Explication détaillée du processus de traitement des eaux usées des produits à base de soja : Solutions de conformité efficaces et études de cas pour les petits ateliers

Explication détaillée du procédé de traitement des eaux usées issues de la production de produits à base de soja : Solutions efficaces pour la conformité et études de cas pour les petits ateliers

Les produits à base de soja, en tant qu'aliment protéiné traditionnel en Chine, continuent de voir leur demande sur le marché augmenter. Cependant, les eaux usées générées lors de la transformation sont devenues une source typique de pollution dans l'industrie alimentaire. La production traditionnelle de produits à base de soja est principalement de type atelier, de petite échelle et largement répartie. Les eaux usées ont un volume important, une concentration organique élevée et une composition complexe. Si elles sont rejetées directement sans traitement efficace, elles causeront une pollution grave des eaux et une eutrophisation. Sur la base de la pratique d'ingénierie, cet article analyse en détail les caractéristiques des eaux usées de produits à base de soja, les défis de traitement et les procédés biologiques dominants, en fournissant des solutions opérationnelles pour les petites entreprises d'ateliers.

Caractéristiques et défis de traitement des eaux usées de produits à base de soja

Les eaux usées de produits à base de soja proviennent principalement de l'eau de lavage des haricots, de l'eau de trempage des haricots, de l'eau de séparation de la pulpe et des résidus, de l'eau de filtration sous pression, de l'eau de lavage des équipements et des contenants, ainsi que de l'eau de rinçage du sol. Il s'agit d'eaux usées organiques à haute concentration, avec une DCO et une DBO5 atteignant des dizaines de milliers de mg/L, une concentration en MES généralement de 1000~1500 mg/L, et un pH bas (principalement 4~6). Cependant, elles présentent une bonne biodégradabilité (rapport DBO5/DCO de 0,55~0,65). Le rapport C:N:P des eaux usées est d'environ 100:4,7:0,2, ce qui est favorable à la croissance microbienne, et il y a peu de substances toxiques et nocives.

En fonctionnement réel, la production de produits à base de soja est majoritairement intermittente, avec des périodes de rejet concentrées, entraînant de fortes fluctuations du volume et de la qualité de l'eau. Dans des conditions anaérobies, des couches d'écume se forment facilement, et les eaux usées à haute concentration sont sujettes à l'acidification, affectant le traitement ultérieur. Lorsque la méthode des boues activées est utilisée en phase aérobie, le foisonnement des boues est fréquent. De plus, la teneur élevée en azote et en phosphore peut facilement provoquer une eutrophisation si elles sont rejetées sans traitement.

Compte tenu de ces caractéristiques, un traitement physique ou chimique seul est difficilement conforme aux normes. Les méthodes biologiques sont donc devenues le choix dominant. Parmi elles, le traitement biologique anaérobie présente les avantages d'un faible volume de boues résiduelles, d'une faible emprise au sol, d'une faible consommation énergétique et d'une récupération de biogaz possible. Cependant, il est difficile d'atteindre les normes de rejet lorsqu'il est utilisé seul. C'est pourquoi la combinaison de procédés anaérobies et aérobies est devenue le consensus de l'industrie : elle permet d'obtenir des bénéfices économiques tout en garantissant un effluent stable et conforme.

Analyse des procédés de traitement dominants pour les eaux usées de produits à base de soja

Les recherches nationales sur le traitement des eaux usées de produits à base de soja ont commencé dans les années 1970. À l'heure actuelle, plusieurs procédés anaérobie-aérobie combinés matures ont été développés. Les explications suivantes sont illustrées par des cas d'ingénierie typiques.

Procédé UASB-SBR-Filtration sur sable-Filtration sur charbon actif biologique

Ce procédé convient aux situations avec de grandes variations de qualité et de volume d'eau, une teneur élevée en MES, une acidification facile et un foisonnement des boues. Il met l'accent sur le traitement séparé des eaux usées à haute et basse concentration. Une entreprise de produits à base de soja à Pékin produit divers produits à base de soja et du lait de soja avec une capacité de traitement de 900 m³/j. Les eaux usées à haute concentration ont une DCO de 12000 mg/L, une DBO5 de 6000 mg/L, des MES de 1500 mg/L ; les eaux usées à basse concentration ont une DCO de 2500 mg/L, une DBO5 de 1200 mg/L, des MES de 1000 mg/L. Après traitement anaérobie UASB, elles entrent dans l'unité aérobie SBR, suivie d'une filtration sur sable et d'une filtration sur charbon actif biologique pour le traitement avancé. L'effluent final respecte DCO≤60 mg/L, DBO5≤20 mg/L, MES≤50 mg/L, pH 6~8,5, atteignant la norme secondaire pour le rejet dans les eaux de surface. Le procédé fonctionne de manière stable et l'unité de traitement avancé garantit efficacement la qualité de l'effluent.

Procédé d'hydrolyse acidogène – Digestion anaérobie

Pour les besoins de prétraitement des eaux usées à haute concentration, le bassin d'hydrolyse acidogène peut hydrolyser les macromolécules organiques complexes en petites molécules facilement dégradables, tout en réduisant les MES et en augmentant le pH pour diminuer l'impact sur la digestion anaérobie. Une usine de produits à base de soja à Hangzhou avec une production quotidienne de 10 t a des eaux usées à haute concentration avec une DCO de 24000 mg/L, une DBO5 de 10800 mg/L, des MES de 12000 mg/L, et des eaux usées à basse concentration avec une DCO de 400 mg/L, une DBO5 de 180 mg/L. La partie à haute concentration est traitée par hydrolyse acidogène – digestion anaérobie, et l'effluent est mélangé avec les eaux usées à basse concentration avant d'être raccordé au réseau municipal. Les données d'exploitation sur les deux dernières années montrent un effet de traitement stable, un fonctionnement normal des équipements et des coûts d'investissement et d'exploitation faibles.

Procédé UASB-A/O

Ce procédé est particulièrement adapté aux eaux usées à haute teneur en MES, à faible pH et à haute température. Une entreprise de produits à base de soja au Henan avec une production quotidienne de 10 t a un influent global avec une DCO de 8850 mg/L, une DBO5 de 4880 mg/L, NH3-N de 600 mg/L. Le prétraitement utilise la flottation à air pour éliminer l'écume et un bassin de régulation. La section biochimique utilise un UASB à circulation interne + procédé A/O, avec un reflux partiel de l'effluent pour renforcer la résistance aux chocs. L'effluent respecte DCO≤150 mg/L, DBO5≤30 mg/L, NH3-N≤25 mg/L, conforme à la norme secondaire GB 8978-1996. Le procédé présente de faibles coûts d'investissement et d'exploitation et possède une forte valeur de promotion dans l'industrie.

Procédé Réacteur anaérobie à chicanes (ABR) – Réacteur séquentiel modifié (MSBR)

Le procédé combiné ABR-MSBR convient aux eaux usées dont les polluants sont principalement des glucides, des protéines et des graisses, avec une petite quantité d'huile comestible et d'additifs. Une usine alimentaire biologique au Hunan avec une capacité de traitement de 220 m³/j a un influent global avec une DCO de 1500~3000 mg/L, une DBO5 de 850~2000 mg/L. Le MSBR, en tant que SBR amélioré, permet un fonctionnement en entrée et sortie continue avec un niveau d'eau constant, évitant les inconvénients du SBR traditionnel tels que les pertes de charge importantes et la faible utilisation du volume. L'effluent respecte DCO≤100 mg/L, DBO5≤20 mg/L, MES≤70 mg/L, NH3-N≤15 mg/L, PT≤0,5 mg/L, atteignant la norme primaire GB 8978-1996. Le fonctionnement est stable et les coûts sont maîtrisables.

Comparaison des procédés et suggestions de sélection pour les petits ateliers

Pour faciliter la comparaison pour les petites entreprises d'ateliers, le tableau suivant résume les paramètres principaux de quatre procédés dominants (basés sur des données d'ingénierie réelles) :

La production en petits ateliers se caractérise par des rejets concentrés et de fortes fluctuations de la qualité de l'eau. Il est recommandé de prioriser l'installation d'un bassin de régulation pour équilibrer le volume et la qualité de l'eau. Avant l'unité anaérobie, un prétraitement par flottation à air ou décantation doit être réalisé pour éliminer la majeure partie des MES, tout en ajustant le pH et l'alcalinité. Le procédé combiné anaérobie + aérobie permet d'atteindre un équilibre entre faible production de boues résiduelles, récupération de biogaz et rejet conforme, avec des coûts d'exploitation faibles, ce qui le rend adapté aux modes de production intermittents.

FAQ

Q1. Quelles sont les principales sources des eaux usées de produits à base de soja ?

Principalement l'eau de lavage des haricots, l'eau de trempage des haricots, l'eau de séparation de la pulpe et des résidus, l'eau de filtration sous pression, l'eau de lavage des équipements et des contenants, ainsi que l'eau de rinçage du sol. La production d'eaux usées est généralement supérieure à 5 fois le poids des graines de soja.

Q2. Quelles sont les concentrations typiques en DCO et DBO5 dans les eaux usées de produits à base de soja ?

Les eaux usées à haute concentration peuvent atteindre une DCO de 12000~30000 mg/L, une DBO5 de 6000~10800 mg/L, des MES de 1000~1500 mg/L. Il s'agit d'eaux usées organiques typiques à haute concentration.

Q3. Quelle est la difficulté la plus courante dans le traitement des eaux usées de produits à base de soja dans les petits ateliers ?

Le temps de rejet concentré entraîne des variations importantes du volume et de la qualité de l'eau, une acidification et formation d'écume faciles en conditions anaérobies, un foisonnement des boues en conditions aérobies, et une teneur élevée en N et P qui provoque facilement une eutrophisation.

Q4. Pourquoi le traitement biologique convient-il aux eaux usées de produits à base de soja ?

Les polluants sont principalement des matières organiques dégradables, avec une biodégradabilité de 0,55~0,65. Le rapport C:N:P est adapté à la croissance microbienne et il y a peu de substances toxiques et nocives.

Q5. Le traitement anaérobie seul peut-il atteindre un rejet conforme ?

Le traitement anaérobie seul produit peu de boues résiduelles et une faible consommation énergétique, mais l'effluent a du mal à respecter les normes de rejet. Il doit généralement être combiné à un traitement aérobie pour obtenir une conformité stable.

Q6. Quel est le rôle du procédé UASB dans le traitement des eaux usées de produits à base de soja ?

Le UASB permet d'éliminer efficacement la majeure partie de la matière organique, de résister aux chocs de charge et d'assurer la séparation gaz-liquide-boues grâce à un séparateur triphasique. Il est adapté au prétraitement des eaux usées à haute concentration.

Q7. Pourquoi le procédé ABR-MSBR convient-il aux petits ateliers ?

L'ABR présente une forte résistance aux chocs. Le MSBR permet un fonctionnement en entrée et sortie continue avec un niveau d'eau constant. L'effet de traitement est stable, les coûts d'investissement et d'exploitation sont faibles, et il est particulièrement adapté aux petites et moyennes entreprises à production intermittente.

Q8. Comment les petits ateliers peuvent-ils réduire le coût du traitement des eaux usées de produits à base de soja ?

Par un traitement séparé selon la qualité, l'installation de bassins de régulation et d'unités de prétraitement, la priorité donnée aux procédés combinés anaérobie + aérobie, et la prise en compte de la récupération et de l'utilisation du biogaz, la consommation énergétique et les coûts d'exploitation peuvent être considérablement réduits.

Résumé

Le traitement des eaux usées des petits ateliers de produits à base de soja doit répondre à des caractéristiques telles que de fortes fluctuations du volume d'eau, une teneur élevée en MES et une acidification facile, en sélectionnant des procédés de traitement biologique combinant des méthodes anaérobies et aérobies. Des solutions matures telles que UASB-SBR, hydrolyse acidogène-digestion anaérobie, UASB-A/O et ABR-MSBR ont été vérifiées pour leur stabilité et leur économie dans de nombreux projets. Les entreprises peuvent contrôler efficacement la pollution environnementale, réaliser la récupération des ressources et un rejet conforme, et promouvoir le développement durable de l'industrie grâce à des combinaisons de procédés raisonnables. Il est recommandé de déterminer la solution optimale en fonction du volume et de la qualité de l'eau propres à l'entreprise ainsi que de la destination du rejet, en combinaison avec une évaluation professionnelle, afin de garantir un fonctionnement stable à long terme.

Fiche technique du capteur de qualité de l'eau

NBL-RDO-206 Capteur d'oxygène dissous par fluorescence en ligne.pdf

NBL-COD-208 Capteur de qualité de l'eau DCO en ligne.pdf

NBL-CL-206 Capteur de chlore résiduel en ligne.pdf

NBL-DDM-206 Capteur de conductivité de la qualité de l'eau en ligne.pdf