|
|
25 ans d'assainissement des eaux usées
industrielles au Québec : un bilan (suite)
Chapitre 3 : L'état d'avancement de l'assainissement des eaux usées industrielles en
date de 1995 (suite)
3.2
L'assainissement des eaux dans le secteur du raffinage du pétrole
3.2.1
Caractéristiques des eaux usées
3.2.2 Nature des travaux
d'assainissement
3.2.3 Appréciation
des efforts de dépollution
3.3
L'assainissement des eaux dans le secteur de la métallurgie primaire (hors CUM)
3.3.1 Caractéristiques des eaux usées
3.3.2 Nature des travaux d'assainissement
3.3.3 Appréciation
des efforts de dépollution
3.4 et suivants
3.2 L’assainissement des eaux dans
le secteur du raffinage du pétrole
En 1995, trois raffineries de pétrole sont en exploitation au Québec et leur
production s’établit à près de 350 000 barils de pétrole par jour représentant
environ 20 % de la capacité de raffinage canadienne. Il s’agit de grands
complexes industriels qui procurent environ 1150 emplois directs. Deux de ces
établissements sont situés sur le territoire de la CUM tandis que le troisième est
localisé à St-Romuald. Dans les trois cas, le rejet des effluents se fait hors réseau.
3.2.1 Caractéristiques des eaux
usées
Les principaux polluants retrouvés dans les eaux de procédé sont les huiles et
graisses (hydrocarbures), les composés phénoliques, les sulfures, l’azote
ammoniacal et les matières en suspension. On peut également détecter d’autres
contaminants, mais à des concentrations beaucoup plus faibles, comme des sels minéraux,
des métaux (fer, arsenic, chrome, vanadium, nickel) et des additifs chimiques (soude
caustique, acides sulfurique et phosphorique, solvants, détergents, etc.).
3.2.2 Nature des travaux
d’assainissement
Les principaux polluants générés par une raffinerie de pétrole sont traités
adéquatement par un procédé biologique. Cependant, plusieurs aménagements préalables
sont possibles afin de réduire les charges polluantes à traiter.
Mesures de prévention de la pollution
Dans le secteur des raffineries de pétrole, plusieurs pratiques de bonne gestion
permettent de prévenir la pollution, par exemple :
- l’utilisation de refroidisseurs à l’air plutôt que de tours de
refroidissement à l’eau, ce qui diminue la consommation d’eau et élimine
l’ajout d’additifs;
- la réutilisation d’une eau de procédé dans un autre procédé : eaux usées de
l’épuiseur d’eaux acides à l’unité de dessalage, purge des chaudières
à haute pression utilisée comme alimentation des chaudières à basse pression;
- la réutilisation d’eaux de refroidissement : compresseur et pompe en circuit
fermé, eaux chaudes des condenseurs utilisées pour chauffer le pétrole brut, condensats
de vapeur comme alimentation des chaudières, eaux de refroidissement « une
passe » à titre d’eau d’appoint;
- l’utilisation d’eaux pluviales comme eau d’appoint;
- la ségrégation des eaux contaminées d’une part et des eaux faiblement
contaminées d’autre part, telles que les eaux pluviales, les condensats de
chaudières, les eaux de refroidissement indirect, les eaux des drains de toit.
Traitements effectués par les industries hors réseau
Après certains traitements à la source comme celui appliqué aux eaux acides dans le but
d'abaisser leur teneur en sulfures et en azote ammoniacal, les eaux usées d’une
raffinerie de pétrole subissent un traitement primaire qui comprend un séparateur
d'huiles (de type API) permettant de réduire les concentrations en huiles et graisses, et
en matières en suspension. L’enlèvement des huiles et graisses est complété dans
une unité de flottation à air dissous ou induit. Un bassin d’égalisation
régularise le débit et sert à équilibrer le pH avant le traitement secondaire
biologique.
Chacune des trois raffineries du Québec possède un traitement biologique différent,
à savoir des boues activées, des réacteurs à lits bactériens et des étangs aérés.
En 1995, aucune raffinerie n’effectue de traitement tertiaire.
3.2.3 Appréciation des efforts de
dépollution
En 1995, les trois raffineries sont dotées d’équipements d'assainissement
adéquats pour leur permettre de respecter les normes réglementaires en vigueur* ; on peut donc
considérer que leurs travaux d’assainissement sont complétés. Les taux de
conformité aux trois normes relatives aux cinq contaminants réglementés sont toujours
supérieurs à 98,9 % depuis 1991 et atteignent même 100 % en 199523.
* Un resserrement des normes
réglementaires a été adopté en 1998 par le gouvernement (publication dans la Gazette
Officielle du 18 mars 1998).
|
Figure 10 : Évolution des rejets
(en kg/d) d'huiles et graisses, de phénols, de sulfures, d'azote ammoniacal
et de MES des trois raffineries actuellement en service (1975 à 1995) Secteur du raffinage du pétrole |
| Phénols |
Huiles et graisses |
 |
 |
| Sulfures |
Azote ammoniacal |
 |
 |
| Matières en suspension (MES) |
Cliquez pour agrandir |
Pendant l'année 1995, les trois raffineries de pétrole ont rejeté 46,7 tonnes
d'huiles et graisses, 0,9 tonne de phénols, 0,6 tonne de sulfures, 66,8 tonnes d'azote
ammoniacal et 261,7 tonnes de matières en suspension23.
Depuis l’avènement de la réglementation touchant les effluents liquides des
raffineries de pétrole, les rejets de contaminants contrôlés ont fortement diminué,
tel que le démontre la figure 10. Les
rejets annuels d’huiles et graisses, de phénols, de sulfures, d'azote ammoniacal et
de matières en suspension ont baissé respectivement de 82 %, de 98 %, de 99 %,
de 92 % et de 41 % entre 1975 et 1995 (seules les raffineries encore actives
sont considérées dans ce bilan).
En plus des réductions appréciables des quantités de rejets annuels, il faut
signaler une baisse importante des rejets par unité de production, c'est-à-dire par
tonne de pétrole traité, telle que montrée au tableau
6. Cette diminution indique que les raffineries ont amélioré significativement la
performance de leurs ouvrages de traitement des eaux usées au cours des années.
Tableau 6 : Évolution des caractéristiques
des eaux usées du secteur du raffinage du pétrole (par tonne de pétrole traité)
| Paramètre |
Années |
Réduction
% |
| 1975 |
1995 |
| Débit (m³/t) |
4,03 |
0,24 |
94,0 |
| Huiles et graisses (g/t) |
36,40 |
2,85 |
92,2 |
| Phénols (g/t) |
9,91 |
0,06 |
99,4 |
| Sulfures (g/t) |
20,90 |
0,03 |
99,8 |
| Azote ammoniacal (g/t) |
62,90 |
3,94 |
93,7 |
| MES (g/t) |
42,00 |
15,75 |
62,5 |
Note : Les données incluent les rejets provenant des eaux pluviales.
3.3 L’assainissement des eaux dans le
secteur de la métallurgie primaire (hors CUM)
Dans le cadre du présent rapport, l’ensemble des industries productrices de
métaux primaires (non reliées à un site d’exploitation minière) ainsi que les
fonderies de métaux sont regroupées dans le secteur de la métallurgie primaire. Sur une
centaine d’établissements, on en identifie 37 ayant des rejets d’eaux usées
significatifs en 1995. Parmi ceux-ci, 18 emploient plus de 250 travailleurs,
l’ensemble des travailleurs de ces 18 entreprises représentant plus de 90 % des
employés du secteur. Il s’agit de grands complexes industriels rejetant leurs
effluents surtout hors réseau, comprenant notamment des industries sidérurgiques et des
industries productrices de métaux non ferreux, dont 10 entreprises productrices
d’aluminium, une de magnésium et une de zinc. Les fonderies sont des entreprises de
plus petite taille, dont seulement un faible nombre est retenu pour leur problématique
d’eaux usées.
3.3.1
Caractéristiques des eaux usées
Les volumes d’eaux utilisées par le secteur de la métallurgie primaire sont
très importants. D’après des documents produits, en 1981, par le gouvernement
fédéral, ce secteur industriel est le troisième plus grand utilisateur d’eau au
Canada après les fabriques de pâtes et papiers et le secteur de la chimie. La portion de
l’eau employée dans ces usines pour la fabrication est estimée à environ 25 % du
total utilisé, le reste étant réservé surtout au refroidissement. En 1986, ce secteur
se classe encore au deuxième rang, derrière les fabriques de pâtes et papiers, malgré
une forte diminution de la consommation d’eau24.
Les contaminants fréquemment présents dans les eaux de procédé sont les matières
en suspension (MES), les huiles et graisses ainsi que des métaux. Selon le type de
procédé, il est possible de trouver dans l’effluent des composés tels que les
cyanures, les fluorures et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). La demande
chimique en oxygène de ces eaux usées peut être élevée, mais leur biodégradabilité
est faible.
3.3.2 Nature des travaux
d’assainissement
Mesures de prévention de la pollution
Puisque les industries métallurgiques emploient un volume d’eau considérable pour
le refroidissement, la recirculation des eaux de refroidissement indirect et le traitement
des eaux de refroidissement direct pour leur réutilisation sont des mesures qui
contribuent à réduire significativement le volume des eaux rejetées. Plusieurs
entreprises réutilisent aussi certaines eaux de procédé lorsque leurs caractéristiques
correspondent aux exigences de la production, avec ou sans prétraitement.
D’autres types de mesure favorisent également une réduction de la pollution, par
exemple le remplacement des systèmes d’épuration des gaz par voie humide par des
systèmes d’épuration à sec et la mise en place de systèmes de surveillance
(monitoring) à divers endroits stratégiques à l’intérieur du procédé qui
permettent de détecter rapidement toute perte anormale.
Il existe, au Québec, plusieurs exemples d’industries métallurgiques qui ont mis
en place des mesures de prévention de la pollution au cours des dernières années (voir
les encadrés ci-après).
| La gestion des eaux dans les
alumineries récentes Le système de gestion des eaux des dernières
alumineries implantées au Québec est innovateur par rapport à celui des usines
existantes. Il se caractérise par l'absence presque complète de rejet d'eaux de
refroidissement direct ou indirect et d'eaux de lavage des véhicules ainsi que par
l'absence de rejet d'eaux usées industrielles impliquées dans le procédé. De plus, les
eaux pluviales drainées sur le site industriel sont captées et subissent une
décantation prolongée avant leur rejet dans l'environnement. Dans certains cas, une
partie de ces eaux est même utilisée comme source d'alimentation.
Ce système de gestion de l'eau comprend typiquement plusieurs éléments : des unités
de traitement des eaux de refroidissement pour l'enlèvement des huiles, des solides
dissous et des solides en suspension de façon à pouvoir recirculer ces eaux dans les
systèmes de refroidissement; l'utilisation du système de refroidissement des gaz des
fours de cuisson des anodes pour évaporer les eaux de purge des systèmes de
refroidissement ainsi que des eaux de lavage; des bassins de rétention des eaux pluviales
dans lesquels s'opère une décantation, éventuellement complétée par une unité de
traitement plus poussé pour permettre l'utilisation d'une partie de ces eaux comme eaux
de refroidissement; un réseau de collecte des eaux sanitaires qui, selon le cas, peuvent
être traitées de façon autonome sur le site de l'industrie ou rejetées dans le réseau
d'égout municipal pour un traitement par la station d'épuration municipale. |
| L'exemple de la Société canadienne de métaux
REYNOLDS de Baie-Comeau Profitant d'une expansion en 1984, l'aluminerie
REYNOLDS a remplacé les huit tours d'épuration des gaz par voie humide dans les salles
de cuves Söderberg par des systèmes d'épuration à sec à base d'alumine activée et a
construit deux nouveaux systèmes d'épuration à sec à base de coke pour l'usine de
pâte et les fondoirs de brai. Le tout a permis de réduire de 64 % les rejets en HAP
dans les effluents; l'alumine et le coke servant à l'épuration sont ensuite recyclés
dans leurs procédés respectifs.
Par la suite, la compagnie s'est engagée dans le cadre du PAEQ à réaliser un
programme d'assainissement des eaux entre 1989 et 1992, ce qui a amené une réduction de
la consommation d'eau de 80 % malgré une augmentation de la production d'aluminium
de 40 % pendant la même période, ceci grâce à l'installation de plusieurs
systèmes de traitement à la source et de systèmes de recirculation des eaux. La mise en
place d'un système de filtration et de recirculation complète des eaux de
refroidissement direct des briquettes à l'usine de pâte a permis en outre de réduire
d'environ 100 kg/d les rejets de HAP pour les ramener à moins de 30 g/d en
1995.
Source : SLV-2000, 1996. – Les établissements industriels. – Faits
saillants, – Fiche no 42. |
| L'exemple de l'usine NORSK-HYDRO de Bécancour En
1989, suivant l'implantation de l'usine NORSK-HYDRO productrice de magnésium, plusieurs
améliorations ont été apportées en vue de réduire les rejets dans l'environnement
tant sur une base régulière qu'accidentelle. L'installation d'échangeurs de chaleur à
l'unité de dissolution, l'amélioration de l'efficacité d'épuration des gaz par le
changement de garnissages, le lavage à contre-courant des filtres de purification de la
saumure et l'utilisation d'eau chaude pour ce lavage ont permis une meilleure
récupération de la matière première et une réutilisation des eaux de premier lavage.
L'ensemble de ces changements ont aussi permis de récupérer quotidiennement 72 tonnes
d'acide chlorhydrique. L'installation d'un système de monitoring (pH, potentiel redox,
conductivité) dans chacun des bâtiments de procédé a permis la détection
systématique des pertes, en particulier celles d'acide chlorhydrique. |
Prétraitements effectués par les industries en réseau
Les prétraitements installés par les industries métallurgiques en réseau comprennent
généralement le dégrillage, le déshuilage, l’ajustement du pH qui peut être
couplé à un traitement physico-chimique pour l'enlèvement des métaux, la décantation
et la filtration. Il s’agit de prétraiter les eaux de procédé pour les empêcher
de nuire au bon fonctionnement des ouvrages d’assainissement municipaux.
Traitements effectués par les industries hors réseau
Les industries métallurgiques hors réseau mettent en œuvre la plupart des
prétraitements installés par celles qui sont en réseau; toutefois, la performance des
traitements physico-chimiques par exemple, est généralement plus élevée. Selon la
gestion environnementale choisie, l’entreprise implante des systèmes de traitement
qui permettent la réutilisation des eaux ou leur évaporation. Quelques-unes rejettent
uniquement des eaux pluviales décantées et même, dans certains cas, filtrées, le reste
des eaux étant recyclées à 100 %.
3.3.3 Appréciation des efforts de
dépollution
|
Figure 11 : Pourcentages des industries dont les
travaux d'assainissement sont terminés ou en cours (hors CUM – année 1995) -
Secteur de la métallurgie primaire
 |
|
Cliquez pour agrandir |
La figure 11 illustre l'état
d'avancement de l'assainissement dans le secteur de la métallurgie, en 1995, pour
différentes classes de taille d'entreprises (< 10 employés; 10 à 49 employés; 50 à
249 employés; ³ 250 employés). Cet état d'avancement est
exprimé sous forme de pourcentages des industries dont les travaux d'assainissement sont
considérés terminés ou en cours soit : nombre d'industries avec travaux terminés ou en
cours/nombre total d'industries de la classe * 100. On rappelle que la notion de
« travaux d'assainissement » englobe à la fois la réalisation d'ouvrages de
traitement des eaux usées et l'implantation de mesures complémentaires de gestion des
eaux (ségrégation, recirculation, réutilisation).
De plus, pour chaque classe de taille, on a représenté le taux d'avancement des
travaux d'assainissement en tenant compte du lieu de rejet des eaux usées. L'information
est présentée respectivement pour l'ensemble des industries de la classe, puis, pour
celles qui rejettent leurs eaux usées en réseau, celles qui les rejettent hors réseau
dans les eaux de surface, et enfin, celles qui les déversent hors réseau dans des
installations septiques. L'annexe 3 permet d'obtenir
des détails supplémentaires.
Tel que montré à la figure 11 et à
l’annexe 3, le degré d’avancement de
l’assainissement dans le secteur de la métallurgie est très élevé, puisque les
travaux d’assainissement sont terminés ou en cours de réalisation dans 94 % des
établissements de grande taille (³ 250 employés) et 75 % des
entreprises de taille moyenne. En 1995, une seule grande entreprise, située en réseau,
doit encore définir et réaliser des travaux d’assainissement, ce qui a été
initié depuis.
Une telle situation s’explique par le fait que plusieurs entreprises du secteur de
la métallurgie se sont implantées au cours de la période 1978-1995 et ont dû se
conformer à des exigences environnementales sévères dès leur mise en exploitation.
C’est notamment le cas de plusieurs alumineries qui ont adopté des techniques
modernes de production d'aluminium et de gestion des eaux, permettant ainsi une réduction
substantielle des rejets, tel qu'on peut le constater au tableau 7. Par ailleurs, des complexes
métallurgiques existants qui rejetaient des quantités considérables de contaminants au
début des années 1980, se sont engagés à réaliser des programmes
d’assainissement d’envergure dans le cadre du PAEQ et ont complété leurs
travaux durant les années 1990 (voir les encadrés).
Il est également remarquable de constater que 18 des 19 entreprises rejetant leurs
effluents dans les eaux de surface ont terminé ou entrepris leurs travaux
d’assainissement. Quant à la dernière, elle est relativement petite à côté des
autres.
Tableau 7 : Comparaison des rejets des nouvelles
alumineries par rapport à l'ensemble des alumineries en activité au Québec pour
l'année 1995(1)
| Type d'aluminerie |
Capacité
de production d'aluminium (tonnes/an) |
Rejets
totaux annuels
(tonnes/an) |
Rejets
par tonne d'aluminium (grammes/tonne) |
| Fluor |
Aluminium |
MES |
Fluor |
Aluminium |
MES |
| Ensemble des usines (n = 10) |
2 026 000 |
49,5 |
16,2 |
213,3 |
24,4 |
8,0 |
105,3 |
| Usines mises en service après 1985 (n = 4) |
994 000 |
10,7 |
1,4 |
11,5 |
10,7 |
1,4 |
11,6 |
n = nombre d'usines (seules les installations d'électrolyse sont considérées)
(1) : En général (soit dans 8 cas sur 10), les rejets annuels ont été établis à
partir des données recueillies par les entreprises dans le cadre du suivi qu'elles
effectuent régulièrement sur leurs effluents. Dans un cas, les données datent de 1994
(au lieu de 1995).
| Le cas de QIT Fer et Titane : une réduction
spectaculaire des rejets de contaminants L’usine de QIT-Fer et Titane, un
des plus importants complexes métallurgiques du Québec installé à Tracy depuis le
début des années 50, produit, à partir d’ilménite en provenance de la Côte-Nord
et d’anthracite, des scories de bioxyde de titane, de la fonte et de l’acier. Le
procédé comprend l'unité de prétraitement du minerai et de séchage de
l’anthracite, la fonderie (neuf fours à arc électrique) et l’aciérie.
D’importants volumes d’eaux sont utilisés pour l’enrichissement du minerai
ainsi que pour l’épuration des gaz de la fonderie et les eaux se chargent de
quantités considérables de MES.
Dans le cadre du PAEQ, la compagnie a signé en 1988 un programme d’assainissement
des eaux visant dans une première étape à réduire la consommation d’eau et la
perte de matières premières puis à traiter les effluents résiduels. La première
étape s’est étendue jusqu’en 1990 et a nécessité des investissements de
30 M$. Ainsi, l’installation d’une station de pompage et d’échangeurs
de chaleur pour le refroidissement des fours à arc ainsi qu’une recirculation accrue
de l’eau à l’unité de prétraitement du minerai ont permis d’abaisser la
consommation d’eau d’environ 20 %. Diverses autres mesures de réduction à
la source ont permis de récupérer environ 200 t/d de minerais autrefois rejetés
dans l’environnement. Par la suite, soit de 1991 à 1994, la compagnie a construit
une des plus grandes stations d'épuration industrielles du Québec, d’une capacité
nominale de 200 000 m³/d et a aménagé un lieu d'élimination des boues, le tout à un
coût de 40 M$.
En 1995, ce traitement physico-chimique a permis de traiter en moyenne
130 000 m³/d d’eaux usées et la charge moyenne en MES de l'effluent
traité a été de 6 t/d, correspondant à une réduction de 99 %. Ceci représente
l'enlèvement dans l'effluent d'environ 600 tonnes de MES par jour qui auparavant étaient
déversées dans le Saint-Laurent. Il est intéressant de comparer ces quantités avec
celles générées par le secteur des pâtes et papiers ou encore par les eaux usées de
la CUM; ainsi, le rejet annuel en MES de QIT Fer et Titane avant la mise en place du
traitement était comparable aux rejets annuels de l'ensemble des fabriques de pâtes et
papiers du Québec au début des années 1980, tandis qu'il représentait presque deux
fois les rejets en MES de la CUM lorsque ses eaux usées n'étaient pas traitées. Tout en
réduisant les MES, le traitement réalisé par QIT Fer et Titane permet aussi d'abaisser
de façon très significative les rejets en fer, en cuivre, en chrome, en nickel et en
mercure. |
| La réduction des rejets de HAP en provenance
des installations de S.É.C.A.L. Les rejets de HAP par les installations de
production d'aluminium sont principalement associés au procédé d'électrolyse
Söderberg. Depuis 1980, la Société d'Électrolyse et de Chimie Alcan Limitée
(S.É.C.A.L.) s'est engagée dans un programme de réduction des HAP, notamment à son
usine de Jonquière où elle a réalisé plusieurs interventions à cet effet, entre
autres :
- la fermeture des épurateurs alcalins;
- l'implantation de systèmes anti-déversement pour les épurateurs humides;
- la fermeture de 10 des 14 salles de cuves Söderberg à goujons horizontaux et leur
remplacement par les installations de l'usine Laterrière qui utilisent une technologie à
anodes précuites;
- la réduction de la consommation anodique et l'implantation de nouvelles formulations
d'anodes.
De façon générale, pour l'ensemble des usines de S.É.C.A.L. au Québec, on observe
depuis les années 1980 une réduction substantielle des quantités de HAP présents dans
les effluents liquides, soit une réduction de l'ordre de 99,9 % pour l'obtention d'un
rejet annuel d'environ 50 kg en 1995. |
|
| 