COMMISSION EUROPENNE

Document de rfrence sur les meilleures techniques disponibles

Industrie papetireDcembre 2001

Ce document est la traduction de la version anglaise publie par la Commission europenne qui seule fait foi.

Traduction V 1

RESUMELe prsent document de rfrence sur les meilleures techniques disponibles dans les industries de la fabrication de la pte papier et du papier rend compte de l'change d'informations qui a t organis conformment l'article 16 paragraphe 2 de la directive 96/61/CE du Conseil. Il convient de le lire en le rapprochant de la Prface qui dcrit ses objectifs et son utilisation. Le papier est essentiellement une feuille forme de fibres auxquelles on incorpore un certain nombre de produits chimiques qui dterminent les proprits et la qualit de la feuille. Outre les fibres et les produits chimiques, la fabrication de la pte et du papier ncessite de grandes quantits d'eau de fabrication et d'nergie sous la forme de vapeur et d'lectricit. Les principaux problmes d'environnement associs la fabrication de la pte et du papier sont donc les rejets dans le milieu aquatique, les rejets l'atmosphre et la consommation d'nergie. La question des effluents va se poser avec de plus en plus d'acuit l'avenir. La pte servant la fabrication du papier peut tre produite partir de fibre vierge par des moyens chimiques ou mcaniques ou bien obtenue par la retransformation de vieux papiers en pte. En aval, la manufacture de papier peut soit simplement reconstituer de la pte fabrique ailleurs, soit intgrer la fabrication de la pte sur le mme site. Le prsent document couvre les aspects environnementaux lis la fabrication de la pte et du papier partir de fibres de diffrente nature dans des usines de pte et de papier, intgres ou non intgres. Les usines de pte non intgres ne fabriquent que de la pte papier qu'elles vendent ensuite sur le march libre (pte commerciale ou marchande). Les usines de papier non intgres produisent leur papier partir de pte approvisionne de l'extrieur. Dans les manufactures intgres, la fabrication de la pte et celle du papier se font sur le mme site. Les fabriques de ptes krafts peuvent tre du type intgr ou non intgr, tandis que les fabriques de ptes bisulfites sont normalement intgres la fabrication du papier. La prparation des ptes mcaniques et des ptes obtenues par retrituration des vieux papiers est habituellement assure dans des units intgres la fabrication du papier mais il existe aujourd'hui un petit nombre d'units autonomes. Ce document ne couvre pas les autres oprations de la chane du papier qui pourraient concerner l'environnement, c'est--dire que ni les procds amont tels que la gestion forestire, la fabrication des produits chimiques de traitement en dehors de l'usine et le transport des matires premires vers la fabrique, ni les activits aval comme la transformation du papier ou l'imprimerie ne seront abords ici. Les aspects de protection de l'environnement qui ne se rapportent pas strictement la fabrication de la pte et du papier, tels que le stockage et la manutention des produits chimiques, les risques de scurit et de sant sur le lieu de travail, les centrales de production de chaleur et d'lectricit, les circuits de refroidissement et de vide et le traitement de l'eau brute, ne sont pas abords ou ne sont que rapidement voqus. Le prsent BREF comprend une partie introductive (informations gnrales, chapitre 1) et cinq grandes parties: fabrication de la pte kraft (chapitre 2), fabrication de la pte au bisulfite (chapitre 3), fabrication de la pte mcanique et chimiomcanique (chapitre 4), traitement des vieux papiers (chapitre 5), fabrication du papier et procds connexes (chapitre 6).

Chacun de ces chapitres comprend lui-mme cinq grandes sections selon le schma gnral des documents de rfrence sur les meilleures techniques disponibles pour la prvention et la rduction intgres de la pollution. Dans la plupart des cas, le lecteur n'aura pas besoin de lire la totalit du document mais seulement les chapitres ou sections qui concernent l'usine quii

l'intresse. Par exemple, les fabriques de pte commerciale kraft ne sont concernes que par le chapitre 2, les usines intgres de pte et de papier kraft sont vises dans les chapitres 2 et 6, les informations utiles sur les units intgres de traitement des vieux papiers seront trouves dans les chapitres 5 et 6. Le lecteur trouvera in fine une bibliographie et un glossaire de termes et d'abrviations qui facilitera la lecture. Les informations gnrales (chapitre 1) donnent des statistiques sur la consommation de papier en Europe, la rpartition gographique de la production de pte et de papier entre les divers pays europens, quelques donnes conomiques, une description rapide de la fabrication de la pte et du papier et des principaux problmes d'environnement qu'elle engendre et une classification des usines de pte et de papier en Europe. Cette introduction se termine par quelques remarques gnrales sur la dtermination des MTD utilisables dans le secteur papetier qui se caractrise par une grande diversit des produits et des (combinaisons de) procds mis en jeu et par un haut degr d'intgration de solutions techniques aux procds de fabrication. Chacun des 5 grands chapitres comporte des informations sur les aspects suivants: les procds et techniques appliqus; les principales considrations d'environnement telles que la demande de ressources et d'nergie, les missions et les dchets; la description des techniques utilisables pour rduire les missions, minimiser les dchets et conomiser l'nergie; l'identification des meilleures techniques disponibles; les techniques mergentes. En ce qui concerne les chiffres communiqus pour les missions et les consommations, il faut rappeler que, les mthodes de mesure tant diffrentes selon les tats membres, les donnes ne sont pas toujours strictement comparables entre pays (l'annexe III donne de plus amples prcisions sur ce point; cependant, les diffrences entre les mthodes utilises ne modifient pas les conclusions prsentes ici). La discussion sur les techniques prendre en compte dans la dtermination des MTD suit toujours le mme schma qui se dcline comme suit: une prsentation rapide de la technique, ses principales performances en matire d'environnement, son applicabilit, ses effets multimilieux, les retours d'exprience d'exploitation, son bilan conomique, les facteurs conduisant son adoption, des exemples de ralisation et une bibliographie. La section sur les meilleures techniques disponibles prcise les plages d'mission et les niveaux de consommation lis l'utilisation des MTD. Enfin, les conclusions formules au sujet des MTD s'appuient sur l'exprience tire de cas concrets et sur le jugement expert du groupe de travail technique. La fabrication de la pte et du papier est un domaine complexe qui comprend un assez grand nombre de stades de fabrication et de produits diffrents. Cependant, cet ventail trs ouvert de matires premires et de procds mis en jeu dans la fabrication de la pte et du papier peut tre ramen un certain nombre d'oprations lmentaires pour les besoins de la discussion. Dans le prsent document, les problmes d'environnement et les techniques utilisables pour prvenir et rduire les missions et les dchets et pour abaisser les consommations d'nergie et de matires premires sont dcrits sparment pour cinq classes majeures (chapitres 2 6). Ces grandes classes sont, lorsqu'il y a lieu, subdivises en sous-classes. Le document reflte, au niveau sectoriel, la diversit des matires premires, des sources d'nergie, des produits et des procds utiliss dans l'industrie papetire europenne. Il faut aussi noter l'existence, l'intrieur de chaque grande catgorie de produits, de gammes particulires de matires premires et de produit couvertes par des spcifications diffrentes de celles des qualits standard et qui peuvent donc avoir un impact sur les conditions d'exploitation et sur le potentiel d'amlioration. Cela est particulirement vrai pour les papeteries spciales qui produisent un grand nombre de qualits diffrentes en squences successives sur leurs machines ou pour les usines qui fabriquent des qualits spciales de papier.ii

L'change d'information a permis de dgager des conclusions sur les MTD. Il est recommand de lire toutes les sections d'un chapitre donn afin d'avoir une vue complte des meilleures techniques disponibles et des missions qui leurs sont associes. Les constations essentielles sont rsumes ci-dessous. MTD gnrales pour tous les procds (chapitre 1) L'change d'informations a fait apparatre que la dmarche la plus efficace pour abaisser les missions et les consommations et pour amliorer les performances conomiques est d'appliquer les meilleures technologies disponibles en matire de procds de fabrication et de rduction de la pollution, en accompagnant cette application des mesures suivantes: formation, ducation et motivation des personnels et des exploitants; optimisation de la conduite du procd; maintien niveau suffisant des units de production et des techniques de dpollution associes; mise en place d'un systme de management environnemental permettant d'optimiser la gestion, de renforcer l'attention porte aux questions d'environnement et dfinissant des objectifs et des mesures d'application, des instructions pour la conduite du procd et pour l'excution des tches, etc. MTD pour la fabrication de la pte kraft (chapitre 2) Le procd au sulfate ou procd kraft est le plus utilis dans le monde en raison des excellentes proprits de rsistance mcanique de la pte obtenue et de son application toutes les essences de bois. Dans le procd kraft, les effluents d'eau use, les missions l'atmosphre dont des gaz malodorants et la consommation d'nergie sont les points prendre en compte. En outre, dans certains pays, le sort des dchets va devenir un sujet de dfense de l'environnement. Les principales matires premires mises en uvre sont des ressources renouvelables (bois et eau) et des produits chimiques pour la cuisson et le blanchiment. Les missions dans le milieu aquatique comprennent principalement des substances organiques. Les effluents de l'atelier de blanchiment, o des agents chimiques chlors sont utiliss, contiennent des composs organochlors, mesurs en quivalents AOX (composs organohalogns adsorbables). Certains composs rejets par les usines de pte prsentent des effets toxiques sur les organismes aquatiques. Les missions de substances colores peuvent avoir des effets nuisibles sur les espces vivant dans le milieu rcepteur. Les missions de substances nutritives (azote et phosphore) peuvent contribuer l'eutrophisation du milieu rcepteur. Les mtaux extraits du bois sont rejets en faibles concentrations mais, en raison des grands dbits d'eaux uses mis en jeu, la charge polluante peut tre importante. Une rduction significative des substances organiques chlores et non chlores dans l'effluent des usines de pte a t obtenue dans une large mesure par des mesures intgres au procd lui-mme. On estime que les meilleures techniques disponibles pour les fabriques de pte kraft sont les suivantes: corage sec du bois; dlignification plus pousse avant l'atelier de blanchiment par une cuisson plus longue ou modifie et par des stades supplmentaires de dlignification l'oxygne; lavage haute efficacit de la pte crue et classage de la pte crue en circuit ferm; blanchiment par le procd ECF (sans chlore lmentaire) gnrant peu de composants organohalogns adsorbables (AOX) ou par le procd TCF (sans aucun compos chlor); recyclage d'une partie de l'eau de traitement, essentiellement alcaline, provenant de l'atelier de blanchiment; systme efficace de surveillance, de confinement et de rcupration des rejets accidentels; strippage (traitement la vapeur) et recyclage des condensats de l'unit d'vaporation;

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capacit suffisante de l'unit d'vaporation et de la chaudire de rcupration de la liqueur noire (chaudire de rcupration) afin qu'elles puissent faire face aux charges supplmentaires de liqueur et de matires sches; Collecte et recyclage des eaux de refroidissement propres; Installation de rservoirs tampons d'une capacit suffisante pour stocker les rejets accidentels de liqueurs de cuisson et de liqueurs rcupres et les condensats pollus afin d'viter les brusques pointes de charge et les perturbations occasionnelles dans l'installation extrieure de traitement des effluents; En plus des dispositions intgres au procd, un traitement primaire suivi d'un traitement biologique est considr comme faisant partie des MTD pour les usines de pte kraft.

Pour les fabriques de pte kraft blanchie et non blanchie, les niveaux d'missions dans le milieu aquatique qu'on peut obtenir par l'application d'une bonne combinaison des MTD sont les suivants: Dbit m3/tsa 30-50 15-25 DCO kg/tsa 8-23 5-10 DBO kg/tsa 0,3-1,5 0,2-0,7 TSS kg/tsa 0,6-1,5 0,3-1,0 AOX kg/tsa < 0,25 Total N kg/tsa 0,1-0,25 0,1-0,2 Total P kg/tsa 0,01-0,03 0,01-0,02

Pte blanchie Pte non blanchie

Ces niveaux d'missions correspondent des moyennes annuelles. Le dbit des eaux uses est bas sur l'hypothse que l'eau de refroidissement et les autres eaux propres sont rejetes sparment. Ces valeurs concernent la fabrication de la pte uniquement. Dans le cas des usines intgres, les missions dues la fabrication du papier lui-mme (voir chapitre 6) sont ajouter en fonction de l'assortiment de produits fabriqu. Les rejets gazeux des diffrentes sources sont considrs comme l'autre souci environnemental prendre en compte. Les missions l'atmosphre proviennent de sources diverses: chaudire de rcupration, four chaux, chaudire corces, stockage des copeaux, lessiveur, atelier de lavage de la pte, atelier de blanchiment, atelier de prparation des agents chimiques de blanchiment, vaporateur, classage, lavage, prparation de la liqueur blanche, rservoirs divers. S'y ajoutent les missions diffuses s'chappant de divers points du procd. Les principales sources ponctuelles sont la chaudire de rcupration, le four chaux et les chaudires auxiliaires. Les missions sont constitues principalement d'oxydes d'azote, de composs soufrs comme le dioxyde de soufre et de composs de soufre rduit malodorants. Il y a enfin les missions de matires particulaires. Les meilleures techniques disponibles pour rduire les missions dans l'air sont les suivantes: les gaz concentrs malodorants sont collects et incinrs et les missions de SO2 rsultantes sont dpollues. Les gaz riches peuvent tre brls dans la chaudire de rcupration, dans le four chaux ou dans un four bas NOx spar. Les gaz de chemine de ce dernier sont fortement chargs en SO2 qui est rcupr dans un purateur-laveur; les gaz malodorants dilus provenant de diverses sources sont galement collects et incinrs et le SO2 produit est trait; les missions de soufre rduit total (SRT) de la chaudire de rcupration sont attnues par une conduite de chauffe efficace et par la mesure du CO; les missions de SRT du four chaux sont attnues en rgulant l'excs d'air, en utilisant des combustibles basse teneur en soufre (BTS) et en limitant le sodium rsiduel soluble dans les boues de chaux introduites dans le four; les missions de SO2 des chaudires de rcupration sont limites en brlant de la liqueur noire forte concentration de matires sches et/ou en utilisant un laveur de gaz de chemine; les MTD comprennent en outre la limitation des missions de NOx de la chaudire de rcupration (en optimisant le mlange et la division de l'air dans la chaudire), du four

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chaux et des chaudires auxiliaires par une bonne rgulation des conditions de chauffe et galement, pour des installations nouvelles ou modifies, par une conception approprie; les missions de SO2 des chaudires auxiliaires sont rduites en utilisant des corces, du gaz ou du fuel-oil lourd ou du charbon BTS, ou encore en traitant les missions de soufre par un purateur-laveur; les gaz de chemine des chaudires de rcupration, des chaudires auxiliaires (dans lesquelles d'autres biocombustibles et/ou combustibles fossiles sont brls) et du four chaux sont purs au moyen de prcipitateurs lectrostatiques efficaces afin de diminuer les missions de matires particulaires.

Pour les fabriques de pte kraft blanchie et non blanchie, les niveaux d'mission l'atmosphre qu'on peut obtenir par l'application de la bonne combinaison de ces techniques sont prsents dans le tableau ci-dessous. Les niveaux d'mission sont donns en moyennes annuelles et en conditions normalises. Les missions des chaudires auxiliaires utilises par exemple pour produire la vapeur ncessaire au schage de la pte et/ou du papier ne sont pas incluses. Pour ces missions, le lecteur est renvoy plus loin la section MTD pour les chaudires auxiliaires. Poussire s kg/tsa Pte kraft blanchie et non blanchie 0,2-0,5 SO2 (en quiv. S) kg/tsa NOx (NO+NO2 en quiv. NO2) kg/tsa SRT (en quiv. S) kg/tsa

0,2-0,4

1,0-1,5

0,1-0,2

Ces valeurs reprsentent la part de la production de pte uniquement. Par consquent, pour une usine intgre, les chiffres donns ci-dessus pour les missions du procd concernent uniquement la fabrication de la pte kraft et ne comprennent pas les rejets l'atmosphre des chaudires de production de vapeur ou d'lectricit utilises pour fournir l'nergie ncessaire la fabrication du papier. Les meilleures techniques disponibles pour rduire les dchets sont de minimiser la production de dchets solides et de rcuprer, recycler et valoriser ces matires chaque fois que possible. La collecte spare des fractions de dchets la source et leur stockage intermdiaire peut contribuer avantageusement ce but. Quand les dchets collects ne sont pas recyclables dans le procd, la valorisation externe des rsidus/dchets comme produits de substitution ou l'incinration des matires organiques dans des chaudires rcupration d'nergie convenablement conues sont considres comme des MTD. On peut faire appel un certain nombre de mesures pour rduire les consommations d'appoint en vapeur et en lectricit et pour accrotre la production de vapeur et d'lectricit en interne. Dans les fabriques de pte qui grent bien leur nergie, la chaleur produite par la combustion de la liqueur noire et par l'incinration des corces est suprieure l'nergie ncessaire toute la chane de production. Cependant, le fuel-oil sera indispensable certains moments, par exemple en phase de dmarrage, et galement, dans beaucoup d'usines, pour la marche du four chaux. Les consommations de chaleur et d'lectricit suivantes sont releves pour les manufactures de pte et de papier kraft qui appliquent des mthodes efficaces de gestion de l'nergie: usines non intgres de pte kraft blanchie: 10-14 GJ/tsa de chaleur industrielle et 0,6-0,8 MWh/tsa d'lectricit; usines intgres de pte kraft blanchie et de papier (par ex. papier couch de qualit fine): 14-20 GJ/tsa chaleur industrielle et 1,2-1,5 MWh/tsa lectricit; usines intgres de pte kraft non blanchie et de papier (par ex. papier de couverture kraft): 14-17,5 GJ/tsa chaleur industrielle et 1-1,3 MWh/tsa lectricit.

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MTD pour la fabrication de pte au bisulfite (chapitre 3) La production des ptes au bisulfite est beaucoup moins importante que celle des ptes krafts. La fabrication des ptes bisulfites peut faire appel divers produits chimiques de cuisson. Le document se concentre sur le procd au bisulfite de magnsium en raison de son importance en termes de capacit et de nombre d'usines en fonctionnement en Europe. Les procds kraft et bisulfite prsentent de nombreux gards des similitudes, notamment quant aux possibilits de mise en uvre de mesures internes et externes pour rduire les rejets dans l'environnement. Les principales diffrences entre ces deux procds de pte chimique du point de vue environnemental se situent au niveau de la chimie du procd de cuisson, du systme de prparation et de rcupration des produits chimiques et de l'intensit du blanchiment, moindre dans le cas du procd bisulfite en raison de la meilleure blancheur initiale de la pte. Comme pour le procd kraft, les effluents d'eaux uses et les missions dans l'air sont les points prendre en compte pour le procd au bisulfite. Les principales matires mises en uvre sont des ressources renouvelables (bois et eau) et des produits chimiques pour la cuisson et le blanchiment. Les missions dans le milieu aquatique sont principalement des substances organiques. Certains composs prsents dans les rejets des fabriques prsentent des effets toxiques sur les organismes aquatiques. Les missions de substances colores peuvent tre prjudiciables aux espces vivant dans le milieu rcepteur. Les missions de substances nutritives (azote et phosphore) peuvent contribuer l'eutrophisation du milieu rcepteur. Les mtaux extraits du bois sont rejets en faibles concentrations dans les eaux uses mais, en raison des dbits levs mis en jeu, la charge polluante peut tre importante. Pour le blanchiment de la pte bisulfite, on vite normalement l'emploi d'agents de blanchiment chlors et on a recours au procd de blanchiment TCF (sans aucun composant chlor). Les effluents de l'atelier de blanchiment ne contiennent donc pas de quantits significatives de composs organochlors. Les informations sur les techniques prendre en considration dans la dtermination des MTD sont en gnral beaucoup plus rduites que celles dont on dispose sur les fabriques de ptes krafts. Les informations limites fournies par les membres du groupe de travail technique dans le cours de l'change d'informations sur les MTD n'ont donc permis de dcrire qu'un petit nombre de techniques dans le mme dtail que pour le procd kraft. Le corps de donnes dont on dispose est assez maigre mais cette faiblesse peut tre en partie compense par les similitudes inhrentes que prsentent entre eux les procds kraft et bisulfite. Un certain nombre de techniques de prvention et de rduction de la pollution utilises dans les procds krafts sont transposables presque l'identique aux procds bisulfites. Sur les aspects o les procds kraft et bisulfite prsentent des diffrences particulires, on s'est efforc de recueillir les informations voulues. Cependant, la description des techniques et les conclusions sur les MTD n'ont pu s'appuyer que sur des informations en provenance d'Autriche, d'Allemagne et de Sude. Une diminution importante des missions dans l'eau a t obtenue par des mesures intgres directement au procd. Les techniques suivantes sont considres comme les meilleures disponibles pour les fabriques de pte au bisulfite: vi

corage sec du bois; dlignification plus pousse avant l'tape de blanchiment par une cuisson plus longue ou modifie; lavage haute efficacit de la pte crue et classage de la pte crue en cycle ferm; systme efficace de surveillance, de confinement et de rcupration des rejets accidentels; mise en circuit ferm de l'atelier de blanchiment quand des procds de cuisson utilisant comme base le sodium sont utiliss; blanchiment TCF (sans aucun compos chlor);

Neutralisation de la liqueur dilue avant vaporation suivie du recyclage de la plus grande partie des condensats dans le procd ou d'un traitement anarobie; Pour viter de soumettre l'installation externe de traitement des effluents des surcharges inutiles et des perturbations occasionnelles, il est bon de prvoir des rservoirs tampons de capacit suffisante pour stocker les liqueurs de cuisson et de rcupration et les condensats pollus est juge ncessaire; en plus des mesures directement intgres au procd, on considre que le traitement primaire et le traitement biologique font partie des MTD applicables aux usines de pte au bisulfite.

Pour les fabriques de pte bisulfite blanchie, les niveaux d'mission dans le milieu aquatique qu'on peut obtenir par l'application d'une bonne combinaison de ces meilleures techniques sont les suivants: Dbit m3/tsa 40-55 DCO kg/tsa 20-30 DBO kg/tsa 1,0-2,0 TSS kg/tsa 1,0-2,0 AOX kg/tsa Total N kg/tsa 0,15-0,5 Total P kg/tsa 0,02-0,05

Pte blanchie

Ces niveaux d'missions correspondent des moyennes annuelles. Le dbit d'eaux uses est bas sur l'hypothse que l'eau de refroidissement et les autres eaux propres sont rejetes sparment. Ces valeurs concernent la fabrication de la pte uniquement. Dans le cas des usines intgres, il faudra ajouter, en fonction de l'assortiment de production, les missions dues la fabrication du papier (voir chapitre 6). Les rejets gazeux des diffrentes sources sont considrs comme l'autre souci environnemental prendre en compte. Les missions l'atmosphre proviennent de sources diverses dont les plus importantes sont la chaudire de rcupration et la chaudire corces. Des rejets contenant du SO2 peu concentr sont produits par les oprations de lavage et de classage et par les dgazages des vaporateurs et des diffrents rservoirs. Une partie de ces rejets vient des missions diffuses s'chappant de divers points du procd. Les missions l'atmosphre sont constitues principalement de dioxyde de soufre, d'oxydes d'azote et de matires particulaires. Les meilleures techniques disponibles pour la rduction des missions l'atmosphre sont les suivantes: collecte des rejets de SO2 concentr et rcupration dans des rservoirs des pressions diffrentes; collecte des rejets diffus de SO2 provenant de diffrentes sources et envoi de ces rejets dans la chaudire de rcupration comme air comburant; traitement des missions de SO2 de la (des) chaudire(s) de rcupration au moyen de prcipitateurs lectrostatiques et de laveurs de gaz de combustion multitags et collecte et puration des divers dgazages de rservoirs; rduction des missions de SO2 des chaudires auxiliaires par l'emploi d'corces, de gaz, de fuel-oil et de charbon basse teneur en soufre ou par le traitement des missions de soufre; rduction des gaz nausabonds par des systmes de collecte efficaces; rduction des missions de NOx de la chaudire de rcupration et des chaudires auxiliaires par une bonne matrise de la conduite des feux; puration des gaz de chemine des chaudires auxiliaires au moyen de prcipitateurs lectrostatiques efficaces pigeant les missions de matires particulaires; incinration des rsidus conue pour optimiser les missions, avec rcupration d'nergie.

Les niveaux d'mission du procd de fabrication qu'on peut obtenir par l'application d'une bonne combinaison de ces techniques sont prsents dans le tableau ci-dessous. Les missions des chaudires auxiliaires utilises par exemple pour produire la vapeur ncessaire au schage de la pte et/ou du papier ne sont pas incluses. Pour ces missions, le lecteur est renvoy plus bas la section MTD pour les chaudires auxiliaires.vii

Pte blanchie

Poussires kg/tsa 0,02-0,15

SO2 (en quiv. S) kg/tsa 0,5-1,0

NOx (en quiv. NO2) kg/tsa 1,0-2,0

Ces valeurs sont donnes en moyennes annuelles et pour des conditions normalises. Elles reprsentent la part de la production de pte uniquement. Par consquent, dans le cas d'une usine intgre, les chiffres donns ci-dessus pour les missions du procd concernent uniquement la fabrication de la pte et ne comprennent pas les rejets l'atmosphre des chaudires auxiliaires ou des centrales de production d'lectricit qui peuvent tre utilises pour fournir l'nergie ncessaire la fabrication du papier. Les meilleures techniques disponibles pour rduire les dchets consistent minimiser la production de dchets solides et rcuprer, recycler et valoriser ces matires chaque fois que possible. La collecte spare et le stockage intermdiaire des fractions de dchets la source peuvent contribuer avantageusement ce but. Quand les dchets collects ne sont pas recyclables dans le procd, la valorisation externe des rsidus/dchets comme produits de substitution ou l'incinration des matires organiques dans des chaudires de rcupration d'nergie convenablement conues sont considres comme faisant partie des MTD. On peut faire appel un certain nombre de mesures pour rduire les consommations d'appoint en vapeur et en lectricit et pour accrotre la production de vapeur et d'lectricit en interne. Les fabriques de pte bisulfite sont autonomes pour leur production de chaleur et d'lectricit car la combustion de la liqueur concentre, des corces et des dchets de bois fournit la chaleur suffisante pour couvrir leurs besoins. Les usines intgres ont des besoins plus importants de vapeur et d'lectricit qui sont alors satisfaits par des centrales implantes sur place ou extrieures. Les usines intgres de pte bisulfite et de papier consomment de 18 24 GJ/tsa de chaleur industrielle et de 1,2 1,5 MWh/tsa d'lectricit. MTD pour la fabrication des ptes mcaniques et chimiomcaniques (chapitre 4) Dans la prparation mcanique de la pte, les fibres du bois sont spares par l'application d'une nergie mcanique la matrice du bois. L'objectif du travail mcanique est de conserver la majeure partie de la lignine, ce qui assure des rendements levs tout en maintenant pour le papier produit des proprits acceptables de solidit et de blancheur. On distingue deux grands procds. le rpage, dans lequel les rondins sont presss contre des meules en milieu aqueux, le raffinage, dans lequel une pte de copeaux est produite par dsintgration mcanique des copeaux dans des raffineurs disques.

Les caractristiques de la pte peuvent tre modifies en levant la temprature du procd (procd thermomcanique) et, dans le cas du raffinage, par un prtraitement chimique des copeaux (procd chimiomcanique). Le procd dans lequel le bois est prramolli au moyen de produits chimiques et raffin sous pression est le procd chimico-thermomcanique (PCTM) et est galement couvert dans le prsent document. La prparation de la pte mcanique est le plus souvent intgre une papeterie. Les niveaux d'mission associs l'utilisation des MTD sont donc donns pour des usines intgres de pte et de papier (sauf pour les ptes PCTM). Dans les procds mcanique et chimiomcanique, les effluents d'eaux uses et la consommation d'lectricit absorbe par l'entranement des meules ou des raffineurs sont les aspects prendre en compte. Les principales matires mises en uvre sont des ressources renouvelables (bois et eau) et des produits chimiques de blanchiment (utiliss dans le procd PCTM ainsi que dans le procd chimiomcanique pour le prtraitement chimique desviii

copeaux). Comme produits auxiliaires destins faciliter la fabrication et amliorer les proprits du papier, divers additifs sont ajouts durant l'laboration du papier. Les missions prdominantes dans le milieu aquatique sont les substances organiques qui sont perdues durant la phase d'application d'eau sous la forme de substances dissoutes ou disperses. Selon que la pte mcanique est blanchie en un ou deux stades d'application de peroxydes alcalins, les rejets d'agents polluants organiques augmenteront fortement. Le blanchiment aux peroxydes rsulte en des charges supplmentaires de DCO, avant traitement, d'environ 30 kg O2/tsa. Certains composs rejets des fabriques prsentent des effets toxiques sur les organismes aquatiques. Les missions de substances nutritives (azote et phosphore) peuvent contribuer l'eutrophisation du milieu rcepteur. Les mtaux extraits du bois sont rejets en faibles concentrations mais, en raison des grands dbits d'eaux uses mis en jeu, la charge polluante peut tre importante. Une large part des techniques prendre en considration dans la dtermination des MTD concerne les missions dans le milieu aquatique. Dans les procds mcaniques, les circuits d'eau sont en gnral des circuits plutt ferms. Le surplus des eaux clarifies de la machine papier sert habituellement compenser l'eau quittant le circuit avec la pte et les refus d'puration. Les techniques suivantes sont considres comme les meilleures disponibles pour les fabriques de pte mcanique: corage sec du bois; minimisation des pertes dues aux refus par le recours des stades de traitement des refus; recyclage de l'eau dans l'atelier de pte mcanique; sparation efficace des circuits d'eau de la fabrique de pte et de la fabrique de papier par l'emploi d'paississants; systme d'puration des eaux blanches contre-courant entre l'unit de papier et l'unit de pte selon le degr d'intgration; utilisation de rservoirs tampons suffisamment dimensionns pour assurer le stockage des eaux uses concentres issues du procd (principalement pour le procd PCTM); traitement primaire et traitement biologique des effluents et, dans certains cas, galement floculation ou prcipitation chimique. Pour les usines utilisant le procd PCTM, la combinaison d'un traitement anarobie et d'un traitement arobie est galement considre comme un systme de traitement efficace. Enfin, l'vaporation de la plupart des eaux uses pollues et le brlage du concentr, plus un traitement par boues actives pour le reste, peut tre une solution particulirement intressante lors des modernisations d'usines.

Les niveaux d'mission qu'on peut obtenir par l'application d'une bonne combinaison de ces techniques sont prsents sparment pour les fabriques de pte PCTM non intgres et pour les usines intgres de pte mcanique et de papier. Ces valeurs reprsentent des moyennes annuelles. Dbit m3/t Usines PCTM non intgres (rejets dus la fabrication de la pte uniquement) Usines intgres de pte mcanique et de papier (papier journal, papier couch lger, papier supercalandr) DCO kg/t DBO kg/t TSS kg/t AOX kg/t Total N kg/t 0,1-0,2 Total P kg/t 0,0050,01

15-20

10-20

0,5-1,0

0,5-1,0

12-20

2,0-5,0

0,2-0,5

0,2-0,5

< 0,01

0,040,1

0,0040,01

ix

Dans le cas des usines intgres de pte PCTM et de papier, il faudra ajouter, en fonction de l'assortiment de production, les missions dues la fabrication du papier (voir chapitre 6). Pour les usines intgres de pte mcanique et de papier, les niveaux d'mission couvrent la fabrication de la pte et du papier et sont donns en kg de polluants par tonne de papier produite. Dans le procd mcanique, les plages concernant la DCO dpendent troitement de la proportion de pte blanchie aux peroxydes entrant dans la composition de fabrication introduite en tte de la machine papier car le blanchiment aux peroxydes produit de plus fortes charges initiales de substances organiques. Le point haut de la plage d'mission associe aux MTD s'applique donc aux usines de papier qui utilisent une forte proportion de pte thermomcanique (PTM) blanchie aux peroxydes. Les missions dues la production de chaleur et d'lectricit par les chaudires auxiliaires et les composs organiques volatils (COV) constituent l'essentiel des rejets l'atmosphre. Les sources d'mission des COV sont copeaux en tas et les chappements d'air des caisses de lavage des copeaux et autres caisses, et les condensats de la vapeur d'eau rcupre des raffineurs qui a t pollue par des constituants volatils du bois. Il faut ajouter cela les missions diffuses s'chappant de divers points du procd. Les meilleures techniques disponibles pour la rduction des missions l'atmosphre sont la rcupration efficace de la chaleur des raffineurs et la rduction des COV mis par la vapeur contamine. Outre les missions de COV, le procd mcanique produit des rejets l'atmosphre qui ne viennent pas du procd lui-mme mais de la production d'nergie de l'usine. La production de chaleur et d'lectricit fait appel diffrents types de combustibles fossiles ou des rsidus de bois renouvelables tels que les corces. Voir ci-aprs la section MTD pour les chaudires auxiliaires. Les meilleures techniques disponibles pour la rduction des dchets sont de minimiser la production de dchets solides et de rcuprer, recycler et valoriser ces matires chaque fois que possible. La collecte spare des fractions de dchets la source et leur stockage intermdiaire peuvent contribuer avantageusement ce but. Quand les dchets collects ne sont pas recyclables dans le procd, la valorisation externe des rsidus/dchets comme produits de substitution ou l'incinration des matires organiques dans des chaudires de rcupration d'nergie convenablement conues sont considres comme des MTD car elles minimisent les quantits de dchets envoys en dcharge. Plusieurs moyens existent qui peuvent tre appliqus pour rduire les consommations d'appoint en vapeur et en lectricit. Les consommations de chaleur et d'lectricit suivantes sont releves pour les manufactures de pte mcanique et de papier qui appliquent des mthodes efficaces de gestion de l'nergie: Usines non intgres de pte PCTM: la chaleur apporte au procd peut tre rcupre pour le schage de la pte, d'o limination du besoin de vapeur primaire. La consommation d'lectricit est de 2-3 MWh/tsa. Usines intgres de papier journal: consommation de 0-3 GJ/t de chaleur industrielle et de 2-3 MWh/t d'lectricit. La demande de vapeur dpend de la composition de la pte de fabrication et du degr de rcupration de vapeur aux raffineurs. Usines intgres de papier couch lger: consommation de 3-12 GJ/t de chaleur industrielle et de 1,7-2,6 MWh/t d'lectricit. Il faut noter que la composition de fabrication du papier couch lger ne comprend habituellement qu'un tiers environ de pte dfibre sous pression ou de pte thermomcanique, le reste tant constitu de pte kraft blanchie et de charges et de sauces de couchage. Si la pte kraft blanchie est produite sur le mme site (usine intgre), la contribution de l'unit de pte kraft devra tre ajoute en fonction de l'assortiment de produits fabriqu.

x

Usines intgres de papier supercalandr: consommation de 1-6 GJ/t de chaleur industrielle et de 1,9-2,6 MWh/t d'lectricit.

MTD pour le traitement des vieux papiers (chapitre 5) Les fibres de rcupration sont devenues une matire premire indispensable dans l'industrie papetire du fait de leur prix favorable qualit de pte vierge comparable et de la promotion de cette filire dans de nombreux pays europens. Les systmes de traitement des vieux papiers varient suivant la qualit du papier produire par ex. papier d'emballage, papier journal, couverture spciale ou papier tissu de mnage (tissue) et suivant la composition de fabrication utilise. Les procds de fabrication de ptes de fibres rcupres se rpartissent gnralement en deux grandes catgories: les procds puration exclusivement mcanique, c'est--dire sans dsencrage. Ils concernent la fabrication de produits tels que couverture spciale (testliner), carton onduler, carton fort et carton pour botes; les procds comprenant un procd lmentaire mcanique et un procd lmentaire chimique, c'est--dire avec dsencrage. Ils concernent la fabrication de produits tels que papier journal, papier tissu de mnage (tissue), papier d'dition et d'criture, papier magazine (supercalandr et couch lger), quelques qualits de carton pour botes ou de pte commerciale dsencre.

Les matires premires mises en uvre pour la production de papier partir de fibres rcupres sont essentiellement des vieux papiers, de l'eau, des additifs chimiques et de l'nergie sous la forme de vapeur et d'lectricit. De grandes quantits d'eau sont consommes comme eau de traitement et eau de refroidissement. Comme produits auxiliaires destins faciliter la fabrication et amliorer les proprits du papier, des additifs divers sont ajouts lors de la fabrication du papier. Les impacts du traitement des vieux papiers sur l'environnement sont essentiellement les rejets dans le milieu aquatique, les dchets solides produits en particulier lorsque le dsencrage par lavage est appliqu comme c'est le cas, par exemple, des fabriques de papier tissu de mnage(tissue) et les missions l'atmosphre. Ces dernires viennent principalement de la combustion des combustibles fossiles dans les centrales de production d'nergie. Dans la plupart des cas, les units de traitement des vieux papiers sont intgres une fabrique de papier. Les niveaux d'mission lis l'application des MTD sont donc donns pour les usines intgres. Les techniques prendre en considration dans la dtermination des MTD concernent en grande partie la rduction des missions dans l'eau. Les techniques suivantes sont considres comme les meilleures disponibles pour les fabriques de pte de vieux papiers: sparation de l'eau peu pollue de l'eau pollue et recyclage de l'eau de traitement; gestion optimale de l'eau (agencement des boucles d'eau), clarification de l'eau par des techniques de sdimentation, de flottation ou de filtration et recyclage de l'eau de traitement pour diffrents usages; sparation rigoureuse des boucles d'eau et des circulations contre-courant de l'eau de traitement; production d'eau clarifie pour l'unit de dsencrage (flottation); installation d'un bassin d'galisation et application d'un traitement primaire; traitement biologique de l'effluent. Une option efficace pour les qualits dsencres et, selon les conditions, pour les qualits non dsencres galement est le traitement biologique arobie ainsi que, dans certains cas, la floculation et la prcipitation chimique. Le traitement mcanique avec traitement biologique anarobie-arobie ultrieur est l'option prfrablexi

pour les qualits non dsencres. Ces fabriques doivent habituellement traiter des eaux uses plus concentres en raison du plus haut degr de mise en boucle ferme des circuits d'eau; recyclage partiel de l'eau traite aprs le traitement biologique. Le degr de recyclage de l'eau qu'il est possible d'appliquer dpend des qualits de papier produites. Pour les qualits non dsencres, cette technique est considre comme une MTD. Cependant, les avantages et les inconvnients sont peser soigneusement et l'effluent ncessitera habituellement un polissage supplmentaire (traitement tertiaire); traitement des circuits d'eau internes.

Les niveaux d'mission que peuvent atteindre les installation de traitement des vieux papiers par l'application d'une bonne combinaison de ces techniques sont les suivants: Dbit m3/t Papeteries intgres de la filire vieux papiers sans dsencrage (wellen-stoff, couverture spciale, couverture blanche, carton pour botes, etc.) Papeteries intgres de la filire vieux papiers avec dsencrage (papier journal, papier d'dition et d'criture, etc.) Papeteries de la filire vieux papiers produisant du papier tissu de mnage (tissue) DCO kg/t DBO kg/t TSS kg/t Total N kg/t Total P kg/t AOX kg/t

91 %). La charge DCO des deuxime et troisime tapes du blanchiment est de 15 kg DCO/t avant traitement et elle est purifie dans le cadre d'un traitement biologique des effluents liquides (taux de rduction > 90 %).

180

En dehors de l'installation de blanchiment, ce sont les condensats provenant de l'installation d'vaporation qui constituent la principale source de pollution de l'eau. L'usine prise comme exemple procde l'extraction de l'acide actique et du furfural en tant que produits contenus dans les condensats, ce qui rduit la charge DCO de ces derniers de 75 %. Il reste donc une charge polluante de 30 kg DCO/t qui est traite dans l'installation de traitement biologique des effluents liquides (taux de rduction > 90 %) en mme temps que les autres effluents liquides. La charge de pollution initiale des effluents liquides provenant des usinues de pte dissoudre dpend de la quantit de cellulose dite atteindre et des mesures internes pour rduire les missions. Une teneur leve en cellulose est synonyme de meilleures qualits du produit. Une teneur leve en cellulose de la pte signifie une utilisation plus leve de NaOH. Il en rsulte une diminution des rendements et un accroissement des charges polluantes dans l'eau. Par exemple, une consommation de 90 100 kg de NaOH/T de pte pour produire une pte avec une teneur de 92,5 % en cellulose doublerait la charge de substances organiques dans les effluents comme cela est indiqu ci-dessus (et diminuerait le rendement de 5 %).

3.2

Niveau actuel de consommation / mission

3.2.1 Aperu des intrants (matires consommes) / sortants (matires produites) La figure 3.3 donne un aperu des consommations de matires premires et d'nergie ainsi que des produits, sous-produits et des principaux rejets (missions, dchets etc.) de la production de la pte au bisulfite.

181

Energy

electricity from the grid (usually self-sufficient) oil, gas, coal, lignite bark, wood waste

Water

cooling water process water

NaOH, O 2, NaClO 3

Chemicals

EDTA/DTPA, SO 2, H 2O 2 O 3, MgO, S

Sulphite Pulp millRaw materials wood logs woods chips saw mill residues Woodhandling Bleaching Cooking Screening Washing O 2-delignification Pulp drying Chemical and energy (market pulp) recovery system Bleaching chem. Auxiliary Waste water Waste preparation Boiler treatment handling Products pumped pulp to paper mill market pulp By-productsace tic a cid me thanol xylose furfural lignosulphonates

Noise Air emissionsWaste heat to air and water

NOx, SO 2, CO, CO 2, dust odorous com pounds (organic acids) VOC, chlor ine c om pounds, visible plume

Energy Wastewater- organic substances (COD, BOD) - extractives compounds like resin acids, etc. - chlorinated organics (AOX), chlorate - nitrogen, phosphorus - suspended solids - metals, salts - coloured substances

Solid waste

boiler ashes a nd slags sludge fr om acid clarifiers wood a nd bark waste r eje cts f rom screening primar y and biosludge c lea ning and m ixed household type waste othe rs sma ll am ounts of haz ardous waste

Figure 3.3 - Tableau synoptique du circuit de la pte dans une fabrique de pte au bisulfite. La prsence de certaines substances dpend de la mthode de dlignification et de blanchiment adopte.

Les sections suivantes prsentent des donnes spcifiques relatives la consommation ainsi qu'aux missions pour les diffrents stades de production associs la fabrication de pte au bisulfite. Il est possible, en utilisant le synoptique du circuit de la pte, de calculer la consommation spcifique de matires premires et les missions spcifiques par tonne de produit. Le tableau 3.3 indique les moyennes annuelles de six usines de pte au bisulfite en Allemagne. Ces donnes ne reprsentent donc pas toute la gamme des niveaux d'missions. Cependant, elles peuvent contribuer se faire une ide d'ensemble des niveaux de consommation et d'missions des usines de pte au bisulfite en service.

182

Matires premires Bois (sch au four) SO2 en S MgO NaOH O2 H 2O 2 DTA nergie Fioul Charbon Gaz naturel lectricit achete

Intrants Valeur 2 32 24 27 13 26 3

Unit t/ADt kg/ADt kg/ADt kg/ADt kg/ADt kg/ADt kg/ADt

Produit Pte blanchie Emissions CO2 CO2, regenerative NOx CO SO2-S Poussires COD BOD5 Solides en suspension AOX Azote (N) inorganique Phosphore (P) total Dbit de l'effluent liquide Rsidus Boues (90 % de solides secs) Autres dchets

Sortants Valeur 1

Unit ADt

Pas de donnes Pas de donnes Pas de donnes Pas de donnes Pas de donnes

MJ/t MJ/t MJ/t kWh/t kWh/t

Total nergie primaire 1)

Pas de donnes Pas de donnes 2.4 Pas de donnes 1.75 No data 34 1.7 Pas de donnes 50 % des fibres consistent en pte mcanique produite par lusine. Dans les papeteries europennes 2) produisant du papier couch lger (LWC), on peut trouver diffrents mlanges de fibres. On peut avoir une composition en fibres constitue par exemple de 30 40 % de pte kraft blanchie achete et de 50 60 % de pte PWG ou TMP. 3) On postule que > 50 % des fibres consistent en pte mcanique produite par lusine. Dans les papeteries europennes produisant du papier SC, on peut trouver diffrents mlanges de fibres. On peut avoir une composition en fibres comprenant par exemple de 10 20 % de pte kraft blanchie achete, 80 90 % de pte PWG ou TMP. 20 45 % de la matire premire peut consister en charges.

Tableau 4.17 - Niveaux d'missions associs des MTD, exprims en moyenne annuelle, pour la fabrication de papier avec bois (> 50 % de pte mcanique). Les valeurs sont indiques pour des usines intgres aprs traitement biologique. Les missions de la machine papier sont prises en compte. Les MTD pour les papeteries sont dcrites dans la section 6.4

Pour les usines utilisant le peroxyde d'hydrogne en milieu alcalin pour le blanchiment, les niveaux d'missions associs aux MTD se situent plutt dans la partie suprieure de la fourchette, voire la dpasse dans quelques cas spcifiques (par exemple si la composition en fibres consiste essentiellement en pte TMP blanchie au peroxyde). En revanche, les usines intgres de pte et de papier qui utilisent une quantit importante de pte chimique achete peuvent obtenir des niveaux plus bas, descendant jusqu' 1 kg DCO par tonne de papier produit.

Autres types dusines de pte mcanique et de papier Dans les usines de pte mcanique intgres, les charges polluantes comprennent la fois celles de lusine de pte et de la papeterie. Dans la majorit des papeteries produisant des papiers avec bois, on postule que la pte chimique ncessaire (le cas chant) est achete d'autres usines hors site. La part de cette pte chimique supplmentaire dans la charge totale de l'effluent est ngligeable par rapport celle de la pte mcanique produite par l'usine. Cependant, certaines usines de papier et de carton produisant du papier couch lger (LWC) ou du carton (par exemple carton pour emballages liquides ou carton pour botes pliantes) sont intgres avec des usines de pte chimique blanchie. Dans de tels cas, il faut ajouter les missions provenant de la fabrication de la pte kraft conformment la composition en fibres. Se reporter aux niveaux de rfrence des MTD pour la pte kraft, tels qu'ils sont exposs dans la section 2.4. Les niveaux d'missions MTD pour les cartonneries intgres (> 50 % de pte mcanique) seront proches de ceux des usines de papier LWC. La composition en fibres d'un carton multicouches sera par exemple 25 30 % de pte kraft blanchie, 70 75 % de pte TMP. Les charges et les produits de

273

couchage peuvent reprsenter 10 25 %. Cependant, on rencontre une grande varit d'autres mlanges de fibres dans les cartonneries europennes. Les niveaux d'missions MTD pour les usines de papier usage sanitaire et domestique base de bois (> 50 % de pte mcanique) devraient tre du mme ordre que ceux des usines intgres de papier SC ou de papier journal. Il n'existe qu'un trs petit nombre dusines de ce type en Europe. La composition en fibres de cette catgorie de papiers pourrait tre par exemple 50 60 % de pte mcanique blanchie et 40 50 % de pte chimique. Aucun niveau d'missions MTD n'est communiqu pour cette qualit de papier. En revanche, les niveaux d'missions associs l'utilisation des MTD pour la fabrication de pte CTMP diffrent considrablement car cette pte gnre une quantit nettement plus leve de substances dissoutes provenant du bois que la pte TMP. Les niveaux d'missions MTD aprs traitement sont indiqus dans le tableau 4.18.Paramtres DBO Units kg/ADt PTCM 1 0.5-1.0

DCO kg/ADt 10.0-20.0 MES kg/ADt 0.5-1.0 AOX kg/ADt Total P kg/ADt 0.005-0.01 Total N kg/ADt 0.1-0.2 Quantit d'effluent liquide (eaux m3/ADt 15-20 uses) Note explicative 1) Les missions concernent la production non intgre de pte CTMP. Prtraitement au sulfite de sodium en milieu alcalin ou neutre. Rendement du raffinage 94 95 % [donnes de J. Pyry, 1998 et donnes des usines].

Tableau 4.18 - Niveaux d'missions associs des MTD, exprims en moyenne annuelle, pour la fabrication de pte CTMP. Les valeurs sont indiques pour des usines non intgres, aprs traitement biologique. Les missions de la machine papier ne sont pas prises en compte. Les usines intgres doivent ajouter les missions de la papeterie, suivant la description donne dans la section 6.4, en fonction du pourcentage de production.

Les tableaux 4.17 et 4.18 doivent tre interprts dans le contexte des explications suivantes : Demande Chimique d'Oxygne (DCO) : le taux de rduction de la DCO est li aux types et aux quantits d'effluents traits (par exemple TMP blanchie au peroxyde, SGW blanchie par traitement rducteur, production de pte dsencre, effluents du couchage), la construction et aux caractristiques hydrauliques de l'installation de traitement et au bon rglage des paramtres de fonctionnement. Les effluents liquides des usines de ptes mcaniques sont plus facilement dgradables que ceux des usines de ptes chimiques. Des installations faible charge, bien conues et bien conduites, atteignent des taux d'limination de la DCO de 75 90 %. Par consquent, les usines de papier avec bois peuvent gnralement atteindre des niveaux d'mission de 2 5 kg DCO/ADt. La concentration mesure dans les effluents de ces usines est comprise dans une fourchette de 125 200 mg DCO/l. Les usines de pte CTMP rejettent des effluents liquides plus fortement concentrs. En raison du pr-traitement chimique des copeaux de bois, les usines de pte CTMP ont des taux plus importants de rejets dans l'eau. Demande Biologique d'Oxygne (DBO5 ou 7) : dans les installations de traitement bien conues, la DBO est presque entirement limine (rduction de 95 % +) des effluents liquides des usines de

274

pte mcanique quand le rapport carbone-phosphore-azote et l'apport en oxygne sont maintenus un niveau suffisant et bien matriss. Une concentration de DBO, dans les effluents traits, infrieure 25 mg/l (souvent proche du seuil de dtection) est associe des MTD. Selon le dbit de l'eau, cela correspond 0,2 kg DBO5 /ADt et 0,7 kg DBO5 /ADt.

Matires en suspension (MES) : dans des conditions de fonctionnement normales, l'eau provenantdu dcanteur secondaire est claire et la teneur en matires en suspension se situe dans la fourchette 20 30 mg/l. Cela correspond des rejets de 0,2 0,5 kg MES/t. Les valeurs dpendent de la charge surfacique du dcanteur secondaire et des caractristiques de la biomasse. Phosphore et azote (P total et N total) : on ajoute habituellement des substances nutritives minrales dans l'installation de traitement biologique pour maintenir l'quilibre C : P : N qui est d'une importance capitale pour la croissance de la biomasse active. Il faut rechercher et maintenir un quilibre entre les composs d'azote et de phosphore en entre qui sont disponibles pour la biomasse, et la quantit de substances nutritives, le cas chant, qui sont ajoutes et dont le dosage doit tre rgl avec une certaine prcision. Lorsque le circuit est optimis, on atteint un rejet de phosphore infrieur 0,5 mg de P total/l et un rejet d'azote de 1 5 mg N total/l. Les charges correspondantes sont respectivement de 0,005 0,01 kg P/ADt et 0,05 0,2 kg N/ADt.

Mesures pour rduire les missions dans l'atmosphre Chaudires auxiliaires En fonction de l'quilibre nergtique rel de l'usine, du type de combustibles extrieurs utiliss et du sort des biocombustibles possibles tels que l'corce et les dchets de bois, il faut considrer en plus les missions dans l'atmosphre provenant des chaudires auxiliaires. Les niveaux d'missions associs aux MTD des chaudires auxiliaires procdant l'incinration de leurs propres biocombustibles sont rcapituls dans le tableau 4.19. Les rejets totaux sont trs troitement lis au site (par exemple type de combustible, demande d'nergie, production d'lectricit). Il convient de noter que, dans l'industrie papetire, les chaudires auxiliaires sont de tailles extrmement variables (de 10 plus de 200 MW). Pour les plus petites, seul le recours du combustible pauvre en soufre et une action au niveau des techniques de combustion sont possibles des cots acceptables, alors que pour les plus grandes, on peut aussi envisager des mesures de limitation. Cette diffrence est illustre dans le tableau suivant. Les chiffres les plus levs sont considrs comme des MTD pour les petites installations et atteints lorsqu'on agit uniquement sur la qualit du combustible et en appliquant des mesures internes. Les niveaux les plus bas (entre parenthses) sont associs des mesures de limitation supplmentaires telles que la SNCR, et les purateurs et sont considrs comme MTD pour les installations les plus grandes.

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Substances rejetes

Charbon 100 - 200 1 (50 - 100)5 80 - 110 2 (50-80 SNCR)3 10 - 30 4 6% O2

mg S/MJ de combustible consommmg NOx/MJ de combustible consomm mg de poussire/Nm3 Notes : 1

Huile lourde (mazout) 100 200 1 (50-100)5 80 110 2 (5080 SNCR)3 10 40 4 3 % O2

Gazole 25-50

Gaz 50 % pte 3.0-12.0 1.7-2.6 mcanique) Intgre, papier super calandr (SC) (> 50 % pte 1.0-6.0 1.9-2.6 mcanique) Intgre, carton (> 50 % pte mcanique) 3.5-13.0 2.3-2.8 Non intgre CTMP 0 2.0-3.0 Notes explicatives : (-) indique un excdent On peut convertir les units de MWh en GJ selon la formule : 1 MWh = 3,6 GJ et 1 GJ = 0,227 MWh. Donnes de [J. Pyry, 1998], [Rapport SEPA 4712-4, 1997], [Rapport finlandais sur les MTD, 1997] 1) La consommation nette de chaleur de process dpend principalement du type de raffinage et du niveau de rcupration de la chaleur. On ne peut atteindre ces valeurs qu' condition d'avoir install et de grer de faon idale le systme de rcupration de la chaleur, la section presses de la machine papier et la consommation d'lectricit. Dans les processus existants, cela est rarement le cas.

Tableau 4.20 - Indication de la consommation d'nergie associe l'utilisation des MTD pour diffrents types de papiers avec bois, par tonne de produit.

278

Attnuation du bruit La MTD est la rduction des niveaux sonores audibles dans le voisinage des papeteries. Les mesures prises dpendront dans une trs grande mesure des problmes sonores spcifiques de l'usine et des objectifs fixs. Elles seront gnralement beaucoup plus rigoureuses lorsque l'usine est implante proximit d'une zone rsidentielle. Utilisation des produits chimiques Se reporter la section 6.4.

4.5

Techniques mergentes

4.5.1 Utilisation de nouvelles techniques d'vaporation en tant que "reins" pour l'puration interne de l'eau de process Description Dans la fabrication des ptes mcaniques, la plupart des substances organiques rejetes pendant la production proviennent d'un petit nombre de sources (par exemple eau du parc bois, de lcorage, matires organiques dissoutes pendant le dfibrage/raffinage, filtrats du blanchiment). Actuellement, dans la plupart des usines, tous les effluents sont traits ensemble, ce qui est une faon judicieuse d'assurer un fonctionnement stable au niveau du traitement biologique. Rcemment, quelques usines ont envisag de nouveaux concepts, axs sur d'autres techniques de traitement interne des effluents partiels les plus concentrs ou les plus problmatiques. Ainsi, on cherche sparer les polluants plus prs de leur lieu d'origine afin de rduire la taille de l'quipement requis pour le traitement. En principe, pour rduire la quantit de polluants, on peut recourir la micro-flottation, la filtration par membrane, l'oxydation chimique, l'vaporation et des combinaisons de ces techniques. La consommation d'nergie, les investissements et les dpenses de fonctionnement pour ces applications joueront un rle capital dans le choix du systme de traitement. Pour les usines de pte mcanique et de papier, l'vaporation multiples effets semble tre particulirement prometteuse car on dispose d'une quantit suffisante de chaleur rsiduaire pour assurer le fonctionnement de l'installation.

tat d'avancement du dveloppement Deux usines de pte mcanique en Sude et en Finlande viennent de construire une installation d'vaporation destine au traitement d'une part importante des effluents de pte PTM (StoraEnso Kotka, FI) et des effluents de pte CTMP (Stora Fors, SE). Ces deux usines utilisent un nouveau modle d'vaporateur multiple effet du type co-courant appel ZEDIVAP pour produire de l'eau pure pouvant tre rutilise. Leffluent circule flux descendant et le transfert thermique est assur par une importante surface dchange avec des lamelles en plastique. Des travaux d'optimisation sont encore en cours dans les deux sites.

Incidences pour l'environnement Cette nouvelle application de techniques avances de traitement des effluents liquides laisse entrevoir des possibilits de rduction importante du volume d'effluents et des charges polluantes dans le milieu rcepteur. Ce processus utilise la chaleur rsiduaire de l'usine et la propre chaleur latente de l'effluent. Dans ce cas, la consommation d'lectricit de l'installation d'vaporation est peu prs du mme ordre que dans les systmes biologiques traditionnels. La demande totale d'nergie dpend du nombre d'effets. Par exemple, une installation avec 10 effets aura besoin de 10 % seulement de l'nergie ncessaire pour un seul effet. Cependant, la manipulation et le traitement des concentrats demandent toujours une solution satisfaisante. Actuellement, il existe des solutions qui sont trs spcifiques au site (incinration des concentrats dans une chaudire de rcupration d'une usine de pte kraft adjacente). Une condition pralable la mise en uvre de tels systmes est le respect d'une gestion stricte du circuit d'eau dans tous les dpartements de l'usine.

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Considrations conomiques Des techniques modernes d'puration interne et de rutilisation des eaux de process peuvent s'avrer aussi conomiques que la purification classique des effluents (traitement biologique). [Edelmann, 1999] a rassembl des chiffres concernant la consommation d'nergie, et les investissements et les dpenses de fonctionnement pour les principales techniques de traitement, qui sont rcapituls dans le tableau suivant. La justification conomique de cette technique est subordonne aux conditions spcifiques de l'usine en question.Mthodes de traitement de l'eau Consommation d'lectricit kWh/m3 d'eau 0.30 Capacit type m3/j Investissement s Euros/(m3/j) Dpenses de fonctionnement Euros/(1 000 m3) 73

Traitement chimique de l'eau 30000 170 brute Traitement biologique des 1.20 30000 620 136 effluents Micro-flottation 0.23 10400 20 104 Ultrafiltration 2.60 5000 470 153 vaporation effets multiples 1.34 3600 840 35 Compression mcanique de la 13 3600 1360 328 vapeur Tour de refroidissement 0.12 39000 130 3 Remarque : Les chiffres sont bass sur les livraisons de matriel seulement, et le cot total du projet/cots locaux de l'application ne sont pas inclus.

Rfrences [Edelmann, 1999], [Gartz, 1996], [Gartz, 1998], [Wigsten, 1995], [Legnerflt, 1997],

4.5.2 Nouveaux procds plus sobres nergtiquement Description Le process TMP consomme d'importantes quantits d'nergie lectrique de l'ordre de 1 600 3 200 kWh/ADt. Ce process se caractrise par une grande souplesse sous de nombreux aspects et il semble peu probable que l'industrie l'abandonne pour passer la technique du dfibrage sous pression (PGW) (sauf quelques cas isols), qui consomme moins d'nergie (environ 600 1 200 kWh/ADt de moins) que le procd de fabrication TMP. On s'est donc pench sur le problme de la rduction de la consommation d'nergie dans le process TMP. Des essais prometteurs ont t raliss (tels le processus KCL en cascade) qui indiquent qu'il existe d'importantes possibilits de rduction, de l'ordre de 10 15 % (200 450 kWh/t), en modifiant la stratgie du raffinage. Il n'est pas possible actuellement de vrifier cette hypothse. Mais, depuis le milieu des annes 1990, il existe quelques applications, l'chelle industrielle, de nouvelles techniques avec un bon rapport d'efficacit nergtique. (RTS, Thermopulp).

tat d'avancement du dveloppement Il existe deux nouvelles techniques sur le march, le processus RTS et le processus Thermopulp, qui consomment nettement moins d'nergie que les process TMP "normaux". Au milieu des annes 90, plusieurs chanes Thermopulp ont t mises en service tant en Europe qu'en Amrique du Nord. La premire installation RTS est celle de Perlen Papier AG, en Suisse, en 1996. Ces deux systmes peuvent tre considrs comme des techniques disponibles mais ne devraient normalement tre installs que dans des usines nouvelles ou lors du remplacement de matriel existant.

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Incidences pour l'environnement Le systme dit "RTS" permet de rduire la consommation d'nergie dans le raffinage des copeaux en accroissant la vitesse des disques. Ce fonctionnement grande vitesse est limit au premier stade du raffinage. Simultanment, on lve la temprature pendant ce premier stade. La lettre "R" correspond au temps de sjour (Retention), "T" la temprature et "S" la vitesse (Speed). La premire application l'chelle industrielle laisse entrevoir que l'utilisation de ce systme permet une rduction de l'nergie de l'ordre de 15 % par rapport la technique TMP classique. La consommation spcifique d'nergie de la premire exploitation commerciale se chiffre 1,85 MWh/t pour un indice d'gouttage de 94. Dans le procd Thermopulp, le premier stade du raffinage se droule une temprature relativement basse. On augmente la pression et la temprature avant le second stade, qui se droule temprature et pression trs leves (jusqu' 100 kPa et 170 C). On a indiqu des conomies d'nergie de 10 20 %. La consommation spcifique d'nergie l'chelle industrielle dans une usine d'Amrique du Nord se situe 1,75 MWh/t pour un indice d'gouttage de 160.

Considrations conomiques On ne dispose d'aucune donne. Il faut considrer le rapport entre les conomies d'nergie et les investissements. Il est vraisemblable que cette nouvelle technologie ne sera applique que progressivement en raison de la dure de vie restante des quipements et installations existants.

Rfrences [Rapport SEPA 4712-4, 1997], [Paper Science and Technology, 1999]

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Chapitre 5

5

TRAITEMENT DES PAPIERS DE RECUPERATION

Les fibres de rcupration (ou rcupres) sont devenues une matire premire indispensable pour l'industrie papetire, et elles reprsentent environ un tiers de toutes les matires premires. Cela est d leur prix avantageux par rapport aux qualits correspondantes des ptes marchandes et au fait que de nombreux pays europens encouragent le recyclage des vieux papiers. En Europe, le taux d'utilisation moyen des papiers rcuprs est de 43 %. Mais il ne faut pas oublier que la continuit du cycle de la fibre repose sur l'apport d'une certaine quantit de fibres primaires (ou neuves) pour garantir la rsistance et les autres proprits du papier fabriquer. Pour pouvoir exploiter efficacement les papiers rcuprs, il faut les recueillir, les trier et les classer par types de qualit appropris4. Les papiers rcuprs sont donc amens jusqu'aux parcs de collecte o ils sont tris. Ils sont ensuite dbarrasss le mieux possible de leurs substances indsirables, par exemple plastique, papiers lamins ou stratifis etc., avant d'tre mis en balles. Les papiers rcuprs tris sont habituellement compacts dans le presses balles. Les papiers de rcupration industriels provenant de grands producteurs sont gnralement amens jusqu'aux parcs papier dans la papeterie, o ils sont traits.

5.1

Processus et techniques appliqus

Le traitement des papiers de rcupration varie selon le type de papier fabriquer : papier d'emballage, papier journal ou papier usage sanitaire et domestique, et du type de matires utilises pour le chargement. On peut classer les procds utilisant les fibres cellulosiques de rcupration (FCR) dans deux grandes catgories : les procds avec puration mcanique, procds sans dsencrage, concernant des produits tels que les papiers couverture, les papiers pour ondul, le carton non couch et le papier-carton, les procds avec dsencrage, concernant des produits tels que le papier journal, les papiers usage sanitaire et domestique, les papiers d'impression et usage bureautique, les papiers pour la presse magazine, (SC/LWC), les papiers-cartons et cartons couchs ou la pte dsencre (DIP) marchande. Les papeteries europennes mettent en uvre de nombreux procds diffrents pour traiter les papiers de rcupration. Mais tous ces procds reposent sur des tapes similaires du processus, qui peuvent tre combins diffremment pour remplir leur tche spcifique. Tous les procds ont pour objet le dfibrage, le dpastillage et l'limination des impurets, c'est--dire une sparation efficace entre les matires fibreuses et les impurets et polluants. Les installations utilisant les fibres recycles comprennent des oprations unitaires identiques conues pour cette tche spcifique. Ces tapes types du traitement des fibres recycles sont les suivantes :

Stockage du papier rcupr Les papiers de rcupration sont habituellement livrs la papeterie sous forme de balles maintenues par des cerclages ou des fils mtalliques. On les ouvre en coupant ces fils ou cerclages mtalliques qui sont recueillis et vendus comme dchets mtalliques. Dans certains cas, les papiers de rcupration sont galement livrs en vrac dans de grands conteneurs ou dans des wagons basculants pour matires en vrac. Le papier de rcupration est stock dans des parcs spciaux intgrs dans la papeterie.

Le CEPI a publi en fvrier 1999 la Liste europenne des types standard des papiers et des cartons de rcupration. Cette liste donne une description gnrale des types standard en dfinissant ce qu'ils contiennent et ce qu'ils ne contiennent pas.

4

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Mise en pte Les papiers de rcupration sont mis en suspension dans un pulpeur (ou dsintgrateur) avec de l'eau haute temprature ou de l'eau blanche, et rduits en pte sous l'effet d'une agitation mcanique et hydraulique qui provoque leur dsintgration en fibres. Le papier rcupr prsente la consistance d'une pte qui autorise un traitement ultrieur. On ajoute souvent aprs cette opration certains produits chimiques tels que des agents de dsencrage et du NaOH comme additifs. On dispose de diffrentes solutions techniques pour divers types de matires premires et de produits. Il existe trois types de pulpeurs : faible consistance (LC : 4 6 % de DS), haute consistance (HC : environ 15 20 %) et les pulpeurs tambour. Les pulpeurs peuvent tre en batch ou en continu. Les contaminants sont limins en continu pendant la trituration au moyen d'un collecteur d'impurets (sas de dcontamination, poire pulpeurs) et sont envoys vers un convoyeur de refus, de faon viter quils ne soient broys en petits morceaux ou ne s'accumulent dans le pulpeur. On a de plus en plus recours des pulpeurs secondaires pour poursuivre le dfibrage, le dpastillage et l'limination des impurets lourdes (HW) ou lgres (LW). Les installations sont connues sous diffrentes appellations, mais elles reposent sur le mme principe de fonctionnement. Normalement, toute l'eau utilise pour la dsintgration est de l'eau de process recycle provenant de la machine papier sous forme d'eau blanche.

limination des impurets L'limination mcanique des impurets repose sur les diffrences au niveau des proprits physiques entre les fibres et les contaminants, telles que taille, densit spcifique par rapport aux fibres et l'eau. Fondamentalement, on distingue le matriel type classeur, avec des ouvertures (trous et fentes) de diffrentes dimensions et divers types d'hydrocyclones (purateurs haute consistance, purateurs centrifuges etc.). A l'aide d'une pompe, la pte liquide partiellement pure est envoye du pulpeur vers les hydrocyclones (purateurs haute densit) dans lesquels les petites particules lourdes sont spares sous l'effet des forces centrifuges. Habituellement, les dchets de ces purateurs ainsi que ceux du circuit d'vacuation du pulpeur doivent tre vacus vers une dcharge (teneur leve en matires inorganiques). L'tape suivante du processus est une puration fine pour sparer les matires trangres qui sont plus grandes que les orifices des paniers perfors des tamis sous pression. Le type de tamis est choisi en fonction du produit final et de la qualit des FCR. On fait une distinction entre le tamisage sommaire (consistance 3 4 %) servant liminer les polluants grossiers pendant la prparation de la pte et le tamisage fin du flux de pte (consistance 1 %) arrivant la machine papier. Les matriels utiliss fonctionnent selon le mme principe mais ils diffrent par leur degr de finesse pour obtenir une sparation optimale. De faon gnrale, lpuration avec une faible consistance est plus efficace, mais demande des installations mcaniques plus importantes et consomme plus d'nergie. Les refus doivent tre envoys la dcharge ou soumis un traitement ultrieur. Selon la qualit de pte demande, l'installation de prparation de la pte pour les papiers de rcupration doit tre quipe dinstallations supplmentaires de fractionnement, dappareils de dispersion ou de raffineurs. Le fractionnement de la pte en deux fractions permet ainsi de traiter diffremment les fibres courtes et longues. On peut recourir la dispersion, processus forte consommation d'nergie, pour amliorer la liaison entre les fibres (meilleures caractristiques de rsistance) du papier et rduire la taille des impurets. Le cas chant, une installation de prparation de pte partir de papiers de rcupration peut galement tre quipe de raffineurs pour amliorer les caractristiques optiques du papier et sa rsistance. Le raffinage est associ une demande substantielle d'nergie.

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La figure ci-aprs donne le schma dune chane de traitement de FCR pour du papier pour couverture. Il convient de souligner que, dans la pratique, chaque installation comprend des quipements qui sont fonction des types de papiers de rcupration utiliss, des exigences de qualit du produit final, des caractristiques de marche de la machine papier et des conditions locales en matire de problmes d'environnement.

Figure 5.1 - Diagramme d'un exemple dinstallation de prparation de pte base de papiers de rcupration, en vue de la fabrication de matriaux pour caisses carton (papier couverture double paisseur). [IFP, 1998]; HW = impurets lourdes; LF = fraction fibres longues; SF = fraction fibres courtes.

En Europe, quelque 150 usines ont recours au recyclage des papiers rcuprs pour fabriquer du papier couverture et du papier pour ondul (Elles5 reprsentent 26 % de la production totale de papier et de carton et utilisent en moyenne en Europe 86 % des FCR).

5

. La principale matire premire utilise par cette industrie consiste en vieux papiers. Cela inclut le kraftliner, le testliner, les papiers pour ondul avec de la pte, et les papiers pour ondul base de vieux papiers

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Dsencrage par flottation (en option) Cette opration consistant liminer l'encre est indispensable dans les usines qui fabriquent des types de papier pour lesquels le degr de blancheur tient un rle important, ce qui est le cas notamment du papier journal, des papiers d'impression-criture, des papiers usage sanitaire et domestique ou des rectos des cartons issus de papiers de rcupration. Le dsencrage vise essentiellement amliorer le degr de blancheur et rduire les impurets. Une installation complte de dsencrage comprend aussi les oprations unitaires mentionnes cidessus : pulpage, classage et puration pour liminer les impurets grossires (matires autres que le papier telles que pierres, sable, mtal, cerclages, verre, textiles, bois, films plastiques, agrafes etc.). Pour russir l'opration de dsencrage, il est impratif de sparer les particules d'encre des fibres et de les maintenir en dispersion. A cette fin, on ajoute des produits chimiques de dsencrage tels que NaOH, silicate de sodium, peroxyde d'hydrogne, savons ou acides gras et agents chlatants (habituellement, on n'a pas besoin d'agents de chlation dans le blanchiment des papiers de rcupration). Les particules d'encre en dispersion sont alors spares des fibres par flottation. L'opration de dsencrage par flottation se droule selon les principes suivants : insufflation d'air dans la pte d'arrive sous forme de bulles fines; fixation des particules d'encre sur les bulles la surface grce des produits chimiques; cumage de la mousse charge d'encre en surface. Selon la taille de la cellule et sa conception, on peut avoir plusieurs cellules en srie pour obtenir un temps de sjour appropri pour assurer l'limination de l'encre. De manire rduire les pertes de fibres, la mousse des cellules primaires est souvent traite "en cascade" avec celle des cellules secondaires. La mousse et les rejets d'encre sont goutts sparment dans une centrifugeuse ou un dispositif du type presse grillage mtallique jusqu' l'obtention d'une teneur de 50 % en DS. Les boues de dsencrage sont incinres ou envoyes la dcharge. La pte ainsi dsencre est paissie, et quelquefois lave dans des presses bande, des paississeurs ( disque), des presses vis et des laveurs. Aprs ces tapes de nettoyage, il se peut que la pte contienne encore des impurets rsiduelles, telles que des rsidus de particules d'encre d'impression, de cire ou de matires adhsives, provenant par exemple de colles fusion etc. Ces impurets peuvent faire l'objet d'une dispersion avec une finesse telle que les particules sont invisibles l'il nu. Avant cette dispersion, la teneur en solides secs de la pte doit tre porte d'environ 5 - 12 % 25 - 30 % car la dispersion requiert des forces de friction leves et des tempratures de l'ordre de 95 C ou plus. Les dispositifs de dispersion proprement dits sont semblables aux raffineurs dcrits dans la section 4.1.2. Aprs la dispersion, la pte est de nouveau dilue. La suite des oprations peut varier d'une usine l'autre et certaines tapes peuvent tre rptes plusieurs fois. La figure 5.3 illustre un exemple d'installation de dsencrage par flottation des RFC en vue de la fabrication de papier journal.

Dsencrage par lavage (en option) Le dsencrage par flottation convient pour les particules d'une taille de 5 100 m. Les particules d'encre d'une taille infrieure cette taille optimale pour le dsencrage par flottation peuvent tre limines par lavage. Outre les encres, les charges et les particules fines sont galement limines au lavage. Celui-ci est souvent excut en plusieurs tapes avec de l'eau contre-courant, c'est--dire que le filtrat de la seconde tape sert diluer la pte dans le stade prliminaire. Les papiers couchs sont particulirement sensibles aux impurets et exigent des ptes trs propres. C'est pourquoi une installation moderne de dsencrage en vue de la fabrication de papier LWC comporte souvent les deux types de dsencrage, par flottation et par lavage, car ils sont complmentaires. Pour les papiers usage sanitaire et domestique ou pour les ptes dsencres marchandes, le circuit devra toujours inclure une phase de lavage conformment aux indications de la figure 5.4.

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Blanchiment (en option) Avant d'arriver dans la tour de stockage, la pte est souvent blanchie l'aide de produits chimiques. On utilise gnralement pour cela du peroxyde d'hydrogne (P), de l'hydrosulfite (Y) ou de l'acide sulfonique formamide (FAS). Ces produits chimiques sont ajouts directement dans le dispositif de dispersion pour conserver ou amliorer le degr de blancheur. La raction proprement dite a lieu dans une tour de blanchiment garantissant un temps de sjour suffisant. L'amlioration ventuelle de la blancheur dpend de la matire premire et du prtraitement de la pte. Le blanchiment par le peroxyde d'hydrogne se fait en prsence de NaOH, de silicate de sodium et quelquefois d'agents de chlation. Pour les papiers sans bois rcuprs, on peut utiliser les produits chimiques de blanchiment dits traditionnels que sont l'oxygne et l'ozone. Finalement, la pte est pompe dans les cuviers de stockage ou de mlange. Ces cuviers servent de rservoir tampon entre la prparation de la pte et la machine papier proprement dite, pour assurer une meilleure continuit du processus. Dans les cuviers de mlange, on ajoute les adjuvants ncessaires et l'on rgle la consistance de la pte pour faciliter la formation de la feuille sur la machine papier.

Traitement de l'eau de process On peut clarifier l'eau de process dans une unit de micro-flottation, ce qui permet de la recycler ensuite dans le process. Cette unit de micro-flottation donne une boue qui est paissie et envoye la dcharge ou incinre. Dans le cas d'un dsencrage par lavage, on peut rduire la consommation totale d'eau en recyclant aussi l'eau de lavage. Il faut liminer les solides du filtrat dans une unit de flottation spare.

Epuration finale et gouttage La pte liquide trs dilue passe ensuite par diffrents types dpurateurs fins avant d'arriver la machine papier. On peut utiliser des filtres disque et des presses vis pour l'gouttage / l'paississement de manire atteindre la consistance requise mais aussi pour assurer la sparation des circuits d'eau blanche.

Gestion des refus et des boues Le traitement des papiers de rcupration produit des quantits variables de diverses sortes de rejets et de boues qui doivent tre grs. Ceux-ci sont traits dans le circuit de traitement des boues et des rejets. Il est possible de rduire la quantit de rsidus envoyer la dcharge si l'on recueille, pour les traiter ensemble, les mmes types de dchets. La rcupration des fibres contribue aussi rduire la quantit de dchets.

5.1.1 Exemples de chanes de traitement des papiers de rcupration Selon les caractristiques demandes, les produits papetiers requirent des ptes de FCR prsentant des niveaux de puret et de blancheur diffrents, et les chanes de traitement varient en consquence. Par exemple, pour de nombreuses sortes, le dsencrage n'est pas ncessaire. Au contraire, les machines papier grande vitesse, les papiers minces ou les qualits o le degr de blancheur joue un rle important ncessitent un processus trs efficace en plusieurs tapes. Le degr de sophistication de l'ensemble du processus dpend de la matire premire et du type de papier fabriquer. On ne peut donc pas dcrire raisonnablement "un systme type" de traitement des FCR. Nous dcrivons ci-aprs plus en dtail, l'aide d'exemples, les principales chanes de traitement des papiers de rcupration que l'on peut identifier :

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pour les papiers d'emballage et le papier pour ondul et papier couverture pour le papier journal et les papiers d'impression-criture pour les papiers LWC/SC et les papiers d'impression-criture de qualit suprieure pour les papiers usage sanitaire et domestique et la pte dsencre marchande (DIP).

Les chanes de traitement des papiers rcuprs peuvent diffrer au niveau des types de FCR utiliss et ils peuvent avoir des impacts diffrents sur l'environnement en ce qui concerne les besoins en nergie et en eau, les effluents et les dchets.

5.1.1.1 Papier et cartons d'emballage Pour les papiers couverture et papiers pour ondul, on n'a recours qu' lpurateur mcanique. Le diagramme ci-aprs illustre une chane de traitement pour du papier couverture base de fibres recycles. Il existe des systmes complexes deux boucles (figure 5.2) et des systmes plus conomiques une seule boucle. Le circuit deux boucles permet de contrler plus facilement le processus, ce qui se traduit par un meilleur rendement de la machine papier, et il fonctionne avec une phase de tamisage en tte de machine, simplement comme mesure de prcaution (fonction de surveillance). Les rejets grossiers sont spars et la taille des agglomrats de fibres (flocons) est calibre pralablement. Suit un circuit d'puration et un classage pour liminer les particules lourdes (par exemple du sable), les composants indsirables plats, les matires adhsives, le sable fin, et le circuit aboutit un dpastillage de la pte qui prsente alors une bonne homognit. Certaines usines fonctionnent avec des boucles d'eau entirement fermes pour les circuits des papiers couverture et cannelure. La circulation de l'eau en circuit ferm fonctionne de faon satisfaisante du point de vue de la gestion de l'installation et de la bonne qualit des produits, condition qu'environ 3 4 m3 d'eau de process par tonne de pte produits soient traits dans une installation d'puration biologique intgre (voir section 5.3.4).

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Pulping system

HC (+MC) cleaner

Coarse screening Loop 1 HW-cleaner Reject system

Fractionating Top liner Back liner Fine screening Thickening (disc filter) Stock preparation Thickening (disc filter)

Approach system / PM Refining Screening (#) Reject fractioning Loop 2 Screening (#) Save all (DAF) WW2 Paper Machine WW1 = Optional

Figure 5.2 - Exemple d'un concept global d'installation pour papier couverture (circuit deux boucles). HC + LC = purateurs haute et faible consistance; HW = particules lourdes; DAF = flottation par injection d'air dissous; # = tamis fente. Le traitement des papiers de rcupration tend s'uniformiser pour les diffrentes sortes de papier d'emballage. Le carton pour botes pliantes "haut de gamme" a tendance tre plus exigeant en matire d'quipement industriel, la fabrication de papier couverture est gnralement plus exigeante que celle du papier pour ondul. 5.1.1.2 Papier journal et papier d'impression-criture simple Le circuit reprsent dans la figure 5.3 illustre un exemple possible de conception d'une installation pour du papier journal. La matire premire utilise est une pte dsencre type, compose pour moiti de papiers journaux et pour moiti de magazines. Ce systme se caractrise par une flottation et un blanchiment en deux tapes combines avec une dispersion intermdiaire. Pour le papier journal de qualit suprieure devant satisfaire des critres levs de blancheur, l'paississement peut tre suivi d'une tape de rduction l'hydrosulfite. Pour fabriquer des papiers usage graphique partir de papiers rcuprs, la conception du circuit d'eau et l'puration de l'eau jouent un rle particulirement important.

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Pulping system Rejects HC(+MC) cleaner system Reject system

Coarse screening, hole

Water

Flotation I

Sludge Sludge treatment Water

HW-cleaner DAF 3 Fine screening # Thickening I (Disc filter + press)

Loop I

Loop II

Dispersion

Oxidative Bleaching

Flotation II

Thickening II (Disc filter) WW

DAF 2

Reductive Bleaching PM Loop HW-cleaner

Screening #

Paper Machine

WW

DAF 1

Figure 5.3 - Exemple d'un concept global d'installation pour papier journal. Il existe aussi d'autres mthodes pour concevoir des chanes de papier journal. LC = faible consistance; MC = consistance moyenne; HC = haute consistance; HW = particules lourdes; DAF = flottation par injection d'air dissous; blanchiment oxydant (au peroxyde) : pour augmenter le niveau de blancheur de la pte; blanchiment rducteur (hydrosulfite, FAS) : pour enlever la couleur.

Il est essentiel de prvoir une sparation systmatique entre chaque circuit d'eau, base sur le principe du contre-courant. Les chanes de dsencrage peuvent suivre diffrentes configurations et il peut y avoir deux, trois ou, dans certains cas, quatre boucles. Un circuit deux boucles pour la prparation de la pte avec une boucle distincte pour la machine papier est illustr ci-dessus. L'puration interne des circuits d'eau qui sont spars par des phases d'paississement se fait par flottation avec injection d'air dissous (DAF), de manire limiter les charges de substances collodales et anioniques dans l'eau de process et maintenir les particules fines et les cendres un niveau matris dans les boucles d'eau de process. Les boues de la chane de production et des units de flottation sont envoyes vers l'installation de traitement des boues. Les rejets grossiers obtenus par sparation dans la chane de production sont paissis dans le circuit des rejets. La prparation de pte dans des circuits deux boucles donne un degr de blancheur d'environ 63 % ISO (grce au blanchiment rducteur), des teneurs faibles en impurets (grce la flottation II), une teneur en cendre de l'ordre de 10 12 % (grce la flottation II) et une faible quantit de stickies (grce au classage supplmentaire fentes). Dans des systmes une boucle, savoir sans flottation secondaire, on obtient un degr de blancheur infrieur (environ 59 % ISO en l'absence de blanchiment rducteur), un taux plus lev de contaminants (en l'absence de flottation secondaire) et une quantit de cendre galement plus leve (dans une fourchette de 14 15 % vu l'absence de flottation secondaire).

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Les fibres de rcupration sont galement utilises pour la fabrication de papiers d'impression-criture. Le principe de la flottation est semblable celui dcrit dans la figure 5.3 pour le papier journal. Comme matire premire, on utilise une proportion pratiquement constante (50 / 50) de papier journal et de papier de presse magazine.

5.1.1.3 Papier LWC/SC Lorsqu'on traite des papiers mnagers rcuprs pour en faire de la pte dsencre destine la fabrication de papiers usage graphique avec bois de qualit suprieure, tels que des papiers LWC et SC, il faut rpondre des exigences prcises. Celles-ci englobent notamment un faible niveau de substances indsirables, une haute qualit de surface ( savoir exempte de bchettes et de paquets de fibres pour garantir une surface lisse) et des critres rigoureux concernant l'aspect optique (par exemple degr de blancheur, puret) du produit fini. Les matires premires sont des journaux et des papiers de presse magazine de rcupration. L'un des principaux critres du traitement est d'avoir une qualit constante. Par consquent, les phases dpuration, classage et cyclonage sont particulirement importantes. Compte tenu des exigences (lies l'aspect optique) respecter en matire de blancheur et de puret, il faut prvoir une flottation en deux tapes et une opration de blanchiment. L'installation pourrait ressembler celle prsente pour le papier journal dans la figure 5.3. Le problme des matires indsirables (contaminants collodaux et anioniques), susceptibles de perturber le dlicat mcanisme de rtention sur la machine papier, est rsolu grce une conception approprie des circuits dans la prparation de la pte. Ce systme comporte des boucles d'eau clairement dlimites, dont la premire est normalement alcaline et s'tend du pulpeur jusqu' l'paississeur prcdant la dispersion. La seconde boucle se termine l'paississeur avant le blanchiment secondaire. Des phases d'paississement avec une sparation rigoureuse des boucles d'eau garantissent une rduction des polluants