Vers une approche durable du traitement et de la réutilisation de l’eau dans l’industrie textile

par Marco Arezio

L’industrie textile fait partie des secteurs les plus polluants et les plus consommateurs d’eau du paysage industriel mondial.

La nécessité de réduire l’impact environnemental et d’optimiser l’utilisation des ressources en eau a conduit au développement de systèmes d’épuration en circuit fermé .

Ces systèmes permettent le traitement et la réutilisation des eaux usées, réduisant considérablement la consommation d'eau douce et les rejets de polluants dans l'environnement. Cet article vise à explorer comment de tels systèmes sont construits et comment ils fonctionnent, avec un accent particulier sur leur utilisation dans le recyclage des déchets textiles.

Principes de purification de l'eau

La purification de l'eau repose sur des processus physiques, chimiques et biologiques pour éliminer les contaminants. Ces procédés sont adaptés et optimisés en fonction des besoins spécifiques de l'industrie textile, où les contaminants peuvent varier considérablement en nature et en concentration.

L'industrie textile et l'utilisation des ressources en eau

L’industrie textile nécessite de grandes quantités d’eau pour teindre, laver et traiter les tissus. Cette consommation génère un volume élevé d’eaux usées qui, si elles ne sont pas traitées, peuvent causer de graves dommages à l’environnement.

Impacts environnementaux des déchets textiles

Les déchets textiles contiennent une variété de polluants, notamment des produits chimiques toxiques utilisés dans les processus de finition et de teinture des tissus. Une gestion inadéquate de ces déchets peut conduire à une contamination des ressources en eau, des sols et de l’air.

Technologies de purification de l’eau en circuit fermé

Les technologies de purification de l'eau en boucle fermée dans l'industrie textile visent à maximiser la récupération et la réutilisation de l'eau, en minimisant la consommation des ressources en eau et la production d'eaux usées.

Les principales technologies utilisées sont :

Osmose inverse (OI)

L'osmose inverse utilise des membranes semi-perméables pour éliminer les ions, les molécules indésirables et les particules plus grosses de l'eau.

Il fonctionne en appliquant une pression qui dépasse la pression osmotique naturelle, permettant ainsi à l'eau d'être séparée des contaminants. Les membranes utilisées doivent résister aux produits chimiques, aux températures élevées et aux agressions biologiques pour garantir efficacité et durabilité.

Ultrafiltration (UF)

L'ultrafiltration utilise des membranes poreuses pour séparer les substances de taille nanométrique, telles que les particules en suspension, les colloïdes et certaines macromolécules, de l'eau.

Fonctionnant à des pressions relativement basses, l’UF consomme moins d’énergie que l’OI et est particulièrement efficace pour l’élimination des agents pathogènes et le prétraitement des processus d’osmose inverse.

Évaporation sous vide

Ce processus est basé sur la réduction de la pression au-dessus d'une masse liquide pour abaisser le point d'ébullition de l'eau, permettant ainsi l'évaporation à des températures inférieures aux températures normales. L'eau évaporée est ensuite condensée et récupérée sous forme de distillat pur, tandis que les contaminants restent dans le résidu concentré.

Bioréacteurs à membrane (MBR)

Les MBR combinent la biodégradation des boues activées et la filtration sur membrane. Cette technologie est particulièrement efficace dans le traitement des eaux usées contenant des charges organiques élevées, car elle permet de maintenir une concentration élevée de biomasse active, améliorant ainsi l'efficacité du traitement biologique.

Adsorption

L'adsorption utilise des matériaux adsorbants, tels que le charbon actif, pour éliminer les contaminants organiques, les colorants et certains métaux lourds de l'eau.

La capacité et l'efficacité de l'adsorption dépendent de la nature du matériau adsorbant, de la taille des pores, de la température et de la présence d'autres produits chimiques dans l'eau.

Ces technologies, individuellement ou en combinaison, permettent la création d'un système efficace de recyclage et de réutilisation de l'eau, réduisant considérablement la dépendance à l'eau douce et l'impact environnemental de l'industrie textile.

Construction d'une usine de traitement d'eau

Évaluation préliminaire : Il est indispensable de réaliser des analyses détaillées des caractéristiques des eaux usées générées et de la réglementation environnementale applicable.

Cette étape comprend la collecte de données sur les quantités, la composition chimique et la variabilité temporelle des eaux usées.

Conception : La phase de conception nécessite la sélection des technologies les plus appropriées en fonction des résultats de l'évaluation préliminaire, de la détermination de la capacité de l'usine et de la définition de l'empreinte au sol et de la disposition des composants. Cette étape comprend également l’estimation des coûts d’investissement et d’exploitation.

Construction : Lors de la construction, il est essentiel de s'assurer que toutes les composantes sont installées selon les spécifications techniques et que le système est conforme aux normes de sécurité et environnementales.

Démarrage : Le démarrage de l'usine implique des tests des systèmes de traitement, l'optimisation des procédés et la formation du personnel. Cette phase est cruciale pour garantir que l’usine fonctionne comme prévu.

Maintenance et surveillance : La maintenance préventive et la surveillance continue sont nécessaires pour maintenir l'efficacité de l'usine, prévenir les pannes et se conformer aux réglementations environnementales. La surveillance comprend la vérification des paramètres opérationnels, de la qualité de l'eau de sortie et de l'efficacité des processus de traitement.

Exploitation de l'usine de traitement des eaux

L’exploitation d’une station d’épuration en boucle fermée commence par la collecte des eaux usées provenant de divers processus de production. Cette eau est ensuite soumise à des traitements préliminaires, tels que la sédimentation et la filtration, pour éliminer les matières en suspension et les particules plus grosses.

Par la suite, l'eau passe par des systèmes de traitement plus sophistiqués, tels que l'UF, l'OI et le MBR , en fonction des besoins spécifiques d'épuration. Au cours de ces étapes, les contaminants tels que les colorants, les métaux lourds et les substances organiques sont éliminés.

L'eau traitée est ensuite réutilisée dans les processus de production, réduisant ainsi le besoin en eau douce et minimisant la production d'eaux usées. Une surveillance constante de la qualité de l'eau garantit que les paramètres de réutilisation sont toujours respectés, garantissant à la fois la sécurité opérationnelle et la durabilité environnementale.

Le fonctionnement du système est divisé en plusieurs phases :

Traitement préliminaire : Élimination des matières en suspension, des graisses et des huiles par sédimentation, flottation et filtration. Cette étape évite les dommages et le colmatage des membranes et des systèmes de traitement ultérieurs.

Traitement primaire et secondaire : Utilisation de procédés biologiques (MBR) et physico-chimiques (UF, OI) pour l'élimination des contaminants organiques, inorganiques et microbiologiques. Cette phase réduit considérablement la charge polluante de l’eau.

Traitement tertiaire : purification ultérieure par osmose inverse, adsorption ou autres procédés spécifiques pour éliminer tout contaminant résiduel et adapter la qualité de l'eau aux exigences de réutilisation.

Réutilisation de l'eau et gestion des déchets : L'eau traitée est réutilisée dans les processus de production, réduisant ainsi la consommation d'eau douce. Les déchets concentrés issus du traitement sont gérés en toute sécurité afin de minimiser l’impact environnemental.

Cette approche intégrée garantit non seulement la durabilité environnementale mais également l'efficacité économique de la station d'épuration, ce qui en fait un élément clé de la gestion durable des ressources en eau dans l'industrie textile.

Types de polluants dans les eaux de recyclage des déchets textiles et réglementation italienne sur les rejets

Le traitement des eaux usées dans l’industrie textile est une problématique complexe en raison de la large gamme de polluants présents, qui varient en fonction des matières traitées et des procédés utilisés.

Ce chapitre explore les principaux types de polluants issus du recyclage des déchets textiles et discute de la législation italienne relative aux limites chimiques des polluants autorisés au rejet dans les égouts.

Colorants et pigments

Processus physicochimiques : L'adsorption sur charbon actif est largement utilisée pour éliminer les colorants des eaux usées, en raison de sa surface spécifique élevée et de sa capacité à adsorber une large gamme de composés organiques colorés.

De plus, des processus d'oxydation avancés, tels que l'ozonation ou le traitement au peroxyde d'hydrogène en présence d'UV, peuvent dégrader les colorants en composés moins nocifs ou en eau et dioxyde de carbone.

Processus biologiques : Certains micro-organismes sont capables de dégrader les colorants. Cependant, cette approche peut être limitée par la variabilité de la biodégradabilité des colorants et nécessite des temps de traitement relativement longs.

Substances chimiques auxiliaires

Coagulation/Floculation : Ces processus sont utilisés pour éliminer les particules en suspension et certains composés dissous, notamment les détergents et les agents de blanchiment, en les agrégeant en flocs plus gros qui peuvent être facilement séparés de l'eau par sédimentation ou flottation.

Traitement biologique : Les bioréacteurs à membrane (MBR) et les systèmes à boues activées peuvent dégrader efficacement les produits chimiques organiques auxiliaires, les transformant en biomasse, dioxyde de carbone et eau.

Métaux lourds

Précipitation chimique : Les métaux lourds peuvent être éliminés des eaux usées par précipitation chimique, les convertissant en formes insolubles (par exemple sulfures, hydroxydes) qui peuvent être facilement séparées par sédimentation.

Échange d'ions : Cette technique utilise des résines échangeuses d'ions pour éliminer sélectivement les métaux lourds de l'eau, en les remplaçant par des ions inoffensifs comme le sodium ou l'hydrogène.

Composés organiques volatils (COV)

Décapage à la vapeur : les COV peuvent être éliminés des eaux usées à l'aide du stripage à la vapeur, un processus dans lequel l'eau est chauffée et les COV sont vaporisés puis éliminés de l'eau.

Adsorption : L'adsorption sur des matériaux tels que le charbon actif est également efficace pour éliminer les COV des eaux usées, en raison de la capacité du carbone à adsorber une large gamme de composés organiques volatils.

Pour garantir l’élimination efficace de ces polluants et le respect des limites réglementaires, les stations d’épuration des déchets textiles mettent souvent en œuvre une combinaison de ces procédés dans une approche multimodale.

Cette stratégie permet d'optimiser le traitement en fonction de la composition spécifique des eaux usées et des objectifs de qualité des eaux traitées, tout en garantissant le respect de la réglementation environnementale.

Règlement italien sur les décharges

En Italie, la législation de référence pour le traitement et le rejet des eaux usées industrielles, y compris celles de l'industrie textile, est le décret législatif 152/2006, connu sous le nom de « Code de l'environnement ».

Ce décret fixe des limites maximales de concentration des polluants présents dans les eaux usées pouvant être rejetés dans les égouts ou les milieux aquatiques.

Pour les déchets textiles, certaines des limites spécifiques comprennent :

DCO (Demande Chimique en Oxygène) : Indique la quantité d'oxygène nécessaire pour oxyder les produits chimiques organiques présents dans l'eau. La limite varie en fonction du type de rejet et de la capacité de l'organisme récepteur.

Colorants : Bien qu'il n'y ait pas de limite spécifique pour chaque colorant, le rejet ne doit pas provoquer de changement de couleur important dans le plan d'eau récepteur.

Métaux lourds : Des limites spécifiques sont établies pour chaque métal, par exemple le chrome total a une limite de 0,5 mg/l pour le rejet dans les égouts.

pH : Doit être maintenu dans une fourchette ne compromettant pas le fonctionnement du réseau d'égouts ou de la station d'épuration, généralement entre 6,5 et 9,5.

Les entreprises doivent également obtenir une autorisation de rejet auprès des autorités compétentes, qui peut comporter des exigences spécifiques en plus des limites générales imposées par le Code de l'environnement.

Il est essentiel que les industries textiles mettent en œuvre des systèmes efficaces de traitement des eaux usées pour se conformer à ces réglementations et minimiser l'impact environnemental de leurs opérations.

Cette approche réglementaire vise à équilibrer les besoins de production avec la protection de l'environnement aquatique, garantissant que l'industrie textile puisse fonctionner de manière durable et responsable.