Les dangers et les procédés de traitement des eaux usées contenant du cyanure

Introduction

Les eaux usées contenant du cyanure constituent une préoccupation environnementale majeure en raison de leur forte toxicité. Les trois principaux types de cyanures hautement toxiques sont les suivants : cyanures, à savoir Le cyanure de sodium (NaCN), potassium cyanure (KCN) et l'acide cyanhydrique (HCN) représentent une grave menace pour la santé humaine et l'environnement. Leur dénominateur commun Cyanures est leur capacité à se dissocier facilement et à libérer l'ion cyanure (CN-).

Dangers des eaux usées contenant du cyanure

Mécanisme de toxicité pour l'homme

La toxicologie mortelle des cyanures réside dans la forte affinité de l'ion cyanure (CN-) pour les ions fer. Une fois dans l'organisme humain, le CN- se lie facilement aux ions fer, ce qui entraîne une diminution de la capacité de transport d'oxygène des substances contenant du fer. Il en résulte un déficit en oxygène dans les cellules du système nerveux central. Par conséquent, les personnes intoxiquées meurent souvent d'une paralysie respiratoire centrale. L'intoxication peut se produire par diverses voies : contact cutané, ingestion orale, inhalation, injection et contact avec les muqueuses. Même une faible exposition au cyanure peut être mortelle.

Impact Environnemental

Les eaux usées contenant du cyanure, si elles ne sont pas correctement traitées et rejetées dans les plans d'eau, peuvent avoir un impact dévastateur sur la vie aquatique. Les organismes aquatiques sont extrêmement sensibles au cyanure. Même à faible concentration, le cyanure peut perturber les fonctions physiologiques normales des poissons, des invertébrés et d'autres espèces aquatiques, entraînant un ralentissement de la croissance, des problèmes de reproduction et, à terme, la mort. Ceci peut perturber l'ensemble de l'écosystème aquatique, affectant les chaînes alimentaires et la biodiversité.

Procédés de traitement des eaux usées contenant du cyanure

Traitement des eaux usées à forte concentration de cyanure : récupération des cyanures

Pour les eaux usées à forte concentration en cyanures, la récupération des cyanures est souvent utilisée. Cette approche vise à extraire et à recycler les cyanures valorisables des eaux usées. Une technique courante est l'extraction par solvant. Dans ce cas, un solvant organique approprié est utilisé pour extraire sélectivement les composés cyanurés de la phase aqueuse des eaux usées. La phase organique chargée en cyanures peut ensuite être traitée pour récupérer les cyanures purs. Cette méthode présente l'avantage non seulement de réduire l'impact environnemental en éliminant le cyanure des eaux usées, mais aussi de récupérer une ressource chimique potentiellement précieuse. Cependant, elle nécessite une sélection rigoureuse des solvants et un contrôle strict des conditions opératoires afin de garantir une extraction hautement efficace et de minimiser les pertes de solvants.

Traitement des eaux usées à faible concentration de cyanure : destruction du cyanure

Méthodes d'oxydation

1. Oxydation chimique

• PrincipeLes méthodes d'oxydation chimique utilisent des agents oxydants puissants pour convertir les ions cyanure en substances moins toxiques, voire non toxiques. Par exemple, les oxydants à base de chlore, comme l'hypochlorite de sodium (NaOCl), peuvent réagir avec les ions cyanure. La réaction transforme d'abord le cyanure (CN-) en cyanate (CNO-), puis une oxydation supplémentaire peut décomposer le cyanate en dioxyde de carbone (CO2), en azote (N2) et en d'autres produits inoffensifs. La réaction globale peut être représentée comme suit :

• Dans la première étape : (CN^ -+OCl^ -\rightarrow CNO^ -+Cl^)

• Dans la deuxième étape : (2CNO^ -+3OCl^ -+H_2O\rightarrow 2CO_2 + N_2+3Cl^ -+2OH^ -)

• AvantagesL'oxydation chimique est relativement simple à mettre en œuvre et peut être efficace pour traiter les eaux usées à faible concentration de cyanure. Elle peut être mise en œuvre dans les stations d'épuration existantes moyennant quelques modifications du procédé de traitement.

• DésavantagesL'utilisation de grandes quantités d'agents oxydants peut être coûteuse. De plus, si elle n'est pas correctement contrôlée, la réaction peut produire des sous-produits potentiellement nocifs pour l'environnement. Par exemple, une utilisation excessive de chlore peut entraîner la formation de sous-produits de désinfection tels que les trihalométhanes.

2. Oxydation électrolytique

• PrincipeLors de l'oxydation électrolytique, un courant électrique traverse les eaux usées contenant du cyanure dans une cellule électrolytique. L'anode de la cellule sert de site d'oxydation. Les ions cyanure sont oxydés à la surface de l'anode. La réaction générale à l'anode peut s'écrire (2CN^ -+4OH^ -\rightarrow 2CNO^ -+2H_2O + 2e^ -), et une oxydation supplémentaire du cyanate peut se produire pour former du dioxyde de carbone et de l'azote.

• AvantagesIl s'agit d'une méthode de traitement relativement propre, car elle n'introduit aucune substance chimique supplémentaire autre que les électrodes. Elle peut être automatisée et contrôlée avec précision.

• DésavantagesCependant, comme mentionné précédemment, l'oxydation électrolytique est très énergivore. La nécessité d'une alimentation électrique continue rend le coût du traitement relativement élevé. De plus, les électrodes peuvent se corroder au fil du temps, ce qui nécessite un entretien et un remplacement réguliers.

Traitement biologique

1. PrincipeLe traitement biologique des eaux usées contenant du cyanure repose sur des micro-organismes capables de métaboliser le cyanure comme source de carbone ou d'azote. Certaines bactéries et certains champignons ont la capacité de décomposer le cyanure par des réactions enzymatiques. Par exemple, certaines bactéries dégradant le cyanure peuvent convertir le cyanure en ammoniac et en formiate par une série d'étapes enzymatiques. L'ammoniac peut ensuite être nitrifié par d'autres micro-organismes du système de traitement.

2. AvantagesLe traitement biologique est généralement plus respectueux de l'environnement, car il n'implique pas l'utilisation de grandes quantités de produits chimiques. Il peut s'avérer rentable pour traiter à long terme les eaux usées à faible concentration de cyanure, notamment lorsqu'un consortium microbien approprié est établi.

3. DésavantagesCependant, le traitement biologique est très sensible aux variations de composition, de température et de pH des eaux usées. Des variations soudaines de ces paramètres peuvent inhiber la croissance et l'activité des micro-organismes dégradant le cyanure, réduisant ainsi l'efficacité du traitement. Il nécessite également un temps de traitement relativement long par rapport à certaines méthodes chimiques.

Méthode de régénération et de récupération du cyanure

1. PrincipeCette méthode est similaire à celle utilisée pour la récupération des eaux usées à forte concentration, mais peut également être appliquée à certains cas de faible concentration. Elle se concentre sur la régénération et le recyclage du cyanure des eaux usées. Une approche consiste à utiliser des résines échangeuses d'ions. Les ions cyanure présents dans les eaux usées peuvent être adsorbés à la surface de la résine. Ensuite, grâce à un éluant approprié, le cyanure peut être désorbé de la résine et récupéré.

2. Avantages:Le recyclage du cyanure permet de réduire la consommation globale de cyanure dans les procédés industriels. Cela présente non seulement des avantages économiques, mais réduit également l'impact environnemental lié à l'élimination des eaux usées contenant du cyanure.

3. DésavantagesLes résines échangeuses d'ions doivent être soigneusement sélectionnées et entretenues. Le processus de régénération peut nécessiter l'utilisation de produits chimiques supplémentaires, et il existe un risque d'encrassement de la résine, ce qui peut réduire l'efficacité du processus de récupération du cyanure.

Conclusion

Les eaux usées contenant du cyanure constituent un grave danger pour l'environnement et la santé. Il est crucial de comprendre les mécanismes de toxicité et de mettre en œuvre des procédés de traitement appropriés. Chaque méthode de traitement, qu'elle soit destinée aux eaux usées à forte ou faible concentration, présente ses propres avantages et inconvénients. Le choix de la méthode de traitement dépend de divers facteurs tels que la concentration initiale en cyanure, l'efficacité du traitement requis, la rentabilité et l'impact environnemental. À l'avenir, davantage de recherche et développement seront nécessaires pour améliorer les procédés de traitement existants et développer de nouvelles méthodes plus efficaces et rentables pour traiter les eaux usées contenant du cyanure afin de garantir un environnement plus propre et plus sûr.