Les eaux usées issues du raffinage du sucre constituent un type typique d’eaux usées organiques à forte concentration, caractérisées par un volume de production important, des concentrations élevées de DCO (demande chimique en oxygène) et de DBO₅ (demande biochimique en oxygène), une bonne biodégradabilité et une couleur intense. Leur traitement repose généralement sur une combinaison de plusieurs étapes afin d'obtenir une épuration efficace et stable. Le flux de traitement classique peut être divisé en trois étapes : le prétraitement, le traitement biologique (anaérobie + aérobie) et le traitement avancé.
1. Étape de prétraitement : elle a pour objectif d'éliminer les grosses matières en suspension et de réguler la qualité et le débit de l'eau, afin de créer des conditions stables pour le traitement biologique ultérieur.
1.1 Filtre à barres : élimine les grosses particules solides telles que la bagasse et les fibres afin d'éviter le colmatage des canalisations et des équipements.
1.2 Bassin de régulation : il homogénéise et stabilise la qualité et le débit de l'eau, atténuant ainsi les fluctuations de ces paramètres ; le temps de séjour est généralement compris entre 6 et 12 heures.
1.3 Sédimentation/Coagulation Sédimentation : élimine la vase et les matières en suspension et réduit la turbidité par sédimentation naturelle ou par l'ajout de floculants.
2. Étape de traitement biologique (composante essentielle) : cette étape fait appel à des micro-organismes pour dégrader la matière organique, en recourant souvent à un procédé combiné anaérobie-aérobie afin de trouver un équilibre entre efficacité et consommation d'énergie.
2.1 Traitement anaérobie : adapté aux eaux usées organiques à forte concentration, cette étape décompose les grosses molécules organiques en méthane et en dioxyde de carbone, réduisant ainsi la charge en DCO tout en produisant simultanément du biogaz recyclable. Les procédés courants comprennent : le réacteur anaérobie à lit de boues à flux ascendant (UASB), le réacteur anaérobie à déflecteurs (ABR) et les cuves d'hydrolyse-acidification (pour améliorer la biodégradabilité). Le traitement anaérobie permet d’atteindre des taux d’élimination de la DCO supérieurs à 80%, avec une faible production de boues et une faible consommation d’énergie.
2.2 Traitement aérobie : cette étape permet de dégrader davantage les matières organiques à petites molécules présentes dans l'effluent anaérobie, garantissant ainsi que la qualité de l'effluent respecte les normes. Les procédés courants comprennent : l’oxydation biologique par contact (haute résistance aux charges de choc, effluent stable), les procédés à boues activées (tels que le SBR) et les procédés combinés biofilm-boues activées. Le traitement aérobie permet d’atteindre des taux d’élimination de la DBO supérieurs à 90%, mais la consommation d’énergie est plus élevée.
3. Étape de traitement avancé (facultative, pour le renforcement des normes ou la réutilisation) : un traitement avancé est nécessaire lorsque les effluents doivent respecter des normes plus strictes ou être réutilisés.
3.1 Coagulation et sédimentation : l'ajout de coagulants (tels que le PAC ou le PAM) permet d'éliminer les colloïdes et les pigments résiduels.
3.2 Filtration : la filtration sur sable, la filtration sur charbon actif, etc., permettent d'éliminer les fines particules en suspension et les matières organiques résiduelles.
3.3 Adsorption : L'adsorption sur charbon actif permet de décolorer efficacement l'eau et d'éliminer les traces de matières organiques réfractaires.
3.4 Désinfection : La désinfection par rayonnement ultraviolet, par ozone ou par hypochlorite de sodium élimine les micro-organismes pathogènes et convient au traitement des eaux recyclées.
