Étude de cas sur le traitement des eaux usées de la transformation des fruits de mer – Conception et résultats|Usine du Shandong

Étude de cas – Projet de traitement des eaux usées pour une usine de transformation de fruits de mer – Un exemple d'application pratique

Abstrait

Cette étude de cas détaille la conception, la mise en œuvre et les résultats opérationnels d'un système de traitement des eaux usées dédié pour l'usine de transformation de fruits de mer No. 1 d'un important groupe de produits de la mer dans la province du Shandong, en Chine. L'usine est spécialisée dans la production de produits de la mer surgelés, générant des eaux usées principalement provenant du lavage des matières premières. Ces eaux usées contiennent de fortes concentrations de composés solubles dans l'eau- et de fines matières en suspension dérivées des tissus des poissons, principalement des composés organiques azotés. Un rejet non traité entraînerait une pollution importante des plans d’eau environnants. Le projet a mis en œuvre avec succès un processus de traitement physico-chimique et biologique combiné pour obtenir un rejet conforme. Ce rapport fournit un aperçu complet des caractéristiques influentes, de la technologie de traitement sélectionnée, de la conception détaillée de l'unité, des données de performance et de l'économie du projet.

1. Introduction : Le défi des eaux usées liées à la transformation des fruits de mer

L'industrie de transformation des fruits de mer génère des effluents caractérisés par des charges organiques élevées provenant de protéines, de graisses et de matières en suspension. Ces contaminants proviennent du sang, des viscères, des écailles de poisson et de l'eau de lavage. Les principaux défis comprennent :

• Haute résistance organique: Mesurée en tant que demande biochimique en oxygène (DBO₅) et demande chimique en oxygène (DCO), indiquant un potentiel d'appauvrissement en oxygène important dans les eaux réceptrices.
• Contenu nutritif: Niveaux élevés de composés azotés provenant des protéines.
• Graisses, huiles et graisses (FOG): Peut causer des problèmes opérationnels et former de l'écume en surface.
• Solides en suspension (MES): Comprend de fines particules organiques. Le rejet direct de ces eaux usées viole les réglementations environnementales, nuit aux écosystèmes aquatiques par l'eutrophisation et l'épuisement de l'oxygène, et présente des risques pour la santé publique. Par conséquent, un traitement efficace sur site-n'est pas seulement un mandat réglementaire, mais également une responsabilité environnementale d'entreprise.

2. Portée du projet : définir le problème

2.1 Quantité et qualité des eaux usées

• Débit: 200 m³/jour (25 m³/heure, production en une seule-équipe).
• Caractéristiques influentes:

1. DCO : 1 500 mg/L
2. DBO₅ : 800 mg/L (DBO₅/DCO ≈ 0,53, indiquant une bonne biodégradabilité)
3. Huile animale et végétale : 50 mg/L
4. MES : 400 mg/L

2.2 Normes de rejet

L'effluent traité devait répondre auxNormes de niveau II de la norme chinoise intégrée de rejet des eaux usées (GB 8978-1996):

• DCO Inférieure ou égale à 150 mg/L
• DBO₅ Inférieure ou égale à 30 mg/L
• Huile animale et végétale Inférieur ou égal à 15 mg/L
• SS Inférieur ou égal à 150 mg/L

3. La solution : processus de traitement proposé

Compte tenu des caractéristiques des eaux usées-bonne biodégradabilité mais contenant des huiles, des solides et des charges organiques/azote élevées-un hybride "Séparation/sédimentation d'huile + Anaérobie (Hydrolyse/Acidification) + Aérobie (Aération et Bio-oxydation par contact) + Flottation" a été sélectionné. Cette approche en plusieurs-étapes garantit un traitement robuste en abordant différents types de polluants de manière séquentielle.

Le diagramme de flux de processus est illustré dansFigure 1.

4. Description détaillée du processus et conception de l'unité

4.1 Pré-traitement et traitement primaire

• Écran à barres (2 unités): Objectif : Intercepter les gros solides en suspension et flottants (par exemple, écailles de poisson, débris).

1. Dimensions : 700 mm (L) x 500 mm (l).
2. Espacement des barres : 5 mm.
3. Matériau : acier.

• Réservoir de séparation et de sédimentation d'huile: Objectif : Éliminer les huiles/graisses flottantes et les sables décantables/solides lourds en suspension.

1. Volume effectif : 40 m³.
2. Temps de rétention hydraulique (HRT) : 1,5 heures.
3. Construction : Béton armé souterrain (RC).

4.2 Traitement biologique (processus principal)

• Réservoir d'hydrolyse/acidification (anaérobie) : Objectif : décomposer des molécules organiques complexes et réfractaires (protéines, graisses) en composés plus simples et facilement biodégradables (acides gras volatils), améliorant ainsi la biodégradabilité globale (rapport DBO/DCO). Ce pré-traitement améliore considérablement l'efficacité des étapes aérobies ultérieures.

1. Volume : 60 m³.
2. THS : 2,4 heures.
3. Construction : RC semi-enterré.
4. Caractéristique interne : Rempli d’un biofilm combiné en polyéthylène pour soutenir la croissance microbienne.

• Bassin d'aération (boues activées conventionnelles) : Objectif : Traitement aérobie primaire pour l'élimination en vrac de la DBO et de la DCO solubles.

1. Volume : 75 m³.
2. THS : 3 heures.
3. Construction : RC semi-enterré.
4. Aération : aération diffusée par fines-bulles à l'aide de soufflantes.

• Réacteur SHT (oxydation par bio-contact) : Objectif : Une étape aérobie secondaire à haute-efficacité. Il dégrade davantage les matières organiques restantes et effectue la nitrification, convertissant l'azote ammoniacal - toxique en azote nitrate -. Le support de biofilm fixe fournit une concentration élevée de biomasse attachée, rendant le système plus stable et résistant aux charges de choc.

1. Volume : 180 m³.
2. THS : 7 heures.
3. Construction : Structure en acier.
4. Caractéristique interne : emballé avec un support de biofilm semi--souple.
5. Aération : aération diffuse à fines bulles-.

• Équipement d'aération : Deux ventilateurs Roots (modèle SSR125) alimentent en air le réservoir d'aération et le réacteur SHT.

1. Configuration : un service, un en veille.
2. Débit : 10,17 m³/min.
3. Pression : 49 kPa.
4. Puissance : 11 kW chacun.

4.3 Traitement tertiaire/polissage

• Unité de flottation à air dissous (DAF) : Objectif : éliminer les fines matières en suspension, les particules colloïdales et toutes les huiles/graisses résiduelles ayant échappé au traitement biologique. Un coagulant (Chlorure de polyaluminium - PAC) et un floculant (Polyacrylamide - PAM) sont dosés pour agglomérer les particules, qui sont ensuite éliminées en adhérant aux micro-bulles d'air.

1. Modèle : JHF-30.
2. Capacité : 30-35 m³/h.
3. Construction : Acier anti-corrosif.
4. Puissance totale : 8,12 kW (pour pompe, racleur, etc.).

4.4 Système de traitement des boues

• Épaississeur de boues: Objectif : Concentrer les boues du décanteur primaire et de l'unité DAF, réduisant ainsi le volume pour une déshydratation ultérieure.

1. Volume : 15 m³.
2. Construction : RC hors sol-.

• Déshydratation des boues: Un filtre-presse est utilisé pour la déshydratation finale, produisant un gâteau solide à éliminer.

1. Équipement : Filtre-presse à plaques et cadres (Modèle : BM103/1000).
2. Puissance : 7,0 kW au total.
3. Pompe d'alimentation : pompe à vis excentrée (modèle : I-1B-2), débit de 5,4 m³/h, hauteur de refoulement de 80 m, puissance de 3 kW (une unité de service).

5. Performance et résultats du traitement

Les performances de chaque unité de traitement, démontrant l'élimination progressive des polluants, sont résumées dansTableau1.Le système a systématiquement atteint les normes de rejet cibles.

Réalisations clés:

• Suppression globale de la DCO: >90 % (de 1 500 mg/L à<150 mg/L).
• Élimination globale de la DBO₅: >96 % (de 800 mg/L à<30 mg/L).
• Enlèvement d'huile et de graisse: >70 % (de 50 mg/L à<15 mg/L).
• Suppression des SS: >85% (de 400 mg/L à<150 mg/L).
• Nitrification efficace: Le réacteur SHT a réussi à oxyder l'ammoniac, une étape critique étant donné la forte teneur en azote des eaux usées.

6. Économie du projet

L'investissement total du projet était817 600 yuans chinois (RMB), décomposé comme suit :

• Fourniture et installation d'équipement
• Travaux de génie civil (réservoirs, structures)
• Conception et ingénierie des processus

• Services de mise en service et de démarrage

Cet investissement a fourni au client une solution de traitement des eaux usées fiable, conforme et gérable sur le plan opérationnel, atténuant les risques environnementaux et garantissant la conformité réglementaire.

7. Conclusion et leçons apprises

Ce projet de traitement des eaux usées de transformation des produits de la mer est un exemple réussi d'application d'un processus personnalisé en plusieurs étapes-pour résoudre un problème spécifique d'effluents industriels. La clé du succès était lacombinaison de technologies:

1. Prétraitement-efficace(criblage, séparation des huiles) protège les unités biologiques aval.
2. Hydrolyse anaérobiepréconditionner les eaux usées, améliorant ainsi la traitabilité aérobie.
3. Traitement aérobie en deux étapes(boues activées + bio-oxydation par contact) garantissait une élimination robuste et stable des matières organiques et de l'azote.
4. Polissage final via DAF chimiquegaranti le respect constant des limites strictes de SS et de polluants résiduels.

Le système fait preuve de robustesse, de simplicité opérationnelle et de -efficacité pour les installations de transformation alimentaire-de taille moyenne. Cette étude de cas constitue une référence précieuse pour les ingénieurs et les directeurs d'usine qui conçoivent ou exploitent des systèmes de traitement pour des eaux usées organiques à haute résistance similaires provenant de l'industrie alimentaire et des boissons.