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Protection des ressources en eau dans l'artisanat : Traitements de surfaces
Réduction de la consommation d'eau de rinçage
Choix d'un rinçage pour réduire la consommation d'eau
Tous les procédés décrits dans cette fiche permettent la réduction de la consommation en eau de rinçage. Le bain "mort" (si traitement du bain) et le bain "éco" permettent en plus de réduire la charge de pollution rejetée.
Le choix des procédés à mettre en place est lié à la nature et au volume de la production, aux contraintes de rejets et au coût de l'eau. L'étude doit être individualisée et adaptée à chaque entreprise pour déterminer le temps de retour sur investissement (économies d'eau et de produits).
Notions de réduction de la consommation d'eau de rinçage
Lorsqu'une pièce et son support sortent d'une solution aqueuse (bain), ils sont mouillés, c'est à dire recouverts d'un film liquide. Même après égouttage, il subsiste un certain volume de liquide sur la pièce et dans ses rétentions. Ce volume est appelé entraînement et génère un débit d'entraînement q.
Dans le cas du rinçage dans un bain, on peut mesurer la qualité du rinçage par un paramètre qui est le rapport de dilution Rd. Il se définit de la façon suivante :
Rd = C0 /Cr = Q/q
C0 : concentration d'un produit dans le bain d'origine
Q : débit d'eau de rinçage
Cr : concentration moyenne de ce même produit dans l'eau de rinçage
q : débit d'entraînement
Le rinçage en cascade
Dans le cas d'un rinçage multiple à contre courant (n rinçages en cascade), on a la relation suivante :
Q = q .(Rd) 1/n
Q : débit d'eau de rinçage
q : débit d'entraînement
Rd : rapport de dilution
n : nombre de rinçages
De ce fait plus n est grand, plus le débit d'eau de rinçage est faible pour une même qualité de rinçage.
Par exemple, le seul fait de passer à deux bacs en cascade au lieu d'un seul réduit la quantité d'eau utilisée de 90% à 99% pour des rapports de dilution variant de 100 à 25000.
Le rinçage en cascade permet en plus de respecter les normes de débit de rinçage (8 l/m2). Le nombre de bains est fonction de l'entraînement et du rapport de dilution souhaité (qualité du rinçage).
A noter que pour une même qualité de rinçage, l'augmentation du nombre de bains en cascade fait diminuer la quantité d'eau mais pas la charge de pollution émise.
Le rinçage statique ou "mort"
Le rinçage statique est un pré-rinçage qui sert à retenir une partie de la pollution en provenance du bain de traitement. Il n'est pas alimenté en continu par de l'eau fraîche mais périodiquement renouvelé.
Si ce bain part en traitement de déchets spéciaux, ce peut être une façon de réduire la charge de pollution rejetée.
Le rinçage statique permet de diminuer la quantité d'eau de rinçage. Par exemple, un rinçage statique vidangé lorsqu'il atteint 20% de la concentration du bain de travail permet de diviser la quantité d'eau de rinçage par 5, soit 80% d'économies d'eau.
Le rinçage statique "éco"
Le rinçage "éco" est un rinçage statique dans lequel les pièces sont immergées avant et après le traitement de surfaces.
Ce bain de rinçage n'est pas alimenté en eau et sa concentration se stabilise à la moitié de celle du bain de traitement. Une fois cette concentration stable, la charge polluante entraînée avec les pièces est donc réduite de moitié.
Ce système n'entraîne pas de variation de volume de bain et s'applique donc aux bains froids ou faiblement chauffés.
Ce type de rinçage est réduit en terme d'application, il ne s'applique pas pour :
- la préparation des surfaces (dégraissage, décapage) ;
- la finition (passivation) ;
- les dépôts chimiques (cuivrage et nickelage chimique).
Pour ce dernier cas, le contact avec une solution concentrée (égale à la moitié de la concentration du bain de traitement) pourrait engendrer un début de réaction préjudiciable à la qualité du bain qui suit.
Les principaux avantages du bain "éco" sont :
- de récupérer des produits ;
- de limiter les charges de pollution entraînées après le bain ;
- de réduire le volume d'eau de rinçage nécessaire.
Le bain "éco" est donc une technique qui permet de faire des économies sur le consommable puisqu'il permet un transfert du produit déposé, du rinçage vers le bain de traitement. Il réduit de ce fait l'entraînement de pollutions vers les bains de rinçage qui suivent le bain "éco".
Le rinçage par aspertion
Le rinçage par aspersion ou pulvérisation permet dans bien des cas d'optimiser le rinçage en limitant la quantité d'eau utilisée.
Il est le plus souvent réalisé soit au dessus d'un bain de traitement à chaud soit au dessus d'une cuve vide.
Le procédé permet de réaliser des économies d'eau grâce à l'écoulement du film constamment dilué avec de l'eau fraîche, ce qui rend le procédé assimilable à une cascade avec un nombre important de postes.
La qualité du rinçage peut être améliorée en utilisant simultanément de l'air comprimé pour pulvériser l'eau (effet hydromécanique). L'efficacité de rinçage par aspersion dépend aussi de la forme des pièces et de la variation de la production, les formes complexes se prêtant parfois mal à ce type de rinçage.
Les inconvénients peuvent être une mise en oeuvre plus complexe et la nécessité d'une qualité d'eau convenable (adaptée aux buses). Il y a également risque de formation d'aérosols.