25 ans d'assainissement des eaux usées industrielles au Québec : un bilan

Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs

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)

3.4 L'assainissement des eaux dans le secteur de la chimie (hors CUM)

3.4.1    Caractéristiques des eaux usées
3.4.2    Nature des travaux d'assainissement
3.4.3    Appréciation des efforts de dépollution

3.5 L'assainissement des eaux dans le secteur de la transformation du métal (hors CUM)

3.5.1 Caractéristiques des eaux usées
3.5.2 Nature des travaux d'assainissement
3.5.3 Appréciation des efforts de dépollution

3.6 et suivants

3.4 L’assainissement des eaux dans le secteur de la chimie (hors CUM)

Le secteur de la chimie est constitué de deux sous-secteurs, celui de la chimie organique et celui de la chimie inorganique. En 1995, on dénombre 178 entreprises ayant des rejets d’eaux usées significatifs sur un total d’environ 800. La grande majorité des industries chimiques retenues significatives appartient au sous-secteur de la chimie organique; il s’agit, toutefois, d’entreprises de petite ou moyenne taille, situées pour la plupart en réseau. Au contraire, dans le secteur de la chimie inorganique, on retrouve un faible nombre d’entreprises, mais elles sont de grande taille et surtout installées hors réseau.

Les usines du sous-secteur de la chimie organique fabriquent divers produits, notamment des explosifs, des polymères, des résines synthétiques, des fils synthétiques, des pigments, des teintures, des solvants et une multitude de produits d’usage courant tels que : produits pharmaceutiques, produits en caoutchouc, produits en plastique, produits de nettoyage, produits adhésifs, produits décapants, peintures, parfums, huiles essentielles, etc.

Les entreprises du sous-secteur de la chimie inorganique produisent, quant à elles, des substances chimiques telles que des acides, des bases, divers sels et oxydes, des gaz industriels inorganiques, des pigments, des produits désinfectants, etc.

3.4.1 Caractéristiques des eaux usées

Les industries du secteur de la chimie utilisent aussi de grands volumes d’eau. Au Canada, en 1981, l’ensemble de ce secteur industriel est classé au troisième rang pour la quantité d'eau utilisée lors de la fabrication et au premier, en ce qui concerne la quantité d’eau employée pour le refroidissement des équipements et la production de vapeur. En fait, les eaux de procédé représentent environ seulement le huitième du volume des eaux de refroidissement²⁴.

Les eaux de procédé du sous-secteur de la chimie organique sont susceptibles de contenir des composés organiques dissous incluant des substance acides, des aldéhydes, des alcools, des cétones, des composés phénoliques, des surfactants, des huiles émulsifiées ou non, des détergents et des composés inorganiques tels que l’azote ammoniacal, les phosphates, etc. Les matières en suspension peuvent être très fines. La biodégradabilité de ces eaux est relativement faible, néanmoins, plusieurs entreprises de ce sous-secteur, installées hors réseau, réalisent l’épuration de leurs effluents en installant un traitement biologique.

Les effluents générés par les procédés de production en chimie inorganique contiennent fréquemment des composés inorganiques dissous et leur pH est en dehors des limites généralement acceptables (5,5 à 9,5). Les matières en suspension sont souvent très fines.

3.4.2 Nature des travaux d’assainissement

Mesures de prévention de la pollution
Puisque le secteur de la chimie est reconnu pour l’importance de ses installations de refroidissement, la ségrégation des eaux de refroidissement indirect et leur réutilisation s’imposent. Entre 1981 et 1986, la diminution de la consommation d’eau à travers le Canada a été supérieure à 40 %, ce qui s’explique en grande partie par la recirculation des eaux de refroidissement²⁴. Cette initiative a été fortement encouragée tout au long de la mise en œuvre du PAEQ.

La diminution de la consommation d’eau est appréciable également lorsque les entreprises récupèrent et recyclent les eaux de lavage pour une production ultérieure. C’est notamment le cas de celles qui produisent des adhésifs, des détergents et des peintures au latex.

Plusieurs entreprises ayant consacré suffisamment d’énergie à la gestion environnementale de leurs procédés sont pratiquement parvenues à éliminer la contamination des eaux occasionnées par les fuites au niveau des procédés, les déversements accidentels de produits chimiques ou les débordements de réservoirs. Les études internes ont entraîné, le cas échéant, la récupération et la réutilisation de sous-produits. Une entreprise productrice de chlorate de sodium a d’ailleurs servi de modèle au Ministère pour la publication d’une fiche sur les technologies propres (voir l'encadré ci-dessous).

L’exemple de l’usine de fabrication de chlorate de sodium ÉKA-NOBEL (auparavant QUÉNORD)

Au milieu des années 1980, à l’occasion de la construction d’une nouvelle usine lui permettant de tripler sa capacité de production à Magog, la compagnie QUÉNORD a tout mis en œuvre pour réduire ses effluents au minimum. Alors que ce type de production nécessite généralement de très grandes quantités d’eau pour le refroidissement des cellules d’électrolyse, la condensation des eaux d’évaporation et l’épuration par voie humide des émissions atmosphériques, l’effluent n’est que de 715 m³/d pour une production de 95 000 tonnes de chlorate de sodium, ce qui en fait la plus grosse usine de chlorate au monde (données de 1988). De plus, l’effluent est très peu contaminé : il est constitué seulement des eaux de purge des tours de refroidissement, d'un débit périodique du condensat des systèmes de cristallisation, des eaux résiduaires du traitement des eaux usées domestiques et des eaux pluviales. Toutes les eaux contaminées font l’objet d’un recyclage complet et le système principal de refroidissement est en circuit fermé.

En intégrant des considérations environnementales lors de la conception de son usine, la compagnie estime qu’elle a économisé 600 000 $ en évitant l'installation d'un système de traitement de ses eaux de procédé et qu’elle pourra épargner annuellement 500 000 $ sur ses coûts de production grâce au système de refroidissement en circuit fermé qui lui permet une récupération d’énergie.

Extrait de la fiche n^o 2 de la collection « Produire sans polluer – les technologies propres au Québec : plus que jamais »²⁵.

Prétraitements effectués par les industries en réseau
Les équipements de prétraitement installés par les industries chimiques servent à égaliser le débit, à ajuster le pH, à déshuiler, à intercepter les matières en suspension, etc. Lorsqu’il faut réduire significativement les matières en suspension, le traitement physico-chimique comprenant les étapes de coagulation, de floculation et de décantation est envisagé.

Les caractéristiques des huiles doivent être étudiées minutieusement avant de sélectionner un déshuileur. Les principaux équipements de déshuilage mis en œuvre sont le déshuileur statique, le flottateur à air dissous, le filtre à sable et les membranes spécifiques. L’effluent sortant du système d’interception des huiles doit contenir moins de 30 mg/L d’huiles minérales en vertu de la norme généralement indiquée dans les règlements municipaux pour un rejet à l’égout domestique. Des modules de microfiltration et d’ultrafiltration sont fréquemment installés pour récupérer, de préférence à la source, des huiles émulsifiées, des peintures ou des hydrocarbures.

Traitements effectués par les industries hors réseau
Le choix des systèmes de traitement installés par les industries chimiques hors réseau comprend, selon le volume et les caractéristiques des eaux usées à traiter, des installations septiques, des traitements physico-chimiques, des boues activées, etc.

Les installations septiques sont acceptables lorsque les eaux de procédé sont correctement prétraitées et très peu abondantes. Elles sont donc réservées aux petites entreprises dont les eaux usées contiennent notamment des quantités minimes de produits chimiques organiques.

Un tel rapport ne se prête pas à la présentation exhaustive des traitements installés dans chaque industrie hors réseau puisque la nature varie en fonction de la taille des entreprises et les contaminants présents dans les eaux de procédé. Signalons que des traitements physico-chimiques ont été installés par plusieurs entreprises. Si nécessaire, la décantation ou la flottation est précédée d’un ajout de coagulants, de floculants et de polymères. Lorsque l’effluent du traitement physico-chimique contient encore des substances organiques biodégradables en quantités relativement importantes, un traitement biologique par boues activées est mis en place. Il est parfois indispensable de recourir à des souches microbiennes spécifiques pour obtenir une épuration convenable. À titre d’exemple, la biodégradation des composés phénoliques, du styrène et des aldéhydes est réalisée par des bactéries sélectionnées.

3.4.3 Appréciation des efforts de dépollution

Figure 12 : Pourcentages des industries dont les travaux d'assainissement sont terminés ou en cours (hors CUM – année 1995) Secteur de la chimie

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Le secteur de la chimie est un secteur assez hétérogène comprenant une majorité de petites et moyennes entreprises. Aussi, l’avancement des travaux d’assainissement y est plus faible que dans les secteurs précédents (voir la figure 12 et l'annexe 4).

Globalement, en 1995, le pourcentage d’établissements dont les travaux d'assainissement sont terminés ou en cours de réalisation atteint respectivement 76 % pour les grandes entreprises, 67 % pour les moyennes entreprises, 60 % pour les petites entreprises et seulement 41 % pour les très petites entreprises.

Pour les grandes entreprises, on peut considérer que le degré d’assainissement est satisfaisant puisqu'il ne restait que quatre entreprises à assainir. On retrouve par contre, un nombre élevé de petites et très petites entreprises qui n’ont pas encore défini leurs travaux d’assainissement (41 entreprises comptant moins de 50 employés), la majorité situées en réseau.

3.5 L’assainissement des eaux dans le secteur de la transformation du métal (hors CUM)

Des industries variées sont regroupées dans le secteur de la transformation du métal, notamment des entreprises de la métallurgie secondaire qui produisent des tuyaux, des feuilles ou des fils de métal ainsi que des usines qui fabriquent des pièces métalliques, des véhicules, des machines agricoles, des moteurs, des appareils électroménagers, des meubles, des objets d’ornement, de quincaillerie et de ferronnerie, des équipements de chauffage, d’éclairage, de ventilation, etc.

Les industries retenues pour leurs rejets d’eaux usées significatifs sont principalement celles qui procèdent au revêtement de surface par galvanisation, électroplacage, anodisation, phosphatage, peinture et laquage, ces opérations étant précédées par une préparation des surfaces pouvant nécessiter un dégraissage, une activation de la surface ou un décapage. Certaines industries de la métallurgie secondaire proprement dite ont également été retenues. Sur les quelque 2900 industries appartenant au secteur de la transformation du métal, on en a retenu 211 en 1995, dont plus de 80 % sont raccordées à un réseau d’égout municipal.

Dans le cadre du PAEQ, le Ministère a consacré des efforts particuliers pour réduire la contamination provenant des industries de la transformation du métal parce que les stations d’épuration municipales pouvaient être directement affectées par leurs rejets.

3.5.1 Caractéristiques des eaux usées

Les eaux de procédé peuvent contenir des solvants, des substances alcalines ou acides, des huiles et graisses, des peintures, des chélatants, des détergents, des phosphates, des matières en suspension surtout inorganiques, des substances toxiques comme des cyanures ou des métaux, etc. Lorsque les entreprises procèdent au placage, le pH des eaux de procédé est souvent inférieur à 5,5 ou supérieur à 9,5.

Les eaux de procédé du secteur de la transformation du métal s’avèrent toxiques comme le laissent supposer les produits énumérés ci-dessus et ne se prêtent pas à un traitement biologique.

3.5.2 Nature des travaux d’assainissement

Mesures de prévention de la pollution
Dans les années 1980, lors de la réalisation du PAEQ, on a fréquemment observé dans le secteur de la transformation du métal une utilisation abusive de l’eau pour rincer les pièces, assimilable à une dilution des eaux de procédé. La plupart des usines ont donc commencé par établir le débit indispensable à la production de pièces de bonne qualité avant d’étudier la question des traitements.

La ségrégation des eaux de refroidissement indirect et leur réutilisation constituent les deux mesures à prendre après la réduction des débits. Ces gestes préventifs doivent accompagner d'autres mesures, telles que l’élimination des fuites des bains de placage ou des bassins de rinçage statique, la suppression des déversements accidentels de produits chimiques, la récupération des solutions qui peuvent être recyclées et la coneutralisation des contaminants acides et alcalins.

La transformation métallique est un secteur où les technologies propres se sont multipliées. La technique du rinçage à contre-courant, la régénération de solutions de placage, de même que la régénération de l’acide chlorhydrique et le recours à des procédés de revêtement de surface sans eau ont contribué à réduire le volume et la toxicité des eaux de procédé de nombreuses installations.

Deux entreprises, l’une œuvrant dans l’électrogalvanisation et le zingage à chaud, l’autre spécialisée dans la galvanoplastie, ont été citées comme des exemples à suivre dans la collection des fiches sur les technologies propres « Produire sans polluer » publiées par le Ministère (voir les encadrés ci-après).

L’exemple de l’usine d’électrogalvanisation et de zingage à chaud GALVANO

Au début des années 1980, la compagnie GALVANO a profité de la réfection de ses équipements de production pour mettre en place un système complet de traitement des eaux usées. La première étape a consisté à réaliser une ségrégation des eaux, un rinçage à contre-courant et une coneutralisation.

La ségrégation des eaux de refroidissement indirect et des eaux contaminées a réduit de 66 % le volume d’effluents à traiter en le faisant passer de 810 à 270 L/min. L’utilisation du rinçage à contre-courant et la coneutralisation ont ensuite permis de diminuer encore la consommation d’eau de 270 à 100 L/min. L’efficacité du traitement rend l’effluent résiduel conforme aux normes du règlement municipal pour un rejet dans un égout pluvial.

D’autres améliorations ont été apportées simultanément. La centrifugation des paniers utilisés pour le zingage à chaud permet de récupérer une tonne de zinc par jour et augmente de 50 % la période d’emploi des paniers entre deux décapages. L’utilisation combinée d’un système d'évaporation statique et de filtres à papier entraîne une réduction de 30 % de la consommation de trois produits chimiques.

La réduction de la production de boues de traitement, la diminution de la consommation d’eau et de produits chimiques ainsi que la récupération du zinc ont généré, à l’époque, des économies annuelles de 368 000 $. Toutes ces améliorations ont été accompagnées d’une rationalisation des lignes de placage qui a permis d’augmenter la productivité de l’usine de 100 % environ.

Extrait de la fiche n^o 3 de la collection « Produire sans polluer – les technologies propres au Québec : plus que jamais »²⁶.

L’exemple de la compagnie POLISSAGE ET PLACAGE G.G.

Au milieu des années 1980, la compagnie POLISSAGE ET PLACAGE G.G. a réalisé un agrandissement de ses installations et a implanté simultanément des mesures pour rendre son effluent conforme aux normes de rejet du règlement municipal.

Des techniques simples telles que la récupération des égouttures, le rinçage à contre-courant et le rinçage statique, lui ont d’abord permis de réduire les pertes de solutions de placage et de diminuer le volume et la contamination des eaux de rinçage.

Outre la récupération quasi totale de la solution de cyanure de cuivre par le transit des pièces non ferreuses, dans un bassin de rinçage statique, après leur cuivrage et la régénération de la solution d’acide chlorhydrique, la compagnie a mis en place des résines échangeuses d’ions pour traiter les eaux de chaque rinçage à contre-courant (après le cuivrage, le nickelage et le chromage). Celles-ci ont permis de récupérer et de recycler dans le procédé 95 % des métaux correspondants présents dans ces eaux de rinçage.

Finalement, cette compagnie a seulement besoin d’un petit bassin pour ajuster le pH de l’effluent qu’elle rejette. Au début des années 1990, elle a estimé qu’elle réalisait des économies annuelles de l’ordre de 100 000 $ grâce aux choix effectués.

Extrait de la fiche n^o 6 de la collection « Produire sans polluer – les technologies propres au Québec : plus que jamais »²⁷.

Prétraitements effectués par les industries en réseau
Les problèmes à régler nécessitent souvent l’implantation d’une combinaison de prétraitements, tels que l’égalisation du débit, l’ajustement du pH, l’enlèvement des huiles et graisses, la réduction des métaux et l’élimination de diverses autres substances toxiques. Il est essentiel que le traitement des eaux usées municipales, qui est très souvent de type biologique, ne soit pas inhibé par la présence de substances toxiques et que les boues ne soient pas contaminées de façon excessive.

Parmi les prétraitements fréquemment installés, on retrouve le déshuilage, l’oxydation des cyanures, l’oxydation des sulfures, la réduction du chrome hexavalent, le traitement physico-chimique dont les étapes de coagulation, de floculation et de décantation lamellaire peuvent être complétées par une filtration.

Selon les caractéristiques des eaux de procédé et les possibilités de régénération de certaines espèces chimiques, des systèmes de résines échangeuses d’ions, d'ultrafiltration ou d’osmose inverse sont installés par plusieurs entreprises.

Traitements effectués par les industries hors réseau
Puisque les exigences de rejets dans les cours d’eau sont traditionnellement plus sévères que celles s’appliquant à un effluent rejeté à l’égout domestique municipal, les systèmes de traitement installés par les industries hors réseau doivent être très performants et étroitement surveillés; les mesures préventives sont primordiales, en particulier le suivi des changements de procédé, la réduction à la source et le recours à des technologies propres.

Dans l’ensemble, les systèmes de traitement sont de la même nature que ceux installés par les industries en réseau. Cependant, les performances du traitement physico-chimique peuvent devoir être améliorées par l’adjonction de traitements tertiaires, tels que l’électro-flottation ou la filtration sur membranes.

3.5.3 Appréciation des efforts de dépollution

Figure 13 : Pourcentages des industries dont les travaux d'assainissement sont terminés ou en cours (hors CUM – année 1995) Secteur de la transformation du métal

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Le degré d’avancement des travaux d’assainissement est élevé dans le secteur de la transformation du métal; il atteint, en 1995, 91 % pour les grandes entreprises, 71 % pour les moyennes entreprises, 52 % et 54 % respectivement pour les petites et les très petites entreprises (voir la figure 13 et l'annexe 5).

Si l’on considère seulement les industries en réseau, les pourcentages sont encore plus élevés. Ces résultats peuvent s’expliquer par le fait que, dans le cadre du PAEQ, le contrôle des rejets de ces industries était indispensable afin de ne pas compromettre l'efficacité des futurs ouvrages d’assainissement municipaux par des déversements de substances toxiques (métaux, cyanures).

Le taux d’assainissement des industries hors réseau est également intéressant à souligner : pour six des sept grandes entreprises, les travaux sont terminés ou en cours en 1995.

Parmi les 72 entreprises ayant encore des interventions à réaliser, un certain nombre d’entre elles sont déjà équipées de systèmes de traitement, mais ceux-ci nécessitent souvent des correctifs. De plus, les deux tiers de ces entreprises sont de petites et de très petites entreprises dont la contribution polluante est en principe moindre. Dans le secteur de la transformation du métal, il convient toutefois d’être prudent sur l’utilisation d’une relation entre la taille des entreprises et la quantité de contaminants générés. Dans plusieurs des grandes entreprises retenues, l’activité de traitement de surface elle-même peut être très limitée, alors que dans certaines entreprises de plus petite taille, elle peut représenter la principale activité.

Bien que le degré d’assainissement atteint en 1995 dans ce secteur industriel soit jugé très encourageant, il est important de souligner que le suivi des rejets de ces entreprises, aussi bien hors réseau qu’en réseau, nécessite une attention soutenue, car elles sont sujettes à de fréquents changements au niveau du type et du volume de production. La performance des systèmes de prétraitement ou de traitement peut donc connaître des variations importantes, susceptibles de se traduire par des rejets excessifs de contaminants, si les ajustements nécessaires ne sont pas apportés en temps voulu.