Vanessa Pitschi SSIE-Ma2 Avril 2008 La Neutralisation Vanessa Pitschi SSIE-Ma2 Avril 2008

Principe de base Procédé chimique But: Ramener le pH d’un effluent à une valeur voulue Entre 6,5 et 8,5 (voir 9,5) pour le rejet dans les canalisation ou dans la nature La gamme de valeur varie fortement dépendant du procédé postérieur Besoin d’acidification ou d’alcalinisation (désacidification) Avant rejet dans le milieu naturel, le pH doit être compris entre 5,5 et 8,5 (voir 9,5 lors d'une neutralisation avec de la chaux) Lors du passage de l'eau dans les canalisations, le pH doit avoir une valeur proche de l'équilibre calco-carbonique pour protéger les matériaux contre la corrosion (CO2) et contre l'entartrage (calcaire). Lorsque la neutralisation est utilisée en pré-traitement, la valeur du pH est variable suivant le traitement postérieur, qui impose le pH. Pour l'oxydation par NaClO des cyanures libres : pH>12 Pour la précipitation à la chaux des phosphates : 9<pH<12 Pour la précipitation des métaux : 7<pH<10,5 Pour la coagulation-floculation du fer III : pH>5 Pour la réduction du chrome IV en chrome III par le bisulfite de sodium : pH<2,5

Principes chimiques L’acidification: L’alcalinisation: Augmentation de la concentration de protons dans la solution L’alcalinisation: Diminution de la concentration des protons dans la solution La neutralisation est une combinaison de ces deux équations

Procédés Utilisation du pouvoir tampon du milieu récepteur: Le pH du bassin récepteur est fixé au besoin La solution dans le bassin permet des réactions acido-basiques sans changer son pH Exemple de l’acide sulfurique Milieu contenant du bicarbonate et du calcium est capable d’avoir un effet tampon sur de l’eau contenant de l’acide sulfurique le sulfate de calcium va précipiter lorsque la concentration maximale sera atteinte il y a une production de boues. Le milieu tampon doit avoir le pH voulu Carbonate de calcium soude carbonate de sodium(cher mais utilisé pour petites installations) chaux moins cher le plus utilisé Acide chlorhydrique acide sulfurique dioxyde de carbone

Procédés Ajout de réactifs chimiques Désacidification Acidification CaCo3 NaOH Na(CO3) Ca(OH)2 Les prix varient beaucoup ainsi que la quantité de boue produite Acidification HCl H2SO4 CO2 HNO3

Procédés Mélange des eaux résiduaires acides et basiques Peu utilisé car présente des risques Filtration sur matériaux filtrants neutralisants Pouvoir de neutralisation dépend du temps de contact Production faible de boues Demande une grande capacité de stockage pour les mélanges trop concentrés par exemple besoi9n d’une homogénéisation risque de création de gaz toxiques incontrolée Utilisation de marbre concassé pour la neutralisation d’acides

Principe du fonctionnement technique Les éléments de base d’un système de neutralisation: Bassin de réaction Sonde pH Système de tuyauterie et de pompes Stock d’acide (éventuellement production sur site) Stock de base (éventuellement production sur site) Effluent vers un traitement supplémentaire ou vers les égouts La technique la plus utilisée en industrie et dans le traitement des eaux usées est l’ajout de réactifs chimiques

Principe du fonctionnement technique     

Neutralisation avec le dioxyde de carbone Solution simple pour les eaux alcalines Évite les risques liés à la manipulation d’acides forts Permet un résultat précis et stable Le CO2 est atoxique et ininflammable Réactions Les eaux usées alcalines peuvent être neutralisées avec des acides minéraux, cependant, le procédé technique est complexe et la manipulation de ces acides n'est pas sans problème (corrosion, salinisation, entartrage, risque de surdosage - pH trop bas). Ce qui n'est pas le cas avec la neutralisation au dioxyde de carbone. La courbe de neutralisation avec le dioxyde de carbone étant nettement plus plate que celle des acides, la valeur du pH tolérée peut être atteinte et contrôlée plus facilement. La valeur du pH finale étant très stable elle permet d'exclure une hyperacidification des eaux usées traitées. Un autre avantage inestimable : le produit naturel CO2 est atoxique, ininflammable, sûr pour le stockage et simple à l'emploi. On peut alors assurer à juste titre que le CO2 permet une neutralisation des eaux usées alcalines des plus écologique. L’utilisation du CO2 présente des avantages considérables par rapport aux acides minéraux tels que l’acide sulfurique ou l’acide chlorhydrique, qui sont très dangereux et agressifs. Il permet, avec fiabilité, de stabiliser les niveaux de pH, sans risque de surdosage, contrairement à l’utilisation d’acides forts. Sécurité : le CO2 ne nécessite aucune manipulation, du stockage à la mise en œuvre. Gain économique : réduction des dépenses d’entretien et des frais d’exploitation car gaz inerte et non corrosif. Respect de l’environnement : le CO2 est naturel, non polluant. La suracidification est quasiment impossible Aucune salinité excessive

Éléments clés du dimensionnement Domaine d’activités Procédés suivants pH visé Volume à traiter Fréquence Type de neutralisation Budget Produits utilisés

Domaine d’application Le domaine d’application est très vaste: Secteur alimentaire Traitement des eaux usées (urbaines, industrielles, de chantiers, etc.) Stratégie d’économie d’eau au sein d’industries Prétraitement pour différents procédés …

Conclusion La neutralisation: Procédé simple Indispensable dans beaucoup de domaines Largement utilisé Bien maîtrisé

Bibliographie « Wastewater Engineering Treatment and Reuse » Metcalf & Eddy 2003 http://www.emse.fr/~brodhag/TRAITEME/fich10_1.htm http://www.fr.linde-gas.com http://www.cn.piping.georgfischer.com http://www.carbagas.ch