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- rejet zero en cadmium
dans le milieu naturel
STEN - Société de Traitements Electrolytiques Normalisés - est implantée dans la zone industrielle d'Ozoir-la-Ferrière (Seine-et-Marne) depuis sa création en 1973. L'activité concernait initialement le traitement de surface en sous-traitance pour les industries automobile et électronique, elle concerne maintenant à 90 % les secteurs aéronautique et spatial. Cette activité recouvre les multiples opérations englobées sous le terme " traitement de surface ", de la préparation mécanique (polissage, sablage ... ) jusqu'au revêtement organique de type peinture en passant par la préparation chimique (dégraissage, décapage ... ) et les traitements spécifiques (cuivrage, argentage, cadmiage, chromage ... ). SNECMA, AEROSPATIALE, TURBOMECA, SOCHATA, DASSAULT... constituent les principaux clients de STEN. En 1994, STEN dispose de deux bâtiments occupant 2 500 m2 et une soixantaine de personnes y travaillent. Les installations de production fonctionnent 8 heures par jour et 5 jours par semaine. La puissance électrique installée est égale à 680 kVA.
Le dépôt de cadmium est très utilisé pour la protection des métaux ferreux.
Il s'agit donc d'une activité à la fois vitale et stratégique.
Toutes les activités entrant dans le cadre du traitement de surface sont soumises à l'arrêté du 26 septembre 1985, rédigé par le Ministère de l'Environnement. Cet arrêté fixe les normes de rejet des métaux en milligrammes par litre d'effluent. En particulier la valeur limite en cadmium est aujourd'hui de 0,2 mg/l d'effluent. Cette réglementation peut encore évoluer dans les années à venir.
L'ensemble des structures de rinçage des diverses chaînes de traitement a été conçu de façon à limiter les rejets aqueux à 8 l/m2 de surface traitée par fonction de rinçage. Les eaux industrielles sont recyclées ou détoxiquées avant rejet au réseau pluvial. Avant 1993, les effluents étaient traités en station d'épuration sur le site, suivant un procédé physico-chimique. Depuis juin 1993, cette station traite les effluents de l'usine, à l'exception de ceux des chaînes de cadmiage. En effet, celles-ci font l'objet d'un traitement spécifique, permettant de tendre vers le rejet zéro.
La capacité de traitement de la station d'épuration physico-chimique est de 35 m3 par jour. Les opérations élémentaires de ce procédé sont les suivantes :
Concrètement, les effluents cyanurés et chromiques (rinçages courants) sont collectés de façon sélective et dirigés vers les cuves de réaction appropriées. Les rejets concentrés (rinçages morts ... ) sont traités à petit débit en fonction de leurs caractéristiques : ils sont réinjectés à un débit de 50 l/h environ dans les fosses des rinçages courants. Par ailleurs, certains bains concentrés ou très spécifiques sont envoyés en centre de traitement spécialisé.
Initialement, les effluents de la chaîne de cadmiage étaient traités sur résines échangeuses d'ions puis dans la station d'épuration physico-chimique. Ceci posait plusieurs problèmes:
Du fait de l'importance de l'activité de cadmiage dont elle s'est fait une spécialité et de la volonté de la préserver, voire de la développer, STEN a décidé dès 1992 d'investir dans une station " zéro-rejet en cadmium ". Les objectifs étaient de plusieurs ordres :
STEN s'est adressée à la Société GES (Galvano Engineering Service) spécialisée dans la réalisation de chaînes de traitement de surface et représentant en France de la Société Italienne C & G DEPURAZIONE INDUSTRIALE, spécialisée dans le domaine de l'épuration industrielle. Le choix s'est porté sur une installation de détoxication (voir figure suivante) dont les principaux éléments sont les suivants :
L'installation qui a démarré en juin 1993 fonctionne de la façon suivante : L'ensemble des bains de rinçage courants est traité sur une unité constituée de résines échangeuses d'ions. Le liquide à traiter percole à travers les résines et est épuré ; il est ensuite recyclé sur les bains de rinçage. Les eaux de rinçage qui contiennent du cadmium et des cyanures passent successivement sur un filtre à quartz, un filtre à charbon actif, une résine cationique forte, une résine anionique faible et une résine anionique forte. Les eaux de rinçage contenant du cadmium et du chrome mais dépourvues de cyanure sont envoyées sur un autre ensemble comprenant un filtre à charbon, une résine cationique forte et une résine anionique faible. Lorsque leur saturation est atteinte, les résines doivent être détassées puis régénérées : une solution appropriée percole la résine de haut en bas afin de déplacer les ions retenus et lui rendre ses ions initiaux. Le débit de la solution de régénération est plus faible que le débit d'effluents traités. Les produits de cette élution - encore appelés éluats de régénération - sont alors séparés en fonction des types de polluants et stockés dans des cuves spécifiques avant passage dans une unité de concentration. L'unité de concentration, en plus du concentrateur, comporte quatre cuves :
Les éluats alimentent un bac de lancement avant d'être concentrés sous-vide. Le concentrateur fonctionne en semi-batch. L'eau évaporée puis condensée alimente une bâche de stockage d'eau de 32m3. A partir de cette bâche, l'eau filtrée sur charbon actif est recyclée vers trois usages différents :
Le concentrat a une concentration en cadmium de l'ordre de 20 g/l, il est électrolysé sur un électrolyseur RETEC, muni d'anodes en titane revêtu et de cathodes en fibres métalliques : le cadmium déposé sur les cathodes est récupéré et affiné par le fournisseur habituel de cadmium. La solution concentrée contient environ 1 à 2 mg/ l de cadmium après électrolyse (en effet, plus la concentration en cadmium est réduite et plus la durée d'électrolyse pour diminuer encore cette concentration est élevée ; au-delà d'une certaine concentration, il devient difficile de réduire la pollution). Après électrolyse, la solution appauvrie en cadmium est décyanurée ou déchromatée avant de passer sur un filtre-presse où le gâteau récupéré est mélangé avec les boues d'hydroxydes de la station avant décharge en classe 1. Le filtrat est stocké dans une cuve et traité sur un autre concentrateur sous vide, plus petit que le précédent et permettant de réduire " à sec " la solution décontaminée. Les condensats d'évaporation alimentent la bâche de stockage d'où ils sont recyclés. Quant au résidu sec, il se présente sous forme d'une poudre et est constitué principalement de chlorure de sodium, provenant de la concentration des éluats de régénération cationique. Ce résidu est récupéré puis enlevé; il pourrait être incinéré par exemple. Remarque Au début de l'année 1994, seuls les concentrés cyanurés sont électrolysés. L'investissement concernant l'électrolyse des concentrés. chromiques a été différé. Actuellement, les concentrés chromiques sont envoyés en centre de traitement spécialisé. L'enlèvement des sels et leur mode de destruction est encore à l'étude (la quantité est limitée, de l'ordre de 250 kg en six mois).
Généralement, les effluents de traitement de surface ne peuvent être évaporés à des températures élevées, d'où la nécessité de travailler sous vide. Un concentrateur avec pompe à chaleur permet de travailler à basse température avec une faible consommation énergétique. Le principe d'un tel concentrateur est représenté sur la figure ci après.
Les principales caractéristiques des concentrateurs installés chez STEN apparaissent dans le tableau suivant :
Bilan énergétique du concentrateur sous vide ECO 2700 L'évaporateur sous vide ECO 2700 a fait l'objet d'une campagne de mesures réalisée par le centre EDFGDF Services Seine-et-Marne du 23 février au 4 mars 1994. Les résultats sont les suivants :
Au cours de cette période, 14,5 m3 d'eau ont été évaporée ; par ailleurs, des mesures effectuées par STEN montrent que la capacité évaporatoire moyenne sur des bains chromiques est de l'ordre de 65 l/h. La consommation énergétique spécifique se situe donc entre 220 et 250 kWh par tonne d'eau évaporée. Bilan économique de l'installation Outre le rejet-zéro en cadmium, les principaux avantages de l'installation sont les suivants :
Mais avant tout, cette réalisation a permis à STEN de conserver ses activités de cadmiage, voire de les développer, par son respect de la réglementation et l'image de marque qui en découle. L'investissement nécessaire à la rénovation des lignes de cadmiage s'est élevé à 4 MF, dont 2,5 MF pour la station zéro-rejet. Cette réalisation a bénéficié de subventions accordées par l'Agence de l'Eau Seine-Normandie et le CRITT Chimie Ile-de-France.
Monsieur Pascal PREVOTEAUX, Directeur de STEN: " On a longtemps cherché à remplacer le cadmium, du fait de sa toxicité. Aujourd'hui, aucun substitut universel n'a été mis en évidence; le cadmium reste le meilleur protecteur de l'acier et pour cette raison, il est appliqué dans les secteurs aéronautique et militaire. La lutte contre la pollution fait l'objet d'une réglementation sévère, nécessitant de lourds investissements. Faute de pouvoir répondre à ces impératifs, la pérennité de certaines activités peut se trouver remise en cause. Chez STEN, l'activité de cadmiage représente 35 % du chiffre d'affaires et nous avons décidé de viser un rejet nul de cadmium dans le milieu naturel. Le procédé retenu par évaporation-concentration était la seule solution pour travailler en toute sécurité, l'esprit tranquille et pour pouvoir affronter des réglementations futures encore plus draconiennes. Le cadmium est stratégique pour a nous ; la station zéro-rejet également. Nous affichons notre volonté de promouvoir une image plus " propre " des traitements de surface et espérons pouvoir répondre à de nouveaux marchés. L'unité d'évaporation-concentration n'est qu'un tremplin; à terme, nous visons le rejet nul sur l'ensemble de nos activités. "
PARTENAIRES - STATION ZÉRO-REJET GES (GALVANO ENGINEERING SERVICE) et C & G DEPURAZIONE INDUSTRIALE CONCENTRATEURS ECOTECNO EDF-GDF SERVICES SEINE-ET-MARNE EDF INDUSTRIE |
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