sal concentrada

La production d’eaux salines est associĂ©e traditionnellement aux processus de dessalement d’eau de mer. Autrefois, aucun traitement des eaux salines n’Ă©tait en place et on procĂ©dait simplement la rĂ©incorporation de cette saumure Ă  l’ocĂ©an. Il a Ă©tĂ© constatĂ© que ce système produisait un impact important sur le milieu d’origine, des alternatives ont donc Ă©tĂ© mises en place afin de diminuer l’impact environnemental du dĂ©versement direct et qui prennent Ă©galement en compte tous les types de saumure produite dans diffĂ©rents processus industriels. Ces alternatives peuvent se sĂ©parer en:

  • Processus de dilution : Dans ce cas, la saumure gĂ©nĂ©rĂ©e est diluĂ©e avec les effluents d’autres stations de traitement qui ont pour destination leur dĂ©versement Ă  l’ocĂ©an, dont la concentration saline est très faible et dont le dĂ©bit de sortie est plus Ă©levĂ© que pour la saumure, afin d’assurer la bonne dilution. On utilise gĂ©nĂ©ralement des effluents de stations de traitement des eaux usĂ©es ou de centrales thermiques.
  • Processus de gestion : Ces processus comprennent diffĂ©rents processus de traitement des effluents salins produits dans les stations de dessalement ainsi que dans d’autres secteurs. Le traitement des saumures permet de garantir une plus grande durabilitĂ© Ă©cologique et une diminution de leur impact sur le milieu naturel.

Ensuite, les processus de gestion d’effluents salins les plus remarquables sont traitĂ©s.

Gestion des saumures

La gestion de saumure est sans doute un point crucial pour toutes les industries ou les secteurs dans lesquels se produisent des effluent salins, car, mĂŞme s’ils sont sans risques, ils doivent ĂŞtre gĂ©rĂ©s correctement car leur dĂ©chargement non contrĂ´lĂ© peut avoir un impact environnemental important.

Il existe une grande variĂ©tĂ© d’industries qui, pour telle ou telle raison, produisent des saumures, comme les stations de dessalement, les stations consacrĂ©es aux perforations de gaz et de pĂ©trole, les centrales Ă©lectriques, les usines de tanneurs de peaux, celles qui Ă©laborent des conserves d’aliments, des olives, des salaisons, des huiles, des jambons et des charcuteries, ainsi toutes les industries qui traitent des volumes d’eau importants (dĂ©tartrage, dĂ©minĂ©ralisation, osmose inversĂ©e, etc.).

Leur gestion n’est pas toujours simple et l’option la plus adaptĂ©e dĂ©pend toujours de multiples facteurs, comme le dĂ©bit, la concentration, la situation gĂ©ographique, la disponibilitĂ© de sources rĂ©siduelles d’Ă©nergie, etc. Parmi les options de gestion des saumures, il ne fait aucun doute que la plus durable Ă©cologiquement consiste Ă  envisager leur traitement.

Production de saumures

L’Ă©ventail d’industries qui produisent des effluents salins est large, nous analysons ci-dessous les plus reprĂ©sentatives:

I. Dessalement d’eau de mer

Le dessalement consiste Ă  obtenir de l’eau douce pour la consommation humaine, l’usage industriel ou agricole Ă  partir d’eau de mer ou de saumure. Cette pratique s’est gĂ©nĂ©ralisĂ©e ces dernières dĂ©cennies dans toutes les zones connaissant un dĂ©ficit hydrique et oĂą, par consĂ©quent, l’approvisionnement n’est pas garanti. Actuellement, il est possible de pratiquer une production intensive d’eau dessalĂ©e Ă  prix rĂ©duit, cela fait que, dans de nombreux cas, il s’agit de la solution aux problèmes d’approvisionnement. Selon UN Water, le mĂ©canisme inter-agences pour tout ce qui concerne l’eau des Nations Unies, en fĂ©vrier 2014, il existait plus de 16 000 stations de dessalement dans le monde, avec une capacitĂ© de production d’environ 70 hm3/jour.

Quelle que soit la technologie utilisĂ©e dans le dessalement, dans tous les cas on produit un effluent d’eau douce et un effluent rĂ©siduel ou de rejet. Ce dernier aura une concentration de sels Ă©levĂ©e, qui dĂ©pendra de l’eau brute que l’on dessale et du rendement de la sĂ©paration, laquelle dĂ©pend de la technique utilisĂ©e. Ce rĂ©sidu ne doit pas retourner Ă  l’environnement sans traitement Ă  cause de l’impact important qu’il aurait, de plus, cela supposerait une augmentation progressive des coĂ»ts de dessalement en consĂ©quence directe de l’augmentation des niveaux salins des eaux d’origine.

Donc, en prenant en compte l’alternative la plus appropriĂ©e, les techniques qui obtiennent un rendement Ă©levĂ© de sĂ©paration produiront un rejet plus concentrĂ© en sels, et vice-versa.

II. Industrie textile

L’industrie textile est caractĂ©risĂ©e par une consommation d’eau Ă©levĂ©e, laquelle doit ĂŞtre de grande qualitĂ©. FrĂ©quemment, l’eau de rĂ©seau ou de captages propres est soumise Ă  un processus de purification, gĂ©nĂ©ralement d’adoucissement. Historiquement, pour Ă©liminer la duretĂ© de l’eau, on a utilisĂ© des rĂ©sines d’Ă©change ionique, lesquelles gĂ©nèrent dans leur processus de rĂ©gĂ©nĂ©ration un effluent Ă  concentration saline Ă©levĂ©e.

D’un autre cĂ´tĂ©, dans le processus de teinte de la fibre textile, il est nĂ©cessaire de disposer de concentrations salines Ă©levĂ©es aux alentours pour que le pigment se fixe sur la pièce de tissu. Les eaux de teinte, mĂŞme après avoir Ă©tĂ© traitĂ©es, conservent un contenu Ă©levĂ© en sels.

III. Déversements de déchets ménagers

Les dĂ©versements de dĂ©chets mĂ©nagers gĂ©nèrent des effluents de lixiviats, lesquels doivent ĂŞtre traitĂ©s pour pouvoir ĂŞtre dĂ©versĂ©s sans que cela n’ait un impact environnemental. GĂ©nĂ©ralement, après diffĂ©rents processus, l’effluent traitĂ© est soumis Ă  un processus d’osmose inversĂ©e, avec l’objectif d’obtenir un courant d’eau pure qui puisse ĂŞtre rĂ©utilisĂ©e ou dĂ©versĂ©e, et un courant plus rĂ©duit avec les polluants concentrĂ©s. Cet effluent prĂ©sente une concentration saline Ă©levĂ©e, car tous les sels prĂ©sents originalement dans les lixiviats y sont concentrĂ©s.

IV. Élaboration d’aliments

Afin que les aliments se conservent sur de longues pĂ©riodes et qu’ils ne soient pas infectĂ©s par les microorganismes, on a longtemps utilisĂ© des techniques de salaison et de conservation en saumures. Les saumures sont gĂ©nĂ©ralement prĂ©parĂ©es avec de l’eau froide, du chlorure de sodium, du nitrate de sodium, en plus des arĂ´mes.

Pour que la saumure exerce son effet conservateur, il est nĂ©cessaire de disposer de concentrations salines dans le produit comprises entre 15 % et 20 %. Donc, l’industrie des salaisons et celle consacrĂ©e Ă  la conservation d’aliments en gĂ©nĂ©ral produisent des effluents Ă  concentration de sel Ă©levĂ©e.

L’Ă©laboration de produits marinĂ©s (olives, cornichons, carottes, oignons, etc. marinĂ©s dans la saumure ou le vinaigre) est une activitĂ© qui produit des effluents avec une charge organique et une salinitĂ© Ă©levĂ©e. Ces effluents doivent ĂŞtre traitĂ©s avant leur dĂ©versement et il est conseillĂ© de rĂ©cupĂ©rer la plus grande quantitĂ© possible d’eau pour sa rĂ©utilisation dans le processus.

V. Effluents de stations de traitements de l’eau

Une grande variĂ©tĂ© d’industries a besoin de disposer de l’eau de qualitĂ© Ă©levĂ©e, ultra pure, pur une utilisation dans le processus de production ; c’est le cas des industries pharmaceutique, alimentaire, textile, etc. On utilise gĂ©nĂ©ralement des rĂ©sines d’Ă©change ionique pour adoucir l’eau, ou bien des processus basĂ©s sur des membranes (nano-filtrage ou osmose inversĂ©e) pour des traitements plus complets. Les effluents produits dans ces processus concentrent tous les sels et les impuretĂ©s Ă©liminĂ©es de l’eau brute. Lorsque la consommation d’eau dans le processus est Ă©levĂ©e, des dĂ©bits d’effluents rĂ©siduels importants sont produits, lesquels se caractĂ©risent par une concentration de sels dissous Ă©levĂ©e.

VI. Industrie de tannage des peaux

L’industrie consacrĂ©e au traitement de peaux est connue pour son potentiel polluant Ă©levĂ©, autant pour les rĂ©actifs utilisĂ©s que pour les effluents qui sont gĂ©nĂ©rĂ©s dans les diffĂ©rents processus.

GĂ©nĂ©ralement, les processus suivis dans le traitement des peaux sont la salaison (avec NaCI), l’adoucissement (en utilisant du sulfure de sodium, du polysulfure de sodium ou du carbonate de sodium), celui du bourrage (utilisant du sulfure de sodium, de l’hydrogĂ©nosulfure de sodium, des amines, de l’hydroxyde de calcium et de la soude caustique), celui de chaulage (en utilisant un bain avec de la soude caustique), celui de dĂ©chaulage (utilisant e l’acide chlorhydrique, acide sulfurique, acide borique, chlorure d’ammoniaque, acĂ©tate d’ammoniaque et des esters cycliques), celui de tannage (sels de chrome et formaldĂ©hyde), celui de la tinte, celui de graissage, celui de sĂ©chage, celui de conditionnement, et celui de la finition (utilisant des pigments et de l’aniline). Ces produits chimiques employĂ©s dans les diffĂ©rents processus sont incorporĂ©s aux eaux usĂ©es Ă  mesure qu’ils sont utilisĂ©s.

Les technologies utilisĂ©es dans ces processus sont toujours plus propres, elles permettent d’Ă©conomiser de l’eau, de rĂ©utiliser des effluents et la contamination finale des eaux est rĂ©duite. Enfin, une fois que les eaux sont traitĂ©es, la plupart de la contamination des eaux est Ă©liminĂ©e. Cependant, les sels dissous contenus dans les effluents ne sont pas Ă©liminĂ©s, de manière que, Ă  la sortie de la station de traitement, ils sont inaltĂ©rĂ©s et les eaux ont des concentrations de sels allant jusqu’Ă  10 000 mg/L. Ces eaux, avec ce contenu en sel, ne peuvent pas ĂŞtre dĂ©versĂ©es, ni dans un cours d’eau public, ni au rĂ©seau d’Ă©gouts.

VII. Traitement d’eau pour centrales Ă©lectriques

Les centrales de production d’Ă©nergie nĂ©cessitent pour leur fonctionnement de disposer d’eau de qualitĂ© maximale afin de pouvoir la transformer en vapeur Ă  haute tempĂ©rature, laquelle dĂ©placera l’alternateur. GĂ©nĂ©ralement, l’eau ultra pure qui est utilisĂ©e est obtenue en soumettant de ‘eau de rĂ©seau ou de captage Ă  un processus de traitement. En consĂ©quence de ce processus, un effluent rĂ©siduel est crĂ©Ă© qui concentre toutes les impuretĂ©s Ă©liminĂ©es de l’eau. Ces effluents se caractĂ©risent par une concentration Ă©levĂ©e de sels, lesquels doivent ĂŞtre traitĂ©s afin de pouvoir ĂŞtre dĂ©versĂ©s.

VIII. Extractions de gaz et de pétrole

L’industrie consacrĂ©e Ă  l’extraction de gaz et de pĂ©trole est Ă©galement capable de produire d’importants effluents de saumure. Un grand nombre de gisements de gaz et de pĂ©trole apparaissent gĂ©nĂ©ralement Ă  proximitĂ© de grains de sel gemme. La technique utilisĂ©e pour l’extraction du pĂ©trole consiste en la crĂ©ation de puits par lesquels est injectĂ©e de l’eau douce, qui dissout le sel et apparait en surface sous forme de saumure. La rĂ©cupĂ©ration du pĂ©trole s’obtient en le dĂ©plaçant vers la surface par injection d’eau ou de saumure. L’excèdent de saumure doit ĂŞtre traitĂ© ou dĂ©versĂ© Ă  la mer s’il s’agit d’un gisement sous- marin.

Traitement des eaux salines ou saumures

La gestion des saumures n’est pas une tâche facile dans la plupart des cas. En fonction des facteurs comme le dĂ©bit, la situation gĂ©ographique, s’il existe des contaminants ou non, en plus des sels, etc. il faudra opter pour l’une ou l’autre solution. Dans de nombreux cas, la seule sortie sera le traitement des saumures, mĂŞme s’il peut exister d’autres voies de gestion diffĂ©rentes en fonction des caractĂ©ristiques de chaque cas.

tratamiento de aguas salinas

Ci-dessous, nous présentons une analyse des différentes options de gestion possibles, en soulignant les techniques qui permettent le traitement des saumures.

Traitement des eaux salines grâce à un système de déversement zéro (ZLD)

Cette option est l’alternative de gestion viable dans la plupart des situations, elle peut s’adapter Ă  toutes les Ă©chelles de production de saumures et il s’agit sans doute de celle qui respecte le plus l’environnement.

L’objectif d’une station de dĂ©versement zĂ©ro pour le traitement d’un effluent de saumure consiste Ă  convertir le rĂ©sidu salin en un courant d’eau de qualitĂ© Ă©levĂ©e d’un cĂ´tĂ© et les sels Ă  l’Ă©tat solide cristallisĂ© d’un autre cĂ´tĂ©. L’eau peut ĂŞtre rĂ©utilisĂ©e dans le processus grâce Ă  sa qualitĂ© Ă©levĂ©e, ou dans toute autre application, et les sels cristallisĂ©s gĂ©rĂ©s pour une Ă©ventuelle revalorisation. Par consĂ©quent, grâce Ă  un système de dĂ©versement zĂ©ro, le rĂ©sidu liquide se transforme en deux courants diffĂ©rents, inoffensifs, revalorisables et facile Ă  gĂ©rer.

L’obtention de chlorure de sodium, de sulfate de calcium, d’hydroxyde de magnĂ©sium et de chlorure de calcium est possible grâce Ă  diffĂ©rents processus d’Ă©vaporation de manière sĂ©quentielle. Cette option est viable lorsque la saumure est d’origine marine et les productions sont modĂ©rĂ©es.

Le traitement consiste, en fonction de la concentration initiale de sels de la saumure, en un premier processus de concentration de l’effluent grâce Ă  l’osmose inversĂ©e. Si la concentration de la saumure est dĂ©jĂ  Ă©levĂ©e, l’Ă©tape d’osmose inversĂ©e n’est pas indispensable. Ensuite, la saumure concentrĂ©e est soumise Ă  un processus d’Ă©vaporation sous vide oĂą elle se concentre encore plus et un courant d’eau est gĂ©nĂ©rĂ©, qui peut ĂŞtre mĂ©langĂ© Ă  celui qui a Ă©tĂ© produit dans l’osmose inversĂ©e. Enfin, grâce Ă  un processus de cristallisation, on obtient les sels Ă  l’Ă©tat solide, cristallisĂ©s et secs (image 1) Les sels peuvent ĂŞtre revalorisĂ©s pour ĂŞtre utilisĂ©s dans le contrĂ´le des gels, pour la rĂ©gĂ©nĂ©ration des rĂ©sines, etc.

Le processus d’osmose inversĂ©e peut ĂŞtre remplacĂ© par un système d’Ă©lectrodyalyses, lequel permettra Ă©galement de concentrer l’effluent de saumure et de produire un dĂ©bit d’eau avec une concentration de sels très faible.

Si on dispose d’une source d’Ă©nergie rĂ©siduelle, il est possible de la mettre Ă  profit dans le processus d’Ă©vaporation sous vide, ce qui produit d’excellents rĂ©sultats Ă  un prix très compĂ©titif.

Il existe Ă©galement une alternative actuellement Ă  l’osmose inversĂ©e, appelĂ©e forward osmosis ou osmose forcĂ©e. Ce type de technologies permet de traiter des eaux marines ou saumures avec une consommation d’Ă©nergie minimale et une rĂ©duction du rejet produit, les Ă©vaporateurs postĂ©rieurs seront donc plus petits. Elle rĂ©duit Ă  son tour les coĂ»ts d’investissement et d’exploitation dans les applications de dĂ©versement zĂ©ro comparĂ©e Ă  d’autres technologies et elle peut ĂŞtre utilisĂ©e dans une large variĂ©tĂ© d’applications. Il s’agit d’une technologie Ă©mergente et qui a dĂ©montrĂ© une grande efficacitĂ© dans le traitement des eaux salines.

GĂ©rer les effluents salins grâce Ă  un système de dĂ©versement zĂ©ro est particulièrement avantageux lorsque, en plus des sels, il existe d’autres polluants complexes Ă  traiter. C’est le cas des effluents en provenance des lixiviats des dĂ©charges de dĂ©chets mĂ©nagers, des effluents produits par l’industrie consacrĂ©e au tannage des peaux ou des effluents produits dans l’Ă©laboration de tannages. Dans les stations de traitement des eaux –pour produire de l’eau ultra pure – elle est aussi une alternative idĂ©ale, surtout dans les cas oĂą une Ă©nergie rĂ©siduelle est produite, pouvant ĂŞtre mise Ă  profit pour le processus d’Ă©vaporation sous vide.

Injection profonde (ISP)

La technique de l’injection par forages profonds (ISP) consiste Ă  injecter le rĂ©sidu liquide dans le sous-sol grâce Ă  un puits profond. On peut l’utiliser pour gĂ©rer les saumures ainsi que d’autres rĂ©sidus liquides, Ă  condition qu’il soit Ă©tabli qu’il n’existe pas d’impact environnemental sur le sous-sol. Cela se fait lorsque quatre conditions sont rĂ©unies, lesquelles sont nĂ©cessaires et suffisantes:

  • Il existe une formation permĂ©able capable d’admettre le rĂ©sidu.
  • Il existe une formation impermĂ©able qui maintient le rĂ©sidu confinĂ© pendant le temps nĂ©cessaire pour parvenir Ă  ce qu’il soit inoffensif.
  • Les conditions des deux opĂ©rations ne changent pas avec le dĂ©veloppement de l’opĂ©ration.
  • L’opĂ©ration d’ISP n’hypothèque pas d’autres ressources plus importantes.

Par consĂ©quent, cette technique de gestion sera viable lorsque, d’un cĂ´tĂ©, les quatre conditions sont rĂ©unies, et d’un autre cĂ´tĂ© le dĂ©bit de saumure est suffisamment important pour justifier l’action Ă©conomiquement.

Lacs d’Ă©vaporation

La technique de confiner les saumures dans un plan d’eau est une option qui a Ă©tĂ© pratiquĂ©e dans les zones arides oĂą l’on dispose d’une surface suffisante. En fonction du dĂ©bit de saumure, on peut dĂ©terminer la surface et la profondeur minimale du plan d’eau. L’un des points sensibles de la technique est la contamination environnementale d’aquifères proches suite Ă  une Ă©ventuelle fuite de lixiviats.

Puits

Consiste Ă  extraire l’eau de puits proches de la mer, avec des teneurs en sel Ă©levĂ©es, pour une utilisation principalement dans des complexes hĂ´teliers dans des rĂ©gions en maque d’eau douce.
Ce type d’eau a 3 usages diffĂ©rents:

  • RĂ©frigĂ©ration des systèmes d’air du complexe.
  • Approvisionnement en eau de rĂ©seau pour le complexe.
  • RĂ©frigĂ©ration des filtres utilisĂ©s avant traitement avec osmose inversĂ©e.

Une fois utilisĂ©e, tous les effluents qui en rĂ©sultent sont rĂ©cupĂ©rĂ©s dans un rĂ©servoir qui est incorporĂ© de nouveau Ă  un autre puits avec un contenu total en sel lĂ©gèrement supĂ©rieur Ă  celui d’entrĂ©e.
Ce type de systèmes est indiquĂ© pour de l’eau marine et ils sont souvent utilisĂ©s dans ce type de rĂ©gion.

Conclusions

Une grande variĂ©tĂ© de processus gĂ©nèrent d’importants effluents de saumure, qui constitue un rĂ©sidu liquide qui ne peut pas ĂŞtre dĂ©versĂ© directement dans l’environnement Ă  cause de l’important impact environnemental qu’il suppose.

Il n’est pas toujours facile de trouver une solution de gestion compĂ©titive. Il existe diffĂ©rentes alternatives pour sa gestion, comme l’injection profonde, les lacs d’Ă©vaporation, l’obtention de produits revalorisables et le traitement de la saumure grâce Ă  un système de dĂ©versement zĂ©ro. Parmi toutes les options qui se prĂ©sentent, cette dernière apparait comme la plus universelle, car elle peut s’appliquer dans la majoritĂ© des situations, c’est la plus respectueuse de l’environnement, elle ne produit pas de dĂ©versement, produit un effluent d’eau de qualitĂ© Ă©levĂ©e qui peut ĂŞtre rĂ©utilisĂ©e dans le processus de production, et un sel cristallisĂ© est obtenu qui peut ĂŞtre revalorisĂ©.

 

Par Sergio Tuset

Plus de 30 ans d'expérience dans la gestion d'entreprises industrielles. Particulièrement concentré sur les projets environnementaux pour les clients, spécialiste reconnu en ingénierie conceptuelle appliquée aux eaux usées, aux déchets liquides et solides, et à la pollution de l'air. Travail d'équipe, leadership et expertise en gestion de projets. Conseil en processus industriels.

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