En effet il permet de piéger la moitié de la pollution.
Son principe est simple. Les pièces sont immergées dans ce rinçage avant et
après passage dans le bain de dépôt.
Dans ce cas on a :
CReco = CB / 2
Rd = CB / CReco = 2
Lorsque l’on restructure un atelier on peut utiliser une combinaison de ces
différentes techniques pour réduire les consommations d’eau et les flux de
pollution.
Sachant que si l’on n’introduit pas de rinçage “ ECO ”, la charge polluante
reste la même, mais que sa répartition entre le flux rinçage et le flux des bains
usés est modifiée.
VI.3.2. Réduction des consommations d’eau
Nous avons précédemment vu comment il est possible de quantifier la qualité
d’un rinçage.
La plupart des ateliers qui ne satisfont pas aux critères de consommation d’eau
fixés par l’arrêté du 26 septembre 1985 doivent être restructurés.
Cela sous-entend qu’il est nécessaire de connaître avec précision les
entraînements et les consommations d’eau.
Pour ce qui est des consommations d’eau, il est toujours possible de faire des
mesures in situ et de se recouper avec les décomptes des factures acquittées par
l’industriel à son fournisseur d’eau.
Par contre, l’entraînement est plus difficilement accessible. Il nécessite de
nombreuses investigations et mesures pour permettre d’être apprécié avec
suffisamment de précision.
La méthode la plus simple pour sa mesure est la technique dite du rinçage
mort. Lors d’une phase de production représentative, on bloque un rinçage
courant pendant un temps donné, généralement après un bain de dépôt.
A l’instant t0, un échantillon est prélevé lors de l’arrêt d’alimentation du
rinçage courant.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
46
Après passage d’une quantité donnée de pièces dont la surface est connue avec
une bonne précision, on prélève un échantillon au temps t1.
Dans ces conditions, on a :
E = (V / CB ) x (C1 – C0) / t
Avec
E
V
CB
C1
C0
t
:
:
:
:
:
:
entraînement en l/h
volume du rinçage utilisé en rinçage mort
concentration en métal du bain pris comme référence en g/l
concentration en métal du rinçage au temps t1 en g/l
concentration en métal du rinçage au temps t0 en g/l
temps écoulé entre t0 et t1 en heures
Connaissant la quantité de pièces traitées pendant le temps t, exprimée en m2,
on peut calculer l’entraînement en l/m2, valeur caractéristique de la production.
Dans le cas ou il n’est pas du tout possible de faire des mesures, par exemple
pour un atelier neuf, les ratios communément retenus sont de 0,2 à 0,3 l/m2 de
surface traitée.
A noter que la surface prise en compte est la surface totale participant à
l’entraînement, c’est à dire les pièces et leur support.
Une fois l’entraînement déterminé, il convient de calculer les rapports de
dilution existants à l’aide des formules citées précédemment, et ce pour chaque
bain.
Ensuite on les compare avec les valeurs habituellement retenues, et l’on
analyse où il est possible de gagner en consommation tout en gardant des
valeurs dans les fourchettes habituelles.
On pourra proposer le changement des structures de rinçage existantes lorsque
cela est possible par la mise en place de rinçage mort, éco, cascade double,
triple, etc.
Une fois ce travail effectué, on recalcule les consommations d’eau et on
compare avec la consommation maximale autorisable de 8 litres par m2 de
surface traitée et par fonction rinçage.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
47
V.4. Bilan de pollution
Celui-ci doit être effectué avec le plus grand soin, car il détermine le choix des
filières de traitement qui seront proposées.
Il existe de nombreuses façons de faire le bilan pollution. Cependant, plus on a
d’informations, plus il est facile de se recouper et d’éviter de graves erreurs.
La première approche peut être effectuée à l’aide de la consommation annuelle
de produits chimiques utilisés sur les chaînes de traitement de surface.
Pour chaque produit utilisé, on cherchera à approcher au mieux sa composition
et l’on sélectionnera les polluants éventuels (les produits sont vendus sous des
appellations commerciales).
On pourra éventuellement consulter les fournisseurs sur les compositions
chimiques des produits avec tous les problèmes de confidentialité que cela peut
poser.
Il suffira ensuite de faire les sommes des quantités retenues pour obtenir le
bilan de pollution annuel.
Si les consommations des produits ne sont pas accessibles, on pourra partir des
fréquences de vidanges des bains et des entraînements et faire la somme des
quantités perdues dans les bains usés et dans les rinçages.
Cela nécessite bien évidemment de connaître les chaînes de traitement avec la
plus grande précision, notamment au niveau des gammes et des fréquences de
vidanges des différents bains.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
48
VI – Notion de technologies propres
Cette notion correspond à la mise en œuvre des actions de prévention à la
source pour la réduction des pollutions.
La mise en place d’un rinçage “ ECO ” en est un exemple.
Il en existe d’autres. On trouvera deux types :
 La limitation des pollutions
 La limitation des débits par la mise en place de recyclage
VI.1. Limitation des pollutions
VI.1.1. Actions concernant les préparations
Généralement sur les dégraissages on se contente de déshuiler les bains. En
effet, ceux-ci se chargent d’huiles et de graisse qui sont générateurs d’une forte
pollution organique conduisant à des DCO importante (DCO : demande
chimique en oxygène).
Les principales techniques utilisées sont :
 Le déshuilage statique
 La centrifugation
 Les procédés membranaires
En fonction des caractéristiques de chaque bain, de ces conditions de
fonctionnement, et du type de produit à dégraisser (huile entière, graisse, huile
soluble, etc.) l’une ou l’autre technique sera choisie.
Il est à noter que seuls des essais industriels sont à même de déterminer
laquelle de ces techniques est la plus appropriée dans un contexte donné.
Déshuilage statique
Le déshuilage statique n’est efficace que si le bain n’est pas émulsifiant. On
peut se rapprocher des fabricants de produits chimiques pour connaître la
nature des produits utilisés.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
49
Ce procédé est rustique et simple et n’utilise que la gravité pour séparer la
phase huileuse légère de la phase aqueuse sous-nageante .
Déshuilage par disque
Le déshuilage par disque fonctionne sur le principe de propriétés oléophiles de
certains matériaux, il ne convient pas aux bains émulsifiants.
Un disque en matériau spécifique est plongé dans le bain dont les éléments gras
surnagent.
Ceux-ci viennent se fixer sur la surface du disque qui est animé d’un lent
mouvement de rotation sur son axe.
Les matières grasses fixées sur le disque sont extraites par un jeu de bavette
d’essuyage, et récupérées dans un récipient approprié.
Elles constituent un déchets qu’il faut traiter ou valoriser à l’extérieur.
Centrifugation
La centrifugation utilise la gravité par la différence de densité liquide-liquide
appliquée à grande vitesse de rotation (4000 à 9000 tours /minutes)
On obtient deux déchets :
Les huiles propres en partie supérieure
Les boues en partie basse
Le liquide propre est recueilli en partie centrale.
En fonction de la vitesse de rotation, donc de l’accélération, il peut y avoir
cassage des émulsions.
De ce fait, cette technique convient à un grand nombre de bains.
Le coût d’investissement par contre est assez important et en limite largement
l’utilisation.
Techniques membranaires
Les techniques membranaires utilisent le décolmatage en continu d’un média
filtrant en jouant sur les conditions de turbulences au contact du média.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
50
La filtration s’effectue parallèlement au média filtrant et permet de concentrer
dans une boucle de circulation les particules indésirables (concentrat).
La solution épurée (filtrat) retourne dans le bain, ce qui permet de maintenir
des caractéristiques constantes dans le temps.
Cette technique est très efficace, mais on s’aperçoit que le bain est très souvent
déstabilisé et qu’il n’y a pas que les huiles et les graisses qui sont retenues.
Une grande partie des tensioactifs est piégée dans le concentrat. Il faut donc
procéder à des ajouts périodiques dans le bain et cela nécessite de fréquentes
analyses.
D’autre part, il est nécessaire d’adapter les membranes aux bains et aux huiles
à traiter, d’où une certaine spécificité de la technique à chaque cas.
Enfin, malgré l’abrasion de la couche colmatante en surface de la membrane, il
y a toujours à terme un certain colmatage de celle-ci. Il est donc impératif
d’effectuer un lavage.
Celui-ci est très important pour pouvoir recouvrer le débit initial de la
membrane.
Tout ceci fait que la mise en place de cette technique est relativement restreinte
compte tenu des différentes contraintes d’exploitation.
Comme précédemment, le coût important d’investissement et d’exploitation en
limite la diffusion.
VI.1.2. Actions concernant les bains de dépôts
Elles se limitent pour l’instant à la mise en place d’électrolyseurs sur les bains
morts après dépôts métalliques.
Le métal est récupéré sous sa forme métallique par passage d’un courant
continu dans le rinçage mort.
Il existe de nombreuses formes d’électrolyseur et le métal est récupérable soit
sous forme de cathodes de section rectangulaire soit sous forme de billes.
L’avantage de cette technique est que le métal peut être directement recyclé
dans le circuit d’élaboration du métal proprement dit.
L’inconvénient, et il est de taille, c’est qu’il n’y a pas de rentabilité
économique pour les métaux communs.
Seule la récupération de l’or est économiquement rentable.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
51
VI.1.3. Actions concernant les finitions
Pas de recyclage disponible sur ce type de bains pour l’instant. Par contre,
travail des fournisseurs de produits chimiques pour supprimer des éléments très
toxiques tels que le chrome hexavalent et le remplacer par des sels moins
toxiques
VI.2. Limitation des débits par recyclage
On dispose essentiellement de deux techniques performantes :
 Le recyclage par échangeur d’ions
 Le recyclage par évaporation.
VI.2.1. Echange d’ions
Les effluents doivent avoir une charge polluante faible. De ce fait cette
technique est mise en place généralement sur des rinçages restructurés et après
rinçage mort.
Elle consiste à piéger les polluants sur des résines échangeuses d’ions.
Les cations sont échangés contre des ions hydrogène et les anions contre des
ions hydroxyles.
De ce fait, on reconstitue de l’eau sous une forme très pure. A tel point que l’on
peut suivre sa qualité uniquement par mesure de sa conductivité.
Celle-ci est d’autant plus faible que l’eau est pure.
L’avantage du procédé est que l’eau recyclée est de très bonne qualité, d’où
une qualité de rinçage accrue.
Par contre la capacité d’échange est limitée d’où des cycles de fonctionnement
limités dans le temps qu’il convient d’apprécier au mieux pour éviter les
catastrophes.
Chaque cycle est caractérisé par les étapes suivantes :
 Echange
 Détassage des résines
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
52
 Régénération
 Rinçage
La régénération est effectuée par des solutions plus ou moins concentrées
d’acide et de base, généralement l’acide chlorhydrique et la soude.
Le résultat de la régénération est la production d’éluats qu’il faut ensuite
traiter en tant que bains usés.
L’inconvénient de cette technique est qu’il faut nécessairement restructurer
l’outil de travail sous peine de gain de consommation d’eau infime.
VI.2.2. Evaporation sous vide
Le principe en est simple, on concentre la pollution par distillation des
effluents.
L’eau distillée est recueillie et recyclée.
Le concentrat est traité en station comme bain usé ou traité à l’extérieur en
centre de traitement agréé.
Deux techniques sont actuellement sur le marché :
 La pompe à chaleur
 La compression mécanique de vapeur
La technique par pompe à chaleur consiste en une récupération d’énergie
par pompe à chaleur.
Les effluents sont traités à faible température et faible pression. Un
compresseur dans lequel circule un liquide calorigène permet, après
compression, de chauffer le liquide à évaporer.
Après avoir cédé une partie de ses calories, on le détend ensuite en partie
haute de la chambre d ‘ébullition pour permettre la condensation des
vapeurs.
Il échange de nouveau des calories lors de la transition de phase gaz-liquide,
et il est ensuite recomprimé pour un nouveau cycle.
L’eau distillée est recueillie par l’intermédiaire d’une pompe à vide et
dirigée hors de l’enceinte en dépression.
La compression mécanique de vapeur travail à température de 90 °C sous
une pression d’environ 650 mm de mercure.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
53
L’effluent à traiter est porté à ébullition par le distillat avec lequel il échange
ses calories.
Les vapeurs sont comprimées par un compresseur à buées qui les
condensent avec un excès de calories qui seront de nouveau échangées pour
réchauffer les effluents à traiter pour un nouveau cycle.
Comme précédemment cette technique ne peut être envisagée sans
restructuration de l’outil de production, les débits actuellement traités étant
faibles (quelques centaines de litres par heure).
D’autre part, le coût énergétique n’est pas négligeable et conduit à une
limitation de la mise en place de cette technique.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
54
VII. Traitement des effluents en traitement de surface
Le schéma le plus utilisé est le traitement au fil de l’eau ou circuit ouvert.
Chaque traitement est réalisé en continu dans des réacteurs spécifiques pour
chaque réaction chimique mise en jeu.
Les réactions mises en jeu sont simples :
 Réaction d’oxydoréduction
 Réaction de précipitation
 Réaction de neutralisation
Dans le cas de la précipitation, celle-ci est ensuite suivie par une étape de
séparation physique.
Les boues obtenues constituent le déchet, l’eau claire est ensuite rejetée.
VII.1. Principes généraux de traitement
Le premier principe est la séparation des réseaux d’effluents en fonction de
leurs compatibilités chimiques.
Sur les rinçages on distinguera au minimum deux réseaux :
 Les rinçages acides et chromiques
 Les rinçages alcalins et cyanurés
S’il est possible de séparer plus précisément, on aura :
 Les rinçages cyanurés
 Les rinçages chromiques
 Les rinçages acido-basiques
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
Cette séparation n’est pas exhaustive, elle peut être plus compliquée, en
fonction des produits utilisés. On pourra trouver :
 Des rinçages avec complexants
 Des rinçages avec nitrites, hypophosphites, fluorures, etc.
 Des rinçages avec cadmium
On trouvera le même schéma de séparation pour le stockage des bains usés.
55
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
56
VII.2. Réactions mises en jeu et mise en œuvre industrielle
VII.2 .1. Décyanuration
La décyanuration la plus utilisée est l’oxydation par l’Eau de Javel.
On distingue deux réactions chimiques :
 Une oxydation
 Une hydrolyse
L’oxydation peut être symbolisée par la réaction suivante :
 H2O + CN- + ClO- => CNCl + 2 OHCette réaction est quasi instantanée et indépendante du pH. Elle implique un
saut de potentiel important qu’il est possible de suivre à l’aide d’électrode de
potentiel redox.
L’hydrolyse est la suivante :
 CNCl + 2 OH- => CNO- + Cl- + H2O
Cette réaction par contre est dépendante du pH :
 pH = 9, 0
la réaction est incomplète
 pH = 10,5
la réaction est complète en 35 minutes environ
 pH = 12,5
la réaction est complète en 15 minutes
Dans la pratique on compte un temps de contact d’environ une heure.
Seul CN- est oxydé. Par contre dans les bains, il y a présence de complexes métallocyanurés
dont les temps de réaction sont plus importants.
Plus le complexe est stable, plus le temps de réaction est long. Par exemple, pour la
décyanuration d’effluents issus d’argentage cyanuré, il faut compter au moins deux heures de
temps de contact.
Si la stabilité est trop importante, il n’est pas possible de traiter (nickel par exemple).
La mise en œuvre industrielle est simple. Elle nécessite le matériel suivant :
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
57
 Une cuve de traitement
 Un agitateur
 Une mesure de pH
 Une mesure de potentiel rédox
 Les réactifs et leur système d’injection
Un excès d’oxydant sera maintenu pour éviter la présence de cyanures. Celui-ci
sera déterminé lors de la mise en service de l’installation.
En effet, compte tenu de la complexité des compositions des effluents à traiter,
il est impossible de fixer à l’avance le potentiel d’oxydoréduction de la
réaction. Cette donnée n’est accessible que sur le terrain.
En pratique, on compte environ 20 litres de solution commerciale d’eau de
javel consommés pour traiter un kilogramme de cyanure sous forme CN-.
Il existe d’autres procédés de traitement des cyanures, on peut citer pour
mémoire :
 L’oxydation par l’eau oxygénée
 L’oxydation par les persulfates de sodium ou de potassium
 L’oxydation par l’acide de Caro (H2SO5)
 La précipitation par le fer sous forme de ferro ou ferricyanure de fer
Ces procédés sont marginaux par rapport à l’oxydation par l’Eau de Javel.
VII.2 .2. Déchromatation
La déchromatation la plus utilisée est la réduction par le bisulfite de sodium en
milieu acide.
La réaction chimique est la suivante :
 2 CrO42- + 3 NaSO3 + 10 H+ => 2 Cr3+ + 3 NaHSO4 + 5 H2O
Cette réaction est quasi instantanée à pH 2,5. Elle implique un saut de potentiel
important qu’il est possible de suivre à l’aide d’électrode de potentiel redox.
Dans la pratique on compte un temps de contact d’environ 20 minutes.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
58
La mise en œuvre industrielle est simple. Elle nécessite le matériel suivant :
 Une cuve de traitement
 Un agitateur
 Une mesure de pH
 Une mesure de potentiel rédox
 Les réactifs et leur système d’injection
Un excès de réducteur sera maintenu pour éviter la présence de chromates.
Celui-ci sera déterminé lors de la mise en service de l’installation pour les
même raisons que précédemment
En effet, compte tenu de la complexité des compositions des effluents à traiter,
il est impossible de fixer à l ‘avance le potentiel d’oxydoréduction de la
réaction.
Cette donnée n’est accessible que sur le terrain.
En pratique, on compte environ 10 litres de solution commerciale de bisulfite
consommés pour traiter un kilogramme de chrome sous forme CrO42-.
Il existe d’autres procédés de traitement des chromates, on peut citer pour
mémoire :
 La réduction par le fer métallique (procédé ACTIMAG)
 La réduction par le fer ferreux en milieu acide
Ces procédés sont marginaux par rapport à l’oxydation par l’Eau de Javel.
VII.2 .3. Neutralisation
Le terme de neutralisation est ici impropre, mais a été consacré par l’usage.
Il s’agit en fait de provoquer la précipitation des métaux, des fluorures et des
phosphates et d’ajuster l’équilibre acide-base de la solution.
Les réactifs mis en jeu sont la soude ou la chaux pour l’alcalinisation et les
acides sulfurique et chlorhydrique pour l’acidification si nécessaire.
En ce qui concerne la précipitation des métaux, la réaction type est la suivante :
Mé 2+ + 2 OH- => Mé(OH)2
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
59
On provoque l’apparition d’hydroxydes métalliques qui ont une solubilité
limitée dans l’eau. Cependant, cette solubilité est influencée par le pH du
milieu.
D’autre part, la solubilité de chaque hydroxyde n’est pas identique ce qui
complique les choses lorsque plusieurs métaux sont présents.
Les tableaux des pages suivantes donnent un aperçu des courbes de
précipitation des différents métaux en fonction du pH du milieu.
Pour la précipitation des fluorures et des phosphates les réactions sont les
suivantes :
2F - + Ca 2+ => CaF2
HPO4 2- + Ca 2+ + 2 H2O => CaHPO4 . 2 H2O
D’un point de vue théorique, ces réactions ne sont pas dépendantes du pH.
Cependant dans la pratique, il est nécessaire d’avoir un pH légèrement alcalin
pour obtenir des bonnes conditions de précipitation.
Le calcium nécessaire à ces deux réactions provient de la chaux, mais cela
suppose que l’effluent à neutraliser est acide et d’autant plus acide qu’il y a des
fluorures et des phosphates.
Dans le cas de solutions alcalines, il peut y avoir intérêt à traiter avec un autre
réactif comme le chlorure de calcium.
Les réactions de précipitation sont généralement lentes. Dans la pratique on
compte un temps de contact minimum de 30 minutes.
La mise en œuvre industrielle est simple. Elle nécessite le matériel suivant :
 Une cuve de traitement
 Un agitateur
 Une mesure de pH
 Les réactifs et leur système d’injection
VII.2 .4. Floculation
La floculation n’est pas une étape chimique à proprement parler. En effet, après
neutralisation, les effluents traités se présentent sous la forme d’une suspension dans l’eau.
Si, on abandonne cette suspension au repos, les particules solides qui la composent vont sous
l’influence de la gravité se rassembler dans le fond du récipient.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
60
On obtient deux phases :
- un liquide surnageant plus ou moins clair
- une boue liquide
Pour obtenir un surnageant clair et limpide, le temps de repos doit être très
long. Ce qui impliquerait des ouvrages industriels très importants.
Pour augmenter la vitesse de sédimentation et donc réduire la taille des
ouvrages d’art, on utilise un produit floculant.
C’est un polymère organique hydrosoluble employé entre 1 et 10 g par mètre
cube d’effluent traité.
Son rôle est d’agglomérer les particules en suspension de façon à créer des
flocs, particules suffisamment grosses pour avoir une vitesse de décantation
maximale.
Il existe 3 catégories de floculants :
- Non ioniques
- Anioniques
- Cationiques
Ils se présentent sous 3 formes :
- Liquides
- Solides
- Emulsions
Compte tenu des différents degrés de cationicité et d’anionicité possible, il existe plusieurs
dizaines de références possibles.
Les plus utilisés en traitement de surface sont les floculants anioniques.
La réaction de floculation est généralement lente. Dans la pratique on compte
un temps de contact minimum de 20 minutes.
La mise en œuvre industrielle est simple. Elle nécessite le matériel suivant :
 Une cuve de traitement
 Un agitateur
 Un poste de préparation et son système d’injection
A noter que l’injection est volumétrique quelle que soit la charge en boues, ce qui nécessite de
régler l’injection avec un léger excès de façon à parer à tout manque.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
61
VII.2 .5. Décantation
Le but de la décantation est de séparer les particules floculées par action de la gravité.
La vitesse limite de décantation dépend de la taille de la particule, de sa densité et de celle du
liquide dans lequel elle se déplace.
Elle est aussi influencée par le régime hydraulique régnant dans le décanteur. Celui-ci doit
obligatoirement être laminaire.
Si l’on considère un récipient de forme parallélépipédique de section S et de hauteur H, et un
effluent de débit Q, pour constituer un décanteur, il suffit que toutes les particules entrantes se
retrouvent pendant le temps de séjour au fond du récipient.
Dans ces conditions on a :
Vs = H / t
Avec :
- Vs : vitesse de sédimentation
- H : hauteur du récipient et longueur du trajet des particules
- t : temps de sédimentation
Par ailleurs, le temps de séjour nous est donné par :
t=V/Q
Avec :
- V : volume du décanteur
- Q : débit à traiter
D’où l’on tire la relation :
Vs = H / (V/Q)
Or on a aussi :
V=SxH
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
62
D’où :
Vs = Q / S
On voit donc que la caractéristique principale d’un décanteur est sa surface et non pas son
volume ou sa forme.
La vitesse de sédimentation Vs est connue de manière empirique par expérience. Les valeurs
habituellement retenues sont les suivantes :
- Hydroxydes métalliques sauf aluminium :
- Hydroxyde d’aluminium
:
- Autres sédiments (phosphates, fluorures) :
Vs = 0,7 m/h
Vs = 0,5 m/h
Vs = 0,6 m/h
Dans la pratique, il existe plusieurs types de décanteur :
- décanteur cylindro-conique
- décanteur plan avec ou sans raclage
- décanteur lamellaire avec ou sans raclage
La mise en œuvre est simple, elle consiste à relier hydrauliquement l’appareil à la cuve de
floculation et prévoir une évacuation des boues dans une cuve prévue à cet effet.
L’eau claire débarrassée des matières en suspension sera dirigée soit vers le rejet via un poste
de contrôle final, soit vers un traitement de finition si besoin est.
VII.2 .6. Contrôle final
Ce poste est indispensable pour juger des performances du procédé et des matériels mis en
œuvre.
Il est imposé par la législation (article 4 de l’arrêter du 26 septembre 1985).
Il doit permettre de mesurer le débit et le pH en continu et de constituer un échantillon
représentatif des rejets pour analyses des paramètres polluants.
La mise en place de ce poste est primordiale et doit retenir toute l’attention du concepteur car
c’est à partir de l’analyse des données qu’il fournit que l’on apprécie les performances de
l’installation.
La fréquence des analyses est réglementée et est imposée par l’arrêté d’autorisation émanant
de la préfecture (loi du 19 juillet 1976 relative aux installations classées pour la protection de
l’environnement).
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
63
VII.2 .7. Traitement des boues
Les boues récupérées dans le fond du décanteur ont une concentration de l’ordre de 20 à 50
g/l.
Elles constituent un déchet liquide dont le volume est important. Pour limiter celui-ci, il
convient de le concentrer.
Pour cela on utilise un système de filtration sous pression à l’aide d’un filtre-presse. Les
boues sont concentrées sous forme de gâteaux solides.
Les concentrations obtenues vont de 30 à 40 % selon le type de boues et leur
conditionnement.
Ces boues déshydratées constituent un déchet ultime qui sera stocké dans une décharge de
classe 1 en attendant qu’il puisse être éventuellement valorisé si c’est possible dans les temps
futurs.
La mise en œuvre industrielle du traitement des boues est simple. Elle nécessite le matériel
suivant :
 Une cuve de stockage des boues
 Une pompe haute pression à variation de débit
 Un filtre-presse
Le filtrat sera obligatoirement dirigé en tête de station pour palier un éventuel
défaut de filtration du système.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
64
VII.3. Autres types de dépollution
VII.3.1. Traitement discontinu par bachée
Lorsque les volumes à traiter sont faibles, il peut être judicieux d’effectuer un
traitement par bachée.
Tous les traitements sont effectués dans une même cuve successivement les
uns après les autres, en fonction des compatibilités chimiques des effluents
présents.
Cette solution permet de minimiser les équipements et de mieux maîtriser les
rejets et présente une surface au sol plus faible qu’une installation au fil de
l’eau classique.
VII.3.2. Traitement extérieur
Pour les très faibles volumes il peut être intéressant de sous traiter la pollution
à une entreprise extérieure spécialisée dans ce genre de prestation.
Les coûts sont généralement élevés mais une étude technico-économique
démontrera facilement le bien fondé de cette solution.
Le recours à un prestataire de service peut aussi être rendu nécessaire par la
difficulté de traitement de certains effluents à un coût raisonnable in situ.
Ce peut être le cas notamment pour certains bains tels que bains chimiques,
bains contenant des complexants, des réducteurs ou des oxydants puissants.
Ceux-ci sont traités la plupart du temps en dilution avec d’autres effluents ce
qui permet de contourner les difficultés de traitements spécifiques qui peuvent
apparaître dans une installation de faible capacité.
Les sociétés de traitement spécialisées sont amenées à traiter des milliers de
mètres cubes d’effluents par an.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
65
VIII - Exploitation des systèmes épuratoires
L’exploitation d’un système épuratoire doit se faire dans le strict respect des
consignes du fabricant.
Cependant, au-delà de cette banalité, il est nécessaire de connaître les points
faibles d’une installation pour parer à toute éventualité.
Bien que les matériels utilisés soient fiables et industriels, ils ne peuvent
donner leurs pleines performances que si leur exploitation est optimum.
Pour cela il est nécessaire d’avoir un personnel formé, capable de prendre les
initiatives adéquates pour limiter les dérives ou palier à tout aléa.
A priori, ces consignes semblent logiques et fondées, cependant, dans la
pratique on s’aperçoit que, dans la majorité des cas, la station est gérée par du
personnel non qualifié.
Cela est essentiellement dû au fait que dans les mentalités, une station coûte de
l’argent et n’en rapporte pas, donc elle doit être gérée à moindre frais.
Cette approche minimaliste peut avoir des conséquences gravissimes et peut
conduire à des catastrophes écologiques sans parler des conséquences
économiques et sociales en cas de pollution accidentelle grave.
Pour limiter les problèmes il est indispensable de respecter les débits
hydrauliques de l’installation.
L’autre point important est la maîtrise des flux polluants. Une installation est
calculée pour fonctionner dans des limites acceptables.
Tout dépassement crée des conditions qui sont susceptibles d’entraîner des
perturbations dans les réactions chimiques et donc des contre-performances.
Les organes les plus sensibles sont les électrodes de pH et de rH. Celles-ci
doivent être en parfait état de fonctionnement.
Un programme d’étalonnage à période fixe permettra de prévenir de dérives
importantes.
L’approvisionnement de pièces de rechange de première urgence est un gage
de bonne gestion des matériels.
La mise en place par le constructeur d’un système d’alarme efficace en cas de
dépassement de seuils ou de consignes permet une intervention rapide limitée
dans le temps.
La contrainte administrative de contrôle des rejets permet de noter les
performances du système et donc de déceler tout défaut de traitement et d’en
tirer les conséquences nécessaires.
Une gestion rigoureuse des consommations de réactifs fixe les conditions de
fonctionnement en régime stationnaire.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
66
Toute dérive devra attirer l’attention et donner lieu à investigation pour en
connaître les raisons.
Enfin la tenue d’un cahier d’exploitation sur lequel est consigné un maximum
de données constitue un historique précieux pouvant donner lieu à
interprétation.
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
67
IX – Organigrammes de quelques traitements
IX. 1. Déchromatation
Bains usés
Rinçages
chromiques
chromiques
Stockage bains
usés chromiques
Reprise
Stockage bisulfite de
sodium
Déchromatation
Reprise avant
neutralisation
Stockage acide
sulfurique
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
68
IX.2. Décyanuration
Bains
usés cyanurés
Rinçages cyanurés
Stockage bains
usés cyanurés
Reprise
Stockage Eau de
Décyanuration
Javel
Reprise avant
neutralisation
Stockage soude
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
69
IX.3. Précipitation et insolubilisation des métaux
Bains usés
acides
Rinçages
acido-basiques
Bains usés
alcalins
Reprise
Préparation de lait de
Neutralisation
Stockage acide
sulfurique
chaux
Préparation de
Floculation
floculant
Filtrat vers reprise
Reprise des boues
liquides
Décantation
Déshydratation
des boues
Reprise
avant
neutralisation
Boues
déshydratées vers
décharge agrée
Eaux de lavage
Filtration
vers reprise avant
neutralisation
Neutralisation
finale
Contrôle final
Rejet
R
e
j
e
t
MCC - Intervention IGEE – Année 2006
70
IX.4. Rejet zéro sur site
Rinçages faibles débits,
bains usés acides, alcalins,
chromiques
Stockage
Acide sulfurique
Filtrat vers reprise en
tête de station
Déchromatation
Bisulfite
Neutralisation
Soude
Floculation
Floculant
Stockage boues
Décantation
Filtre-presse
Reprise
Boues déshydratées
Vers traitement
extérieur
Evaporation
Stockage distillat
Pour recyclage
Concentrat
Vers traitement
extérieur