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Les technologies propresFiche no 3 - Secteur revêtement de surface
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Schéma du procédé Cliquez pour agrandir |
Le zingage à chaud
Le zingage à chaud seffectue par immersion dans un bassin de zinc en fusion (420 °C). Les pièces métalliques sont contenues dans un panier perforé. À leur sortie du bain et alors que les pièces sont encore chaudes, les paniers sont centrifugés afin duniformiser le revêtement de zinc sur les pièces tout en récupérant le surplus de métal. Les pièces sont ensuite refroidies dans un bassin deau pour stopper la réaction métallurgique et leur donner une apparance brillante.
Lélectrogalvanisation
Le zinc peut également être déposé en recourant à lélectrolyse dune solution de sel de zinc. Les pièces à plaquer font alors partie intégrante de la cathode qui attire les ions métalliques chargés positivement. Chacune de ces pièces est ainsi recouverte dun dépôt de zinc dont lépaisseur peut être contrôlée avec précision. Ces pièces sont finalement plongées dans une solution de sel de chrome. Cette étape, dite de passivation, a pour but de protéger les pièces contre loxydation en les recouvrant dune mince couche de chrome.
Ces différentes opérations sont séparées par autant de rinçages à leau et sadditionnent pour devenir un procédé dont certaines étapes doivent être contrôlées avec soin. Le bon contrôle de ces étapes permettra à la fois de livrer un produit de meilleure qualité tout en réduisant les coûts de production et en limitant les rejets polluants dans lenvironnement.
Le problème des eaux résiduaires contaminées
La réduction du volume et de la charge polluante des eaux résiduaires constitue le principal défi environnemental associé à ce type dentreprise. Avant la mise en place de son nouveau système de traitement des eaux usées, lusine Galvano rejetait plus de 810 litres deaux usées par minute. Ces eaux sont de trois types :
Les eaux de rinçage
En terme de charge polluante globale, les eaux de rinçage constituent la fraction la plus importante des eaux résiduaires. Ces eaux contiennent les différents produits qui sont utilisés dans les nombreux bains de nettoyage et de placage à savoir, du zinc, du chrome, des détergents, des savons, des acides, des alcalins et le fer qui provient les pièces.
Les eaux concentrées
Il sagit essentiellement des solutions chimiques contaminées qui ont été utilisées pour le nettoyage et le placage des pièces métalliques. On ajoute également à ces eaux fortement contaminées, les rejets qui proviennent de fuites et de débordements des différents bassins de production ainsi que les eaux qui ont servi au nettoyage des autres éléments de la chaîne de production.
Les eaux de refroidissement
Ces eaux sont utilisées pour refroidir les solutions délectrogalvanisation qui sont constamment échauffées par le courant délectrolyse. Elles nentrent pas directement en contact avec les différentes solutions chimiques utilisées dans lusine et ne contiennent donc aucun contaminant. Ces eaux de refroidissement sont toutefois rejetées dans le même égout que celui des eaux contaminées, ce qui augmente indûment le volume deaux à traiter.
Une approche pragmatique de la dépollution
Lanalyse de la performance environnementale de lusine Galvano a conduit à un plan daction concret en vue de respecter les normes gouvernementales applicables à ce type de rejet. On a dabord décidé de diminuer autant que possible le volume même de leffluent pour ensuite mettre en place un système de traitement des métaux par précipitation. De là, on sest attaqué à la charge polluante elle-même. Un ensemble de technologies propres allait permettre de réduire à sa source le niveau de contamination de leffluent.
Diminuer le volume de leffluent
Les premières études techniques ont rapidement indiqué que toute réduction appréciable du volume deaux résiduaires viendrait diminuer considérablement les dimensions et donc les coûts dimplantation dun système efficace de traitement. Ce phénomène est amplifié par le fait que les impératifs de production génèrent des débits de pointe qui peuvent atteindre le double de la consommation moyenne de lusine.
Ségrégation des eaux
La première étape de gestion des eaux usées de lusine a donc consisté à séparer les eaux de refroidissement des effluents contaminés. Ces eaux demeurent donc propres et sont alors rejetées directement au cours deau. Cette seule disposition a réduit des deux tiers le volume de leffluent à traiter en le faisant passer de 810 à 270 l/min.
Rinçage à contre-courant
Le cycle complet de rinçage a également été revu afin de réduire le volume deau utilisé pour cette étape. On a considérablement réduit ce volume grâce à la mise en place dun système de rinçage à contre-courant. Le rinçage à contre-courant seffectue dans une suite de bassins disposés en cascade et se déversant lun dans lautre. Les pièces voyagent dans le sens contraire de lécoulement des eaux de rinçage. De leau propre est ajoutée au bassin de tête et seul leffluent déversé au trop-plein du dernier bassin doit être traité.
Coneutralisation
Cest également dans le but de réduire le volume de leffluent que les rinçages suivant les nettoyages alcalin et acide ont maintenant lieu dans un bassin unique. Les contaminants acides et alcalins se neutralisent ainsi lun lautre, ce qui donne un premier ajustement du pH de cet effluent.
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La pose de déflecteurs entre les bassins a finalement permis de récupérer les pertes de solutions chimiques par égouttement des pièces au moment du passage dun bassin à lautre.
Lutilisation du rinçage à contre-courant et la coneutralisation ont permis de réduire la consommation en eau de 270 l/min. à 100 l/min.
Lélimination ou le regroupement de certains bassins de rinçage ont dautre part permis de récupérer de lespace utile et de rationaliser lorganisation des lignes de placage. À elle seule, cette mesure a permis daugmenter la productivité de lusine de près de 100 p. 100. (Voir schéma rationalisation de la ligne de placage).
Récupérer à la source les polluants
La diminution du volume de leffluent à traiter
nimplique pas nécessairement une réduction de la charge polluante à éliminer. Le
fait de réduire cette charge polluante à la source diminuera la consommation de
matières premières et le volume de boues de traitement à éliminer et donc les coûts
totaux de lopération dassainissement. La centrifugeuse La centrifugation des paniers de zingage à chaud constitue une technologie propre dont lutilisation réduit de façon considérable la charge polluante à éliminer lors du procédé de traitement des eaux usées. En effet, cette technique permet de récupérer les surplus de zinc qui saccumulent sur les pièces métalliques et les paniers. La centrifugation est réalisée dès la sortie du bain de métal, alors que les pièces sont encore chaudes. Cette mesure, qui permet de récupérer une tonne de zinc par jour, augmente de 50 p. 100 la période dutilisation des paniers entre deux décapages. Ceci diminue dautant le volume de déchets générés lors du décapage de ces paniers et donc la quantité de boues qui devra être éliminée. |
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Lévaporateur statique
Avant dêtre galvanisées, les pièces métalliques sont plus rugueuses et retiennent donc davantage les liquides à leur surface. Elles entraînent ainsi plus deaux de rinçage vers le bassin de placage que de solutions de placage vers le prochain bassin de rinçage. Ce phénomène provoque une augmentation constante du niveau des solutions de placage tout en en diminuant la concentration. Autrefois, le niveau dun bassin de placage était maintenu stable en déversant tout simplement le surplus de solutions à leffluent. On ajustait ensuite la concentration des solutions en ajoutant des produits chimiques supplémentaires tels que les chlorures de zinc et de potassium et de lacide borique. Le même phénomène se produit également dans les bassins captifs de rinçage qui devaient être munis dun trop-plein.
Cette ancienne façon de procéder a été remplacée par une technologie propre qui permet dajuster le niveau des différents bassins tout en diminuant le facteur de contamination des eaux usées du procédé. Cest ainsi quune partie de la solution de placage est maintenant pompée vers un évaporateur statique. Ce dispositif élimine une partie du volume deau par évaporation tout en conservant les sels minéraux qui sont retournés aux bassins de placage. On peut ainsi maintenir les bassins de placage à un niveau constant. La quantité de chlorure de zinc et de potassium ainsi que dacide borique qui est alors ajoutée quotidiennement à ces bassins se trouve ainsi réduite.
Filtres à sable Filtre à papier Lutilisation de filtres à papier élimine le lavage à rebours des filtres à sable. Ceci permet déviter la perte de 200 litres de solutions de placage. |
Comme les solutions sont constamment recyclées, elles se chargent progressivement en contaminants, particulièrement en fer. Cest pour éliminer ce contaminant que chaque bassin de placage a été raccordé à un filtre à travers lequel les solutions circulent de façon continue.
Galvano utilisait jusquà maintenant six filtres à sable, dont le nettoyage par circulation à rebours entraînait la perte quotidienne denviron 200 litres de solutions. La Compagnie a remplacé deux dentre eux par un filtre à papier, qui fonctionne en continu et ne nécessite pas de nettoyage à rebours. Ceci permet une économie appréciable de produits chimiques.
Lutilisation combinée du système dévaporateur statique et des filtres à papier a permis de réduire de 30 p. 100 la consommation des chlorures de zinc et de potassium et dacide borique. Cette réduction de consommation de matières premières résulte en une économie annuelle de 28 000 $ pour Galvano.
Cette réduction de produits chimiques diminue la quantité des boues résiduaires à éliminer, ce qui permet une économie additionnelle de quelque 20 000 $ par année.
Tableau des économies de produits chimiques | |||||||||||
Produits chimiques | Pourcentage de
réduction (évaporateur statique) |
Pourcentage de
réduction additionnel (filtres à papier) |
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Économie | 15 000 $ | 13 000 $ |
Un effluent propre
Le moins quon puisse dire, cest que les résultats obtenus par Galvano sont tout à fait spectaculaires. Avec le recours à des technologies propres et grâce à la mise en place dun système de traitement efficace, leffluent résiduel de lusine satisfait maintenant à chacune des normes appliquées dans le cas de rejets au fossé.
Qualité de leffluent | |||||||||||||||||||
Paramètres | Avant traitement mg/l |
Après traitement mg/l |
Normes de rejets mg/l |
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pH | 1,0 à 8,0 | 7,5 à 8,5 | 5,5 à 9,5 unités |
Lassainissement à moindre coût
Sommaire des économies réalisées |
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Technologies propres | $/an |
Réduction des coûts de consommation en eau | 20 000 |
Réduction de la consommation en produits chimiques | 28 000 |
Réduction des boues | 20 000 |
Récupération du zinc et augmentation de la période dutilisation des paniers | 300 000 |
Total | 368 000 |
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