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Studii i Cercetri tiinificeChimie i Inginerie Chimic, Biotehnologii, Industrie Alimentar

2010, 11(2), pp. 255 264ISSN 1582-540X

255

ORIGINAL RESEARCH PAPER

VALORIZATION OF AN INDUSTRIAL WASTE RICH

IN FERRIC CHLORIDE: APPLICATION IN THE

TREATMENT OF INDUSTRIAL WASTEWATER

VALORISATION DUN REJET INDUSTRIEL RICHE

EN CHLORURE FERRIQUE : APPLICATION AUX

TRAITEMENTS DES EAUX RESIDUAIRES

Abdelkader Anouzla*, Salah Souabi, Mohamed Safi,

Hicham Rhbal, Younes Abrouki,Abdelhak Majouli

Universit Hassan II, Facult des Sciences et Techniques Mohammedia,

Laboratoire de Gnie de lEau et de lEnvironnement,Imm A13 N19 ELmanzeh CYM Rabat, Morocco

*Corresponding author: [email protected]

Received: December 24, 2009

Accepted: April 7, 2010

Abstract: Intense coloring due to the presence of the non

biodegradable dyes, often toxic, in industrial wastewater, enormously poses

problems of degradation of the receiving medium (i.e. surface waters).

This study relates to the control of pollution of the industrial wastewater

with physicochemical treatment by using an industrial waste rich in ferric

chloride like original coagulant. This was tested for the control of pollution

of the liquid effluents from the textile industry strongly polluted withorganic matter. Several parameters were selected to control the purification

of our effluents: turbidity, chemical oxygen demand (COD), and volume of

sludge.

The optimal concentration of the coagulant used in this treatment varies

from one waste to another, according to the polluting load to treat. The

output of this physicochemical treatment shows an important reduction of

the polluting load of textile wastewaters: 91 87% of the organic matter and

84 85% of suspended solids, with less sludge production.

Keywords: physicochemical treatment, coagulant, textile wastewater,

turbidity, COD, sludge volume


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ANOUZLA, SOUABI, SAFI, RHBAL, ABROUKI and MAJOULI

St. Cerc. St. CICBIA 2010 11(2)256

Rsum: La coloration intense due la prsence des colorants

souvent toxiques non biodgradables dans les eaux uses industrielles, pose

normment des problmes de dgradation du milieu rcepteur (eau de

surface, ).Cette tude concerne la lutte contre la pollution des rejets industriels par

traitement physico-chimique en utilisant un rejet industriel riche en chlorure

ferrique comme coagulant original. Ce dernier a t test pour la lutte contre

la pollution des effluents liquides de lindustrie de textile fortement pollus

en matires organiques. Plusieurs paramtres ont t choisis pour contrler

lpuration de nos effluents. On peut citer : la turbidit, la demande

chimique en oxygne (DCO) et le volume de la boue dcante.

La concentration optimale du coagulant utilise dans ce traitement varie

dun rejet lautre selon la charge polluante traiter. Les rsultats de ce

traitement physicochimique montre une rduction importante de la charge

polluante de ces rejets industriels (91 87% de la matire organique et84 85% de la matire en suspense) avec une production moindre de boues.

Mots cls: traitement physico-chimique, coagulant, rejet de textile,

turbidit, DCO, volume de la boue.

INTRODUCTION

L'eau est un lment indispensable pour la vie, il joue un rle primordial au sein de

l'conomie nationale. Les prlvements deau pour lensemble des industriesreprsentent 32% du volume total prlev sur la source en eau [1]. La pollution de ces

eaux constitue l'une des proccupations majeures des chercheurs.

Au pays en voie de dveloppement comme le Maroc, les effluents industriels sont

verss dans les rseaux dassainissements sans aucun traitement pralable cause de

labsence dune politique environnementale et du manque de la planification et la

divulgation des pratiques irresponsables.

Ces effluents reprsentent un danger sur la sant humaine et une contamination du

milieu marin, deau douce des rivires et des lacs et une influence sur les eaux

souterraines [2], ainsi que la vie aquatique, en plus du dgagement des mauvaises

odeurs.

Parmi les industries qui consomment et polluent les eaux figure l'industrie textile. La

teinture de 1 kg de coton ncessite presque 150 litres deau, 0,6 kg de NaCl, 50 g de

colorant ractifs [3]. Les rejets de bain de teinture et de rinage sont caractriss par des

quantits leves en colorants, des quantits significatives en matires en suspension,

des agents de dispersion, des sels, et des traces des mtaux et des concentrations leves

en DCO [4].

Le secteur des textiles occupe une place prpondrante dans lconomie marocaine.

Prs de 30% des entreprises industrielles agissent dans ce secteur et fournissent 15% de

lemploi et concordent 44% des exportations. Dans un contexte de globalisation des

conomies, ces entreprises doivent se prparer une concurrence accrue sur les marchs

internationaux, en particulier en Europe qui accapare 70% des exportations marocaines.


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VALORIZATION OF AN INDUSTRIAL WASTE RICH IN FeCl3IN INDUSTRIAL WASTEWATER TREATMENT

St. Cerc. St. CICBIA 2010 11(2) 257

Ltude effectue par le Ministre Marocain de lenvironnement [5] a montr que la

consommation en eau par les diffrentes phases de procds de fabrication dans

lindustrie textile varie de 20 40 m3/t dans le cas du blanchissement, de 60 100 m3/t

pour la teinture et de 80 150 m

3

/t dans le cas de limpression.Les rejets industriels de lindustrie textile sont parmi les rejets qui induisent

dimportantes nuisances sur lenvironnement. Les effluents textiles sont caractriss

dans la majorit des cas par leur forte charge de matire organique, des valeurs leves

de pH, de tempratures leves [6] et des faibles biodgrabilits [7] en plus de leur

mauvaises odeurs, la corrosion du rseau dassainissement par les sulfures, la

fermentation et de hauts risques sanitaires.

La lutte contre la pollution de ces rejets devient une ncessit pour rduire au moins les

effets nfastes des rejets toxiques sur notre environnement par des techniques simples

mettre en uvre et dont lexploitation est facilite.

Mme si plusieurs techniques de traitement ont t testes pour lutter contre la pollution

des effluents textiles, seulement les procds conomiquement acceptables de par leurfaible cot sont sollicits. Une large varit des procds physicochimiques a t

propose (coagulation - floculation, adsorption, oxydation chimique, photolyse,

photocatalyse, electrophotocatalyse, lectrocoagulation, filtration membranaire, change

dions).

Le processus de coagulation - floculation permet dliminer une grande charge de la

matire organique, de la matire en suspense et a un bon rendement en dcoloration. Il

prsent un premier traitement ncessaire avant le traitement biologique [8]. Cette

technique est moins coteuse et facile appliquer et ne demande pas des espaces. Elle

est certes avantageuse mme pour les infrastructures des petites units industrielles.

Au cours des 20 dernires annes, de nouveaux coagulants, inorganiques et organiques,

ont t employs afin d'essayer d'amliorer l'limination de la matire organique et lesmatires en suspensions. Pour le traitement des eaux uses urbaines et industriels,

loptimisation de la coagulation ncessite le dosage du coagulant et du pH afin dassurer

latteinte de meilleurs objectifs [9].

Lobjet de cette tude est la valorisation dun rejet industriel riche en chlorure ferrique

(RIRCF) comme coagulant original pour la lutte contre la pollution de deux effluents

liquides de lindustrie de textile.

MATERIELS ET METHODES

Caractrisation du coagulant RIRCF

Le nouveau coagulant RIRCF [10] est un rejet industriel riche en chlorure ferrique. Ce

rejet est collect partir dune unit de fabrication et galvanisation des tubes de fer. La

caractrisation de ce coagulant est illustre sur le Tableau 1.

La source de rejet est llimination des couches doxydes par un dcapage chimique

avec lacide chlorhydrique.

Oxyde ferrique

Fe2O3+ 6HCl2 FeCl3+ 3H2O

Oxyde magntique

Fe3O4+ 8HCl

2FeCl3 + FeCl2+ 4H2O


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Oxyde ferreux

FeO + 2HClFeCl2 + H2O

Tableau 1. Caractrisation du RIRCFParamtres Valeur

pH < 1

Conductivit [mS/cm] 27000

Fe3+

[mg/L] 1790

Cu2+

[mg/L] 1,145

Mode opratoire

Les tests de coagulation floculation ont t raliss selon les conditions proposes par

[11] en utilisant une floculation hlices (Jar test) muni de six bchers dun litre. La

coagulation a t ralise sous agitation rapide 250 tpm pendant 20 minutes.Lintroduction du coagulant et la rgularisation de pH se sont fait pendant cette tape

par ajout dune quantit ncessaire de solutions concentres de RIRCF. Ltape

dagitation lente (floculation) a t effectue 30 tpm, pendant 30 minutes. Un temps

de dcantation dune heure a t choisi avant la mesure de la turbidit, de la DCO, de

la coloration et les boues dcantes.

La turbidit est mesure par nphlomtrie l'aide d'un turbidimtre de laboratoire et

exprime en UTN (Unit de Turbidit Nphlomtrique).

La DCO est dtermine par l'oxydation en milieu acide par l'excs de dichromate de

potassium la temprature de 150 C [12], des matires oxydables dans les conditions

de lessai en prsence de sulfate d'argent comme catalyseur et de sulfate de mercure.

Caractrisation des rejets traiter

Les rsultats des paramtres analyss de deux effluents de lindustrie de textile choisis

pour cette tude sont illustrs sur le Tableau 2.

Tableau 2. Caractrisation des rejets traiter

ParamtresEffluent 1

(APRETEC)

Effluent 2

(ICOMA)

pH 12,22 7,8

Conductivit [mS/cm] 59 7

Turbidit [UTN] 879 174DCO [mg/L] 9411,76 960

DBO5[mg/L] 425 40

NTK [mg N/L] 116 74

Ptotal[mg/L] 2,8 4,15

DCO/DBO5 22,14 24

Les rsultats de la caractrisation de leffluent de la socit APRETEC ont montr des

teneurs leves en DCO et en DBO5 (DCO = 9411,76 mg/L, DBO5= 425 mg/L) tandis

que leffluent de la socit ICOMA montre des charges polluantes moyennes en DCO et

DBO5.


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Le rapport DCO/DBO5 enregistre des valeurs trop leves montrant que les deux

effluents sont non biodgradables ce qui montre que la technique de traitement

physicochimique est ncessaire pour la lutte contre la pollution des deux rejets.

En outre, ces rejets sont moins riches en phosphate totale tandis que les concentrationsen NTK sont trs importantes dans le cas des deux rejets industriels. Ces effluents sont

susceptibles de vhiculer toutes les substances toxiques, biodgradables ou non

biodgradables.

RESULTATS OBTENUS

Variation du pH du rejet tudi en fonction du volume du coagulant RIRCF

Le suivi de la variation du pH durant lajout des volumes croissants du coagulant

RIRCF une srie de bchers de 1 litre contenant les rejets traiter (APRETEC etICOMA) est illustr sur la Figure 1.

0 4

0

6

8

I C O M A

p H

VR I R C F

( m L )

0 20 40 60 80 100 120

0

4

6

8

10

12

A P R E T E Cp H

VR I R C F

( m L )

Figure 1.Variation du pH des rejets tudis en fonction du volume du RIRCF

Notons galement que le suivi du pH des solutions flocules a montr une diminution

progressive au fur et mesure de l'accroissement de la dose de coagulant introduit. Ce

qui tait prvisible du fait des ractions d'hydrolyse du chlorure ferrique. Ceci

saccompagne dune production importante des flocs.

Les volumes du RIRCF ajouts dans le cas de leffluent de la socit APRETEC sont

trs importants devant celui ajout dans le cas de leffluent provenant de la socit

ICOMA. Ceci est d la charge polluante traiter (forte charge en DCO dans le cas de

la socit APRETEC et charge moyenne dans le cas de lunit ICOMA).


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Dtermination du pH optimal

Dans le procd de coagulation - floculation [13] il est trs important dajuster le pH

puisque la coagulation se produit dans une marge spcifique de pH pour chaquecoagulant et selon le type et la caractristique deffluent brute traiter. Pour le

coagulant classique FeCl3, le pH optimal est compris entre 4 et 12 [14].

Dans une srie de bchers de 1 litre contenant les rejets tudis, on ajoute un volume

fixe de RIRCF (volume optimal), on ajuste le pH par ajout de lacide sulfurique ou

lhydroxyde de sodium. Le mlange est agit selon le mode opratoire prcdemment

cit (Mthode Jar test).

Les rsultats obtenus du rendement de la DCO en fonction du pH pour les deux rejets

tudis sont donns sur la Figure 2.

2 4 6 8 10 12

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

%DCOICOMA

%DCOAPRETEC

%TuICOMA %TuAPRETEC

pH

% DCO

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

% Tu

Figure 2.Rendement dlimination de la DCO et de la turbidit en fonction de pH

Le pH optimal est enverrons de 6-7 pour trois effluents. Cest le mme pH optimal de

coagulant classique FeCl3[15].

Dtermination de volume optimal du coagulant RIRCF

La maximisation de la dstabilisation des particules et des collodes organiques et

inorganique pour faciliter leur agglomration et leur enlvement subsquent, par un

procd de sparation solide liquide, ncessite la minimisation du volume en coagulant

rsiduel.

On varie la dose de coagulant de 5 mL 110 mL, la valeur optimale de coagulant est

obtenue V = 30 mL/L (Figure 3). Pour obtenir un meilleur rendement de llimination

de la DCO et de la turbidit,on varie la dose de coagulant de 0,2 mL 3 mL (Figure 4).

Les rsultats montrent que le coagulant RIRCF est efficace pour llimination de la


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turbidit et la DCO mme des faibles volumes et que la dose optimale du coagulant

gale 0,4 mL/L.

La dose optimale de coagulant et le rendement dlimination de DCO et la turbidit

dpendent de proprit physico-chimique de leffluent brut. En effet pour le coagulantclassique FeCl3 [16] ont tudi le traitement des eaux uses de teinturerie par le procd

coagulation, le traitement dun effluent dont la teneur en DCO est de 1035 mg/L par un

dose optimal de FeCl3 gale 200 mg/L a permis llimination de 82% de la DCO.

Dautre part avec une dose des 150 mg/L de FeCl3le taux dlimination de la DCO dun

effluent brutde teinturerie [17] avec une concentration en DCO de 250 mg/L est 66%.

0 20 40 60 80 100 120

0

50

60

70

80

90

100

% DCO

% Turbidit

vRIRCF

mL/L

%

DCO

0

50

60

70

80

90

100

%

Turbidit

Figure 3.Variation du rendement dlimination de la DCO et turbidit APRETEC

0 2 4

0

60

70

80

90

10 0

% DCO

% Turbidit

VRIRCF

mL/L

%

DCO

0

60

70

80

90

10 0

%

Turbidit

Figure 4.Variation dlimination de la DCO et turbidit ICOMA


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Etude comparative entre RIRCF et FeCl3

Plusieurs paramtres ont t envisags pour comparer lefficacit du nouveau coagulant

RIRCF et du coagulant classique FeCl3(Tableau 3).Les rsultats du Tableau 3 montrent que les rendements d'limination de la DCO, DBO5

et de la couleur pour le nouveau coagulant RIRCF sont similaires aux rsultats obtenus

par le coagulant classique FeCl3.

Tableau 3. Etude comparative entre RIRCF et FeCl3

RIRCF FeCl3Coagulant

ICOMA APRETEC ICOMA APRETEC

Coptim[mL/L] 0,4 30 300 3500

Vboues[mL/L] 32 430 48 500

% DCO 91 87 90 86

% DBO5 90 83 90 84

pHoptim 6 6-7 6 8-9

% dcoloration 98 96 98 96

% NTK 86 70 86 68

Le premier aspect prendre en considration pour le choix du coagulant est la quantit

de la boue produite [18]. Cela peut affecter la faisabilit conomique des mthodes

proposes. Le volume de boue deffluent APRETEC est trs lev (430 mL/L), car il est

charg en matire organique (colorant). Pour leffluent ICOMA on a une faible quantit

des boues 32 mL/L. Les deux rsultats sont infrieurs aux rsultats obtenus par FeCl3.

Le nouveau coagulant RIRCF donne une meilleure rduction de la l'azote total Kjeldahl

NTK (86% pour ICOMA et 70% pour APRETEC). Cette limination de l'azote au cours

de processus du coagulation - floculation est lie l'limination des matires collodales

et en suspension et aussi de l'azote qui est enlev sous forme de lalbuminode.

CONCLUSION

Les essais de la coagulation - floculation ralise ont montr que RIRCF est un

coagulant efficace vis--vis lpuration des rejets liquides industriels du textile. Ce

traitement permet simultanment llimination des polluants solubles et insolublescontenues dans ces effluents.

De mme, ces essais ont montr que lefficacit du nouveau coagulant RIRCF est

similaire celle du coagulant classique FeCl3avec une production minimale des boues

pour le coagulant RIRCF.

En plus ce processus physicochimique est moins coteux et ne demande pas beaucoup

despace et pourrait sadapte facilement pour la lutte contre la pollution due aux petites

units industrielles disperses.


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REMERCIEMENTS

Nous remercions les socits APRETEC, ICOMA, MAROC STEEL pour leurs

collaborations.

LISTE DES SYMBOLES ET NOTATIONS

RIRCF - Rejet Industriel Riche en Chlorure Ferrique

DCO - Demande Chimique en Oxygne

DBO - Demande Biologique en Oxygne

NTK - Azote Total Kjeldahl

REFERENCES

1. Blieffert, C., Durani, S.: Chimie environnement, air, eau, sols, dchets, Deboeck Universit, Paris,2001, 102-318;

2. Bouchard, C., Srodes, J.: Production deau potable, Notes de cours, Universit Laval, Laval,2002, 180-188;

3. Hessela, C., Allegrea, C., Maisseub, M., Charbita, F., Moulina, P.: Guidelines andlegislation for dye house effluents,Journal of Environmental Management, 2007, 83, 171-180;

4. Tak-Hyun, K., Chulhwan, P., Jeongmk, Y., Sangyong, K.: Comparison of disperse and reactivedye removals by chemical coagulation and Fenton oxidation, Journal of Hazardous Materials,2004, 112, 95-103;

5. Ministre Marocain de lEnvironnement:Rapport national sur la mise en uvre de la conventionde lutte contre la dsertification, Rabat, 1999, 14-15;

6. Kapdon, I.K., Alparslon, S.: Application of anaerobic-aerobic sequential treatment system to reeltextile wastewater for color and DCO removal,Enzyme and Microbial Technology, 2005, 36, 273-279;

7. Chahbane, N., Souabi, S., Almardhy, H., Schramm, K-W., Lenoir, D., Hustert, K., Kettrup, A.:

Treatability assessment of textile wastewaters in Morocco, Fresenius Environmental Bulletin,2002, 11, 390-395;

8. Song, Z., Edyvean, G.J., Williams C.J.: Coagulation and anaerobic digestion of tannerywastewater,Process Safety and Environmental Protection, 2001, 79(1), 23-28;

9. Edzwald, J.K., Tobiason, J.E.: Enhanced coagulation: USA requirements and a broader view,Water Science Technology, 1999, 40(9), 63-70;

10. Anouzla, A., Abrouki, Y., Souabi, S., Safi, S., Rhbal, H.: Colour and COD removal of dispersedye solution by a novel coagulant: Application of statistical design for the optimization and

regression analysis,Journal of Hazardous Materials, 2009, 166, 1302-1306;

11. Lefebvre, E., Legube, B.: Coagulation par Fe(III) de substances humiques extraites d'eaux desurface: effet du pH et de la concentration en substances humiques, Water Research, 1990, 24(5), 591-606;

12. APHA-AWWA-WEF, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19thed.,

American Public Health Association, American Water Works Association, and WaterEnvironment Federation, Washington, DC, USA, 1995;

13. Duan, J., Gregory, J.: Coagulation by hydrolysing metal salts, Advances in Colloid and Interface

Science, 2003, 100, 475-502;14. Eckenfelder, W. Jr.: Industrial water pollution control, 2

nd edition, McGraw-Hill, New York,

1989, 84-94;15. Aguilar, M.I., Saez, J., Liorns, M., Soler, A., Ortuno, J.F.: Nutrient removal and sludge

production in the coagulation-floculation process, Water Research, 2005, 36, 2910-2919;


10/10



16. Rais, Z., El-Hassani, L., Maghnouje, J., Hadji, M., Iben-lkhavat, R., Nejjar, R., Kherheche, A.,Chaqroune, A.: Dyes removal from textile wastewater by phoshogypsum using coagulationprecipitation method,Physical Chemistry News, 2002, 7, 100-109;

17. Shyh-Fang, K., Chih-Hsaing, L., Mon-Chun, C.: Pre-oxidation and coagulation of textile

wastewater by Fenton process, Chemosphere, 2002, 46, 923-928;18. Georgiou, D., Aivazidis, A., Hatiras, J., Gimouhopoulos, K.: Treatment of cotton textile

wastewater using lime and ferrous sulphate, Water Research, 2003, 37, 2248-2250.

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