LA NEUTRALISATION

De nombreux rejets industriels contiennent des matières alcalines ou acides qui nécessitent une neutralisation avant rejet dans un réseau d'égouts urbain ou dans les cours d'eau ou avant un traitement ultérieur chimique ou biologique.

La neutralisation d'un effluent consiste à ramener son pH (par acidification ou par alcalinisation) à une valeur fixée en fonction des besoins. En effet, suivant l'utilisation de l'effluent la valeur du pH peut sensiblement varier :

• 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

On remarque, à travers tous ces exemples de traitement que le pH varie énormément. En effet, pour favoriser certaines réactions chimiques comme une réaction de précipitation ou de d'oxydoréduction, il est facile d'imposer un pH, où les espèces qui doivent réagir prédominent en solution.

Pour les eaux résiduaires acides, comme pour celles basiques ou alcalines, il existe différents types d'eaux résiduaires.
Les eaux usées peuvent contenir des acides ou bases puissants qui se dissolvent facilement dans l'eau (HCl, NaOH). Un simple mélange avec des alcalins ou alcalino terreux pour les acides, avec des acides pour les alcalins, suffit pour les neutraliser.
Certaines eaux usées contiennent des acides ou bases forts dont les sels se dissolvent difficilement dans l'eau. (H2SO4)
Enfin les eaux usées sont constituées également d'acides ou bases faibles (COOH)
Actuellement, il existe plusieurs groupes de procédés de neutralisation, qui sont couramment employés :

• L'utilisation du pouvoir tampon du milieu récepteur.
• Le mélange des eaux résiduaires acides avec des eaux résiduaires alcalines.
• L'adjonction de réactifs chimiques.
• La filtration par matériau filtrant neutralisant.

Par définition, une solution a un pouvoir tampon efficace lorsqu'elle peut subir des réactions acido-basiques sans modification du pH de la solution.
L'utilisation de la consommation d'acides (pouvoir tampon) d'un milieu récepteur dépend de la dureté carbonatée de son eau. Par exemple,on peut écrire la réaction chimique :

Ainsi, après dépassement de son produit de solubilité, le sulfate de calcium est précipité sous forme de boue. Dans l'exemple ci-dessus, on peut calculer qu'un tel milieu peut absorber sans dommage 1,5 tonnes de H2SO4 par jour. Pour utiliser un tel procédé lors d'une neutralisation, il suffit de trouver une solution tampon, avec un pH adéquat, pour ramener le pH d'une solution à des proportions plus raisonnables.

Pour la neutralisation par adjonction de réactifs chimiques.
Les réactifs chimiques suivants sont les plus utilisés :

• Pour la désacidification, le carbonate de calcium en poudre (CaCO3), la soude (NaOH), la chaux (Ca(OH)2), les amines neutralisantes et le carbonate de sodium (Na(CO3)2).
• Pour l'acidification, le dioxyde de carbone (CO2), l'acide sulfurique (H2SO4) ou l'acide chlorhydrique (HCl).

Le choix de l'agent de neutralisation dépend entre autre de la nature de l'acide ou de la base à neutraliser, de la quantité d'eau et des conditions locales. En général pour la neutralisation des acides, la chaux est souvent utilisée. Il faut au cours de la réaction chimique assurer une bonne homogénéisation dans la solution.

Néanmoins, de telles opérations demeurent délicates et coûteuses en fonction des réactifs utilisés.

La réalisation pratique de ce procédé est assez simple. On place dans un mélangeur l'effluent à neutraliser et l'acide ou la base à l'aide de pompes doseuses dont le débit est régulé par contrôle du pH final. Une fois neutralisée, l'effluent sort du mélangeur à l'aide d'une pompe de soutirage.

Bien que rare, il est parfois judicieux de penser à un tel procédé, puisqu'il utilise des réactifs présents sur place. Pour réaliser correctement la neutralisation désirée, une capacité suffisante d'homogénéisation est nécessaire. De plus, il peut y avoir formation dangereuse de gaz ou de sous-produits toxiques.

La filtration sur matériau filtrant neutralisant a lieu à une vitesse calculée de telle façon que les eaux résiduaires restent en contact avec le matériau filtrant jusqu'à ce que le degré de neutralisation souhaité soit obtenu, par exemple pH 6 à 9. Contrairement au calcaire ou au lait de chaux, ces agents de neutralisation ne produisent que de très petites quantités de boues.