Le traitement des eaux usées industrielles décrit les procédés utilisés pour traiter les eaux usées produites par les industries en tant que sous-produits indésirables. Après traitement, les eaux usées industrielles (ou effluents) traitées peuvent être réutilisées ou rejetées dans un égout sanitaire ou une eau de surface dans l'environnement.
La plupart des industries produisent des eaux usées. Les tendances récentes ont été de minimiser une telle production ou de recycler les eaux usées traitées dans le processus de production.
Sources d'eaux usées industrielles
Fabrication de batteries Les fabricants de batteries se spécialisent dans la fabrication de petits appareils pour l’électronique et les équipements portables (outils électriques, par exemple), ou de plus grandes unités de plus grande puissance pour voitures, camions et autres véhicules motorisés. Les polluants générés dans les usines de fabrication comprennent le cadmium, le chrome, le cobalt, le cuivre, le cyanure, le fer, le plomb, le manganèse, le mercure, le nickel, l’huile et la graisse, l’argent et le zinc..
Fabrication de produits chimiques organiques Les polluants spécifiques rejetés par les fabricants de produits chimiques organiques varient considérablement d'une usine à l'autre, selon les types de produits fabriqués, tels que les produits chimiques organiques en vrac, les résines, les pesticides, les plastiques ou les fibres synthétiques. Certains des composés organiques pouvant être rejetés sont le benzène, le chloroforme, le naphtalène, les phénols, le toluène et le chlorure de vinyle. La demande biochimique en oxygène (DBO), qui est une mesure brute d'une gamme de polluants organiques, peut être utilisée pour évaluer l'efficacité d'un système de traitement biologique des eaux usées et sert de paramètre réglementaire dans certains permis de rejet. Les rejets de polluants métalliques peuvent inclure le chrome, le cuivre, le plomb, le nickel et le zincEPA (October 1987). "Development Document for Effluent Limitations Guidelines, New Source Performance Standards and Pretreatment Standards for the Organic Chemicals, Plastics And Synthetic Fibers Point Source Category; Volume I." EPA 440/1-87/009..
Centrales électriques
Les , en particulier les centrales au charbon, constituent une source majeure d’eaux usées industrielles. Beaucoup de ces usines rejettent des eaux usées contenant des quantités importantes de métaux tels que le plomb, le mercure, le cadmium et le chrome, ainsi que des composés d'arsenic, de sélénium et d'azote (nitrates et nitrites). Les flux d'eaux usées comprennent la désulfuration des gaz de combustion, la cendre volante, les cendres résiduelles et le contrôle du mercure dans les gaz de combustion. Les usines avec des dispositifs antipollution tels que les épurateurs par transfèrent généralement les polluants capturés dans le flux d'eaux uséesU.S. Environmental Protection Agency (EPA), Washington, D.C. "Effluent Limitations Guidelines and Standards for the Steam Electric Power Generating Point Source Category." Final Rule. 2015-09-30..
Les , un type de retenue de surface, sont une technologie de traitement largement utilisée dans les centrales au charbon. Ces bassins utilisent la gravité pour les grosses particules (mesurées en tant que matières en suspension totales) des eaux usées de la centrale. Cette technologie ne traite pas les polluants dissous. Les centrales électriques utilisent des technologies supplémentaires pour contrôler les polluants, en fonction du flux de déchets particulier dans l’usine. Celles-ci comprennent la manutention des cendres sèches, le recyclage des cendres en boucle fermée, la précipitation chimique, le traitement biologique (tel qu'un procédé de boues activées), les systèmes membranaires et les systèmes d'évaporation-cristallisation. Les progrès technologiques dans le domaine des membranes échangeuses d'ions et des systèmes d'électrodialyse ont permis un traitement à haute efficacité des eaux usées de désulfuration des gaz de combustion afin de respecter les récentes limites de rejet de l'EPA.. L'approche de traitement est similaire pour d'autres effluents industriels à forte échelle.
Industrie alimentaire Les eaux usées générées par les exploitations agricoles et alimentaires présentent des caractéristiques particulières qui les distinguent des eaux usées municipales communes gérées par les stations d'épuration publiques ou privées dans le monde: elles sont biodégradables et non toxiques, mais présentent une forte concentration de demande biochimique en oxygène (DBO) et matières en suspension (MES). Les composants des eaux usées alimentaires et agricoles sont souvent complexes à prévoir en raison des différences de DBO et de pH dans les effluents de légumes, de fruits et de produits carnés et du caractère saisonnier de la transformation et de la post-récolte des aliments.
La transformation des aliments à partir de matières premières nécessite de grandes quantités d’eau de haute qualité. Le lavage des légumes produit des eaux riches en particules et en matière organique dissoute. Il peut également contenir des tensioactifs.
L'abattage et le traitement des animaux produisent des déchets organiques très puissants provenant des fluides corporels, tels que le sang et le contenu des intestins. Ces eaux usées sont fréquemment contaminées par des niveaux importants d’antibiotiques et d’hormones de croissance provenant des animaux et par divers pesticides utilisés pour lutter contre les parasites externes.
La transformation des aliments destinés à la vente produit des déchets générés par la cuisson qui sont souvent riches en matières organiques végétales et peuvent également contenir du sel, des arômes, des matières colorantes et des acides ou des alcalis. Des quantités très importantes d'huile ou de graisses peuvent également être présentes.
Les activités de transformation des aliments telles que le nettoyage des installations, le transport des matériaux, la mise en bouteille et le lavage des produits créent des eaux usées. De nombreuses installations de transformation des aliments nécessitent un traitement sur place avant que les eaux usées opérationnelles puissent être appliquées sur les terres ou rejetées dans une voie navigable ou un réseau d'égouts. Des niveaux élevés de particules en suspension de particules organiques augmentent la demande biochimique en oxygène (DBO), ce qui peut entraîner des frais supplémentaires importants pour les égouts. La sédimentation, le criblage en coin (wedgewire screening) ou la filtration sur courroie rotative (rotating belt filtration - microfiltrage) sont des méthodes couramment utilisées pour réduire la charge de matières organiques en suspension avant le rejet.
Industrie sidérurgique La production de fer à partir de ses minerais implique de puissantes réactions de réduction dans les hauts fourneaux. Les eaux de refroidissement sont inévitablement contaminées par des produits, en particulier l'ammoniac et le cyanure. La production de coke à partir de charbon dans les cokeries nécessite également le refroidissement à l'eau et l'utilisation d'eau dans la séparation des sous-produits. La contamination des flux de déchets comprend des produits de gazéification tels que le benzène, le naphtalène, l'anthracène, le cyanure, l'ammoniac, les phénols et les crésols, ainsi qu'une gamme de composés organiques plus complexes connus sous le nom d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)EPA (2002). "Section 7: Wastewater Characterization." Development Document for Final Effluent Limitations Guidelines and Standards for the Iron and Steel Manufacturing Point Source Category. Document no. EPA-821-R-02-004. pp. 7-1ff..
La conversion du fer ou de l'acier en feuilles, fils ou barres nécessite des étapes de transformation mécanique à chaud et à froid, utilisant fréquemment de l'eau comme lubrifiant et liquide de refroidissement. Les contaminants comprennent les huiles hydrauliques, le suif et les particules solides. Le traitement final des produits sidérurgiques avant leur vente à la fabrication comprend le décapage dans un acide minéral fort pour éliminer la rouille et préparer la surface pour le placage d'étain ou de chrome ou pour d'autres traitements de surface tels que la galvanisation ou la peinture. Les deux acides couramment utilisés sont l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique. Les eaux usées comprennent les eaux de rinçage acides et les acides usés. Bien que de nombreuses usines exploitent des installations de récupération d'acide (en particulier celles utilisant de l'acide chlorhydrique), où l'acide minéral est éloigné des sels de fer, il reste un grand volume de sulfate ferreux ou de chlorure ferreux très acide à éliminer. De nombreuses eaux usées de l'industrie sidérurgique sont contaminées par de l'huile hydraulique, également appelée huile soluble.
Mines et carrières droite|vignette|300x300px|Les effluents d'eaux usées au Pérou, avec un pH neutralisé par les eaux de ruissellement.< Les principales eaux usées associées aux mines et carrières sont des coulées de particules de roche dans l'eau. Celles-ci résultent de la pluie qui lave les surfaces et les pistes de transport exposées, ainsi que des processus de lavage et de nivellement des roches. Les volumes d'eau peuvent être très élevés, en particulier les précipitations liées à la pluie sur de grands sites. Certaines opérations de séparation spécialisées, telles que le lavage du charbon pour séparer le charbon de la roche d'origine en utilisant des gradients de densité, peuvent produire des eaux usées contaminées par de fines particules d'hématite et de tensioactifs. Les huiles et les huiles hydrauliques sont également des contaminants courants.
Les eaux usées provenant des mines de métaux et des usines de récupération du minerai sont inévitablement contaminées par les minéraux présents dans les formations rocheuses indigènes. Après broyage et extraction des matières désirables, des matières indésirables peuvent pénétrer dans le flux d'eaux usées. Pour les mines de métaux, cela peut inclure des métaux indésirables tels que le zinc et d'autres matériaux tels que l'arsenic. L'extraction de métaux de grande valeur tels que l'or et l'argent peut générer des boues visqueuses (slimes) contenant des particules très fines dans lesquelles l'élimination physique des contaminants devient particulièrement difficile.
De plus, les formations géologiques qui abritent des métaux économiquement précieux tels que le cuivre et l'or sont très souvent constituées de minerais de type sulfure. Le traitement consiste à broyer la roche en fines particules, puis à extraire le ou les métaux désirés, les restes de roche étant appelés résidus. Ces résidus contiennent une combinaison non seulement de métaux indésirables mais aussi de composants sulfurés qui finissent par former de l'acide sulfurique lors de l'exposition à l'air et à l'eau, qui se produit inévitablement lorsque les résidus sont éliminés dans de grands bassins. Le drainage minier acide qui en résulte, souvent riche en métaux lourds (car les acides dissolvent les métaux), est l'un des nombreux impacts environnementaux de l'exploitation minière.
Industrie nucléaire La production de déchets de l'industrie nucléaire et radio-chimique est traitée comme un déchet radioactif.
Raffinage du pétrole et pétrochimie Les polluants rejetés dans les raffineries de pétrole et les usines pétrochimiques comprennent les polluants classiques (demande biochimique en oxygène, huile et graisse, matières en suspension), l'ammoniac, le chrome, les phénols et les sulfures..
Industrie des pâtes et papiers