Les cristaliseurs sont l’une des principales technologies pour obtenir un déversement zéro dans un processus de traitement des effluents industriels. Cela signifie que le processus de traitement ou de purification ne produit aucun déversement liquide et qu’on obtient généralement une eau de bonne qualité qui peut être réutilisée dans les processus d’usine, en plus d’un résidu solide qui est souvent valorisable pour sa commercialisation interne/externe ou comme combustible. Lorsqu’il ne peut pas être réutilisé en raison de son manque de valeur, il peut être cédé à des dépôts contrôlés.
Certains des processus qui ont un impact particulier pour obtenir le déversement zéro sont la cristallisation, le séchage thermique et la stabilisation des liquides.
Pour parvenir à ces résultats, il est généralement nécessaire d’avoir une étape préalable de concentration à l’aide d’équipements d’évaporation sous vide à haute efficacité énergétique, afin d’obtenir des effluents concentrés, qui seront ensuite minimisés par l’une des techniques mentionnées.
Cristalliseurs
La cristallisation est une opération de séparation dans laquelle se produit le transfert d’un soluté de la phase liquide à une phase solide cristalline, en faisant varier la température ou la composition de la solution.
Le processus industriel de cristallisation repose fondamentalement sur l’obtention temporaire de la solution sursaturée par rapport à l’équilibre, c’est la véritable force motrice du processus. La sursaturation peut être atteinte par la reconcentration du soluté par l’évaporation du solvant, le refroidissement de la solution ou l’action d’un autre produit chimique ajouté à la solution pour diminuer la solubilité du soluté original, ou même une combinaison des trois processus.
Dans le processus de cristallisation, il existe une série de facteurs, différents de la sursaturation, qui déterminent la cinétique de formation des cristaux et, par conséquent, leur taille. Ces facteurs sont la température, l’agitation et le temps ; en agissant sur eux, il est possible d’obtenir des cristaux très fins ou grossiers.
Les cristaliseurs par évaporation fonctionnent sous vide, ainsi l’eau s’évapore à des températures beaucoup plus basses (35-80ºC). L’eau se condense et peut être utilisée comme eau distillée.
La configuration spéciale du récipient d’évaporation avec un système de chauffage de type chemise, par où circule le fluide de chauffage (vapeur, eau chaude, fluide thermique) permet d’atteindre de fortes concentrations dans la chambre en présence de solides sans que cela ne pose de problème pour le processus.
À la sortie du cristaliseur, il est généralement nécessaire d’avoir un système final de déshydratation des sels, les plus efficaces étant :
- Centrifugeuse : Cet équipement permet de déshydrater par lots de grandes quantités de cristaux de tout type de sels.
- Filtre déshydratant : Le lot de liqueur mère et de sels est déchargé sur un tapis qui draine le liquide qui retourne à la tête de l’évapo-cristalliseur, tandis que les sels restent retenus et séparés par un racloir à la fin du parcours, qui les décharge dans un conteneur.
- Conteneur de drainage : Suit le même procédé que le précédent mais ses plus grandes dimensions permettent de traiter de plus grandes quantités de sels cristallisés.
- Tambour rotatif : avec chemise de refroidissement du cylindre extérieur et un racloir qui extrait les cristaux qui se déposent sur la surface interne. Le liquide à cristalliser provient d’une étape de concentration par évaporation et est donc chaud. Le fluide de refroidissement peut être de l’eau d’un circuit de refroidissement avec tour évaporative ou un fluide réfrigérant maintenu à très basse température avec des équipements de froid industriel.
- Réacteur décanteur : un processus qui utilise l’évaporation préalable pour concentrer le soluté, mais dans la zone d’équilibre, par la dosification d’un produit chimique spécifiquement étudié pour chaque cas, cela peut être un autre sel, un autre solvant, un polymère, etc., un déséquilibre se produit dans la solution originale qui conduit à la précipitation de cristaux qui sont extraits du réacteur par un dispositif conçu à cet effet. Ce processus permet la cristallisation fractionnée et l’obtention séparée de différents cristaux de substances à forte valeur ajoutée.
Les processus d’évaporation sous vide et de cristallisation doivent être étudiés spécifiquement pour chaque cas. Condorchem Envitech dispose d’une longue expérience dans la conception, la fabrication et l’installation de ces équipements pour une grande variété de processus industriels différents.
Séchage thermique (spray drying)
Le séchage thermique consiste à pulvériser une solution riche en solides dissous, jamais en suspension, dans une chambre maintenue chaude par l’action des gaz de combustion d’un brûleur ou d’air chaud (180 à 400 ºC). Au contact de la température, le solvant s’évapore instantanément et le solide précipite au fond de la chambre. Un système de venturi permet d’extraire le solide séché et il se sépare de la vapeur d’eau et des gaz de combustion froids (environ 100ºC) qui sont émis à l’extérieur. Un processus de filtrage/lavage de ces gaz garantit les limites d’émission dans l’atmosphère.
Étant donné qu’il s’agit d’un processus qui consomme une grande quantité d’énergie (kWh/litre évaporé), il est préférable de l’utiliser après un processus d’évaporation pour reconcentrer le soluté et diminuer le volume d’eau à évaporer. Le solide obtenu peut être réutilisé lorsque cela est possible ou cédé à un dépôt contrôlé.
Stabilisation / inertisation
La stabilisation des liquides est très recommandée lorsque la gestion du résidu liquide est très coûteuse ou impossible et lorsque la cristallisation ou le séchage thermique ne peuvent pas être appliqués pour des raisons techniques ou d’investissement.
Elle consiste en le mélange du résidu liquide ou pâteux, préalablement concentré par évaporateur, avec un matériau inerte à faible coût. Normalement, on utilise à cette fin des argiles, de la chaux vive, de la chaux éteinte, du ciment, etc., bien que certains polymères déshydratants comme la bentonite, la sepiolite, etc. soient également souvent utilisés. Dans certains cas, un autre résidu solide (par exemple : boues d’épuration, cendres, scories, etc.) peut être utilisé.
Le processus de mélange se fait par lots ou en continu dans un équipement appelé BLENDER, qui consiste en un tambour où arrivent séparément l’alimentation du liquide ou de la pâte et le produit solide stabilisant, ils se mélangent jusqu’à former une masse homogène et se déchargent par la bouche frontale vers un conteneur.
Le mélange se cimentera en quelques heures et avec le temps perd pratiquement toute l’humidité, devenant solidifié et inerte. Ce produit peut être envoyé à la décharge sans autre problème car il ne se dissoudra plus jamais.
La quantité de produit cimentant stabilisant par litre de liquide ou de pâte dépendra du type de résidu mais se situe généralement entre 0,8 et 2 litres de ciment par litre de résidu liquide ou pâte. Dans le traitement des déversements liquides industriels, on aspire à obtenir le fameux déversement zéro, ce qui signifie que le processus de traitement ou de purification ne produit aucun déversement liquide et qu’on obtient généralement une eau de bonne qualité qui peut être réutilisée dans les processus d’usine, en plus d’un résidu solide qui est souvent valorisable pour sa commercialisation interne/externe ou comme combustible. Lorsqu’il ne peut pas être réutilisé en raison de son manque de valeur, il peut être cédé à des dépôts contrôlés.
