Le travail de recherche exposé dans ce mémoire s'intéresse à la problématique de l'eau, de ses usages et de sa dépollution, dans le domaine des traitements de surface par voie aqueuse. Il résulte de ce travail le développement d'un outil intégré de simulation (RESPECTS), à double vocation : l'aide à la décision et la formation. Il est destiné aux professionnels et aux futurs professionnels du secteur des traitements de surface. Conçu sous la forme d'un Système Interactif d'Aide à la Décision (SIAD), le logiciel RESPECTS est constitué d'un ensemble structuré de modèles de connaissance et de représentation permettant la simulation en temps accéléré de l'évolution de certaines variables chimiques caractéristiques (par exemple le pH) des effluents au cours de la détoxication. Ces modèles ont été définis et validés sur des données industrielles réelles, des expériences sur site et des connaissances de professionnels du traitement de surface. Le volet "Aide à la Décision" du logiciel RESPECTS comporte un module de diagnostic de défaillance. Il utilise une méthodologie basée sur l'analyse de l'évolution dans le temps de la moyenne des écarts entre une variable chimique et sa consigne pour la détection. La simulation en parallèle de divers scénarios de panne est utilisée pour la localisation des défauts. En ce qui concerne le volet "Formation" du logiciel RESPECTS, l'utilisateur peut interagir avec le système simulé grâce à une interface entièrement graphique, par exemple en modifiant les caractéristiques des effluents ou les paramètres de contrôle, acquérant diverses connaissances sur les aspects sécuritaires et environnementaux au fil de son expérimentation virtuelle. Des bases de données industrielles réelles présentant des aléas de fonctionnement sont disponibles dans le logiciel pour un entraînement à la conduite d'opérations.

Le traitement des eaux constitue actuellement la part essentielle des investissements industriels pour la protection de l'environnement. En France, les moyens consacrés à la dépollution des eaux sont de l'ordre de 20 milliards de Francs dont la plus grosse part est consacrée à l'activité industrielle. Les actions engagées se font par une gestion globale des effluents en privilégiant les actions de réduction à la source notamment par la mise en place de technologies propres (optimisation, changement et modification du procédé de production). Nous avons concentré notre étude sur la mise en place des technologies propres dans les ateliers de traitement de surface (consommateur et générateur d'eau et de produits chimiques). Pour cela, nous avons mis au point deux méthodes de gestion de l'information qui ont abouti au développement de deux systèmes informatiques d'aide à la décision. • La première a pour objectif de minimiser la consommation et les rejets en eau tout en optimisant le procédé de production en assurant une efficacité et un rendement optima des rinçages. • La deuxième concerne le choix des procédés de valorisation suivant les objectifs de valorisation, les caractéristiques de l'effluent et les paramètres limitant l'utilisation des procédés. Notre approche entre dans une démarche globale de gestion des effluents du traitement de surface. Elle a pour but de limiter la quantité des effluents générés, de valoriser les flux et d'une manière générale de mettre en place les technologies propres dans un contexte de développement durable.

La présence de " DCO dure", partie de la pollution organique difficilement biodégradable, est fréquente dans les effluents industriels. Les Procédés d'Oxydation Avancée (POA) peuvent permettre de traiter la charge organique sans transfert de pollution. Parmi les divers POA, le couplage UV/H2O a été choisi. Une large partie du mémoire est consacrée à l'étude de réacteurs annulaires à géométrie négative réalisés en acier inoxydable ou en PVC. Cette étude est basée sur des essais de photolyse du peroxyde d'hydrogène et l'application du couplage UV/H20 2 à des substances modèle. Les paramètres fondamentaux qui ont fait l'objet d'investigations (concentration en H202, temps d'irradiation, épaisseur annulaire, avancement de la réaction, constantes cinétiques apparentes) se sont révélés fortement corrélés et multicolinéaires. La plupart des linéarisations possibles vérifient à la fois des relations linéaires simples, des relations semi-logarithmiques et des relations logarithmiques. En l'absence d'une mesure du flux photonique qui est la seule variable explicative, il est difficile de définir un ordre cinétique quelconque. L'établissement d'abaques qui lient la concentration en H20 2, l'épaisseur annulaire et le temps ont permis de définir deux types de régime : un régime lié à l'usage de réacteurs " ultra-minces " (épaisseur annulaire inférieure à 4 mm) qui absorbent la totalité du flux photonique et qui lient les fortes concentrations en H20 2, les faibles avancements de réaction et les faibles épaisseurs annulaires et un régime associé aux réacteurs "minces" (épaisseur annulaire comprise entre 4 et 10 mm) qui voient une partie du flux photonique atténuée par le solvant et la matrice où la multicorrélation lie les faibles concentrations en H20 2, les forts avancements et les épaisseurs annulaires élevées. L'étude des réacteurs annulaires a également mis en évidence l'influence des matériaux qui constituent la paroi des réacteurs ainsi que le pouvoir de réflexion associé aux matériaux grâce à la réalisation de deux réacteurs en PVC. L'étude du traitement d'un lixiviat de décharge d'ordures ménagères a mis en évidence l'influence des paramètres: influence de la concentration initiale en oxydant, pH, débit, épaisseur de lixiviat susceptible d'être traversée par l'irradiation UV. L'étude d'autres effluents industriels démontre que ce qui a été observé avec un lixiviat particulier peut s'appliquer à d'autres rejets aqueux. Le couplage UV/H20 2 est une source intéressante de radicaux hydroxyle et son application conduit à une diminution initiale importante de la charge organique des effluents étudiés. Il subsiste néanmoins une partie du COD qui ne peut être éliminée dans des conditions économiquement raisonnables. Tous les traitements effectués ont montré une très bonne corrélation entre les évolutions des concentrations en peroxyde d'hydrogène et en carbone organique dissous avec une propagation de la multicolinéarité qui n'a pas permis de définir un ordre cinétique. Le rôle des ions carbonate et hydrogénocarbonate a été également constaté. L'utilisation du Couplage UV/H202 couplée à l'acidification des solutions a toujours montré une amélioration des abattements de la charge organique.

La gestion actuelle des eaux usées industrielles présente des problématiques diverses, malgré les précautions prises par l’Europe à travers de nombreux textes règlementaires. L’atteinte des objectifs de qualité des masses d’eau fixés à l’horizon 2015 devra passer par une réelle appropriation des enjeux par l’ensemble des acteurs afin de mettre en place des filières de traitement adaptées à chaque cas. Dans le cadre conceptuel actuel d’écologie industrielle où les déchets deviennent produits, nous nous sommes donc penchés sur les possibilités d’utilisation des principes de gestion de la qualité prescrits par l’ISO 9000 à la gestion des effluents industriels, avec comme clients potentiels des industries (réutilisation), des stations d’épurations communales, mais également les écosystèmes récepteurs. La prise en compte d’écosystèmes comme clients pose néanmoins des questions délicates telles que l’évaluation de leurs besoins. La complexité de cette évaluation nous a poussé à considérer le territoire du point de vue des services écosystémiques (c’est-à-dire les services rendus par les écosystèmes qui contribuent au bien être de l’Homme) afin d’identifier des cibles humaines aptes à exprimer leurs besoins afin d’en tirer des exigences vis-à-vis du milieu. Ces exigences sont ensuite converties, en fonction de données locales et règlementaires, en exigences qualitatives vis-à-vis des rejets. Cette démarche a été matérialisée sous la forme d’un outil destiné aux industriels ou tout autre acteur sans compétence particulière dans le domaine de l’eau. L’apport de ce travail de thèse est donc l’analyse des enjeux environnementaux locaux pour contribuer au cahier des charges des filières de traitement d’effluents aqueux industriels par l’élaboration de seuils de rejet. / Despite the precautions taken by Europe through numerous regulatory texts, the current management of industrial wastewater shows various problems. The achievement of water bodies quality targets set for 2015 will go through a real ownership of the issues by every actor in order to implement customized treatment processes. In the current framework of industrial ecology, waste becomes product; we therefore explored the possibilities of using quality management principles prescribed by the ISO 9000 for industrial wastewater management, with potential customers such as industries (reuse), communal wastewater treatment plants, but also ecosystem receptors. The consideration of ecosystems as customers nevertheless raises sensitive issues such as the assessment of their needs. The complexity of this evaluation led us to consider the territory in terms of ecosystem services (that is to say, services provided ecosystems that contribute to human well-being) to identify human targets able to express their needs concerning their environment. These needs are then converted, according to local and regulatory data, in qualitative requirements for liquid emissions. This approach was materialized as a tool for industrials or other actors with no particular competence in the field of water management. The contribution of this thesis is the analysis of local environmental issues to contribute to the specification of the treatment processes of industrial aqueous effluents by setting release thresholds.

L’industrie produit de grandes quantités d’effluents aqueux qu’il convient de traiter. Des traitements alternatifs aux procédés biologiques doivent être développés pour certains effluents toxiques et/ou non biodégradables. L’oxydation en voie humide catalytique repose sur l’action de l’oxygène sur les polluants en phase aqueuse à haute température et haute pression. Préalablement à cette étude, des catalyseurs au Ru ou Pt supportés sur ZrO2 ou TiO2très actifs et très stables pour l’OVHC de polluants modèles et de quelques effluents réels ont été développés. Ce travail a examiné ces catalyseurs sur d’autres effluents réels : un effluent provenant d’une unité de production de membranes contenant du glycérol et du DMF, uneffluent de sauce de couchage provenant de l’industrie papetière et un concentrât de lixiviatde décharge. Les catalyseurs se sont révélés très actifs et stables pour la minéralisation du glycérol, mais une forte lixiviation a été observée lors de l’OVHC du DMF du fait de la présence d’amines. L’oxydation de l’effluent de sauce de couchage permet de minéraliser la charge organique, facilitant le recyclage de la charge minérale, avec une amélioration accrue de la biodégradabilité du surnageant en présence des catalyseurs. Enfin, l’ajout de catalyseurs lors de l’OVH du concentrât de lixiviat de décharge permet d’améliorer sa minéralisation et d’éliminer totalement les ions ammonium / Industries produce huge volumes of effluents which need to be treated before disposal.Alternative treatments to the more classical biological techniques are required in the case oftoxic and/or non biodegradable effluents. The wet air oxidation (WAO) and catalytic wet airoxidation (CWAO) are based on the reaction of an oxidant (oxygen) with the pollutants in aqueous phase at high temperature and pressure. Ru or Pt catalysts supported on zirconium and titanium oxides were previously shown to be highly active and stable in the CWAO of awide range of model compounds and real complex effluents. These catalysts were evaluated in the CWAO of problematic effluents: one containing glycerol and DMF, one paper coatingslip effluent and one concentrated landfill leachate. The catalysts showed high activity and stability in the CWAO of glycerol, while the metal leached upon DMF CWAO due to the presence of amines. WAO leads to the partial mineralization of the organic load in paper coating slip, allowing an easy separation recycling of mineral pigments, with an improved biodegradability of the supernatant with the use of a catalyst. The use of a catalyst upon landfill leachate WAO leads higher COT conversion and complete ammonia elimination