La fabrication de la bière est un processus de production très gourmand en eau. Des eaux usées sont générées lors du brassage, de la filtration du moût, de la fermentation, du nettoyage des équipements, du remplissage et du conditionnement. Ces eaux usées peuvent contenir des sucres, des protéines, de la levure, des résidus de bière, des matières en suspension et des produits de nettoyage. Si elles sont rejetées sans traitement approprié, elles peuvent avoir un impact négatif sur le milieu aquatique.
Un système de traitement des eaux usées de brasserie bien conçu aide les brasseries à se conformer aux réglementations environnementales locales, à réduire les coûts liés au traitement des eaux usées et à optimiser l'utilisation des ressources en eau. Que vous exploitiez une petite brasserie artisanale ou une grande brasserie commerciale, il convient de choisir la solution de traitement adaptée en fonction de la capacité de production, de la qualité des eaux usées, du volume des eaux usées et des normes de rejet applicables.
Principales sources d'eaux usées des brasseries
Les eaux usées des brasseries proviennent principalement des opérations de brassage, du nettoyage des équipements, des systèmes de refroidissement et des installations annexes. Ces différentes sources génèrent des eaux usées présentant des caractéristiques variées.
Eaux usées issues du processus de brassage
Ces eaux usées sont principalement produites lors du brassage, de la filtration du moût et de la fermentation. Elles peuvent contenir des résidus de moût, des sucres, des protéines et de la levure, ce qui peut augmenter la demande chimique en oxygène (DCO) et la demande biochimique en oxygène sur cinq jours (DBO₅).
Eaux usées issues du nettoyage CIP et du rinçage des équipements
Les eaux usées issues du nettoyage des équipements de la salle de brassage, des cuves de fermentation, des cuves de stockage de la bière, des canalisations et des équipements de mise en bouteille peuvent contenir des résidus organiques, des agents nettoyants acides ou alcalins, ainsi que d'autres produits chimiques. Leur pH et les concentrations en polluants peuvent varier en fonction des procédures de nettoyage utilisées.
Évacuations du système de refroidissement et des systèmes auxiliaires
Il s'agit notamment des eaux de vidange du système de refroidissement, des eaux de purge des tours de refroidissement et des eaux usées provenant d'autres équipements auxiliaires. L'eau de refroidissement non contaminée peut être récupérée et réutilisée lorsque les conditions le permettent, tandis que les autres rejets doivent être gérés en fonction de leur qualité.
Filtration, conditionnement et eaux usées domestiques
Le lavage à contre-courant des équipements de filtration, le lavage des bouteilles et des canettes, ainsi que le rinçage des équipements de remplissage peuvent générer des eaux usées contenant de la levure, des résidus de bière et des matières en suspension. Les eaux usées provenant des installations sanitaires, du nettoyage des sols et de la purge des chaudières peuvent également nécessiter une gestion appropriée.
Le tri et la collecte sélective des eaux usées à la source contribuent à réduire la charge polluante qui pénètre dans le réseau d'assainissement et allègent la charge pesant sur les processus de traitement en aval.
Pourquoi les eaux usées des brasseries nécessitent-elles un traitement spécifique ?
Les eaux usées des brasseries se caractérisent par une teneur en matières organiques relativement élevée et par d'importantes fluctuations de la qualité de l'eau. Les principaux défis liés à leur traitement sont les suivants :
Concentration élevée en matière organique : le moût, les sucres, les résidus de bière et la levure augmentent la DCO et la DBO₅. Si elles sont rejetées sans traitement approprié, ces eaux usées peuvent épuiser l'oxygène dissous dans les cours d'eau récepteurs.
Teneur élevée en matières en suspension : les drêches, les résidus de houblon et la levure peuvent augmenter la concentration en matières en suspension et nuire à l'efficacité des traitements en aval.
Fluctuations du pH et de la température : eaux usées acides et alcalines provenant de Nettoyage CIP, tout comme l'eau de rinçage chaude, peuvent nuire à la stabilité des systèmes de traitement biologique.
Volumes variables d'eaux usées : les rejets issus du brassage, de la filtration, du remplissage et du nettoyage des équipements ont lieu à des moments différents, ce qui entraîne des fluctuations du débit et de la concentration en polluants.
Par conséquent, un système de traitement des eaux usées d'une brasserie doit assurer une régulation adéquate du débit et de la qualité de l'eau. Le procédé de traitement doit être choisi en fonction des caractéristiques réelles des eaux usées et des exigences en matière de rejet.
Procédés courants de traitement des eaux usées des brasseries
Les eaux usées des brasseries sont généralement traitées à l'aide d'une combinaison de procédés physiques, chimiques et biologiques. La configuration spécifique du traitement dépend de la qualité des eaux entrantes, de la capacité de traitement, de l'espace disponible et des exigences en matière de rejet ou de réutilisation.
Prétraitement : élimination des matières solides et uniformisation de la qualité des eaux usées
Le prétraitement permet d'éliminer les grosses particules solides, de réduire la charge en matières en suspension et d'équilibrer le débit et la qualité des eaux usées. Parmi les équipements et mesures couramment utilisés, on peut citer les grilles à barres, les dispositifs de criblage, les bassins de sédimentation, les systèmes de flottation à air dissous (DAF), les bassins d'égalisation et les systèmes de régulation du pH.
Au stade de la production, les drêches, les déchets de levure et le moût résiduel doivent être séparés et récupérés dans la mesure du possible afin d'éviter que des déchets organiques à forte concentration ne pénètrent dans le réseau d'assainissement.
Traitement anaérobie : réduction des charges organiques élevées
Pour les eaux usées présentant une forte concentration en matières organiques, les technologies de traitement anaérobie, telles que le procédé UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), peuvent s'avérer adaptées, en fonction des conditions d'exploitation réelles.
Ce procédé utilise des micro-organismes pour décomposer la matière organique, réduire la charge pesant sur les installations de traitement en aval et produire du biogaz qui peut, dans des conditions appropriées, être récupéré à des fins énergétiques.
Toutefois, les effluents issus du traitement anaérobie nécessitent généralement un traitement complémentaire pour respecter les normes applicables en matière de rejet ou de réutilisation de l'eau.
Traitement aérobie : élimination plus poussée des polluants organiques
Le traitement aérobie utilise des micro-organismes pour décomposer davantage les matières organiques présentes dans les eaux usées, ce qui permet de réduire la DCO et la DBO₅. Parmi les procédés courants, on peut citer le procédé des boues activées, l'oxydation biologique par contact et les réacteurs séquentiels discontinus (SBR).
Le choix d'un procédé de traitement aérobie doit tenir compte de l'efficacité du traitement, de l'espace nécessaire, de la consommation d'énergie, des besoins en entretien et de la gestion des boues.
Traitement avancé : respect des exigences en matière de rejet ou de réutilisation
Si les effluents issus du traitement biologique ne respectent pas les normes de qualité de l'eau requises, un traitement supplémentaire peut s'avérer nécessaire. En fonction de l'utilisation prévue, les options possibles comprennent la filtration, le traitement par membrane, le traitement au charbon actif et la désinfection.
La configuration finale dépend de la réglementation locale en matière de rejets et de l'utilisation prévue de l'eau recyclée.
Gestion des boues et des résidus solides
Les boues, les écumes et autres résidus solides générés lors du traitement des eaux usées doivent être collectés, déshydratés et éliminés conformément à la réglementation en vigueur, en fonction de leurs caractéristiques.
L'amélioration du tri à la source peut également réduire la quantité de déchets solides qui pénètrent dans le réseau d'assainissement, ce qui contribue à diminuer les coûts de traitement.
Comment choisir la solution adaptée pour le traitement des eaux usées des brasseries
En fonction des conditions de déversement, de la capacité de production et du budget d'investissement, les brasseries peuvent envisager les trois options suivantes.
Prétraitement suivi d'un rejet dans le réseau d'assainissement municipal
Si la réglementation locale autorise le raccordement au réseau d'assainissement municipal et si les eaux usées répondent aux exigences applicables en matière d'acceptation des rejets, des mesures de prétraitement telles que la séparation des matières solides, l'ajustement du pH et l'égalisation du débit peuvent s'avérer suffisantes avant le rejet.
Cette option nécessite généralement un investissement initial moins important. Toutefois, les brasseries doivent vérifier les normes locales en matière de raccordement au réseau d'assainissement, les redevances liées au traitement des eaux usées ainsi que les autres exigences réglementaires applicables.
Installation d'un système de traitement des eaux usées sur site
Les brasseries générant d'importants volumes d'eaux usées, soumises à des exigences plus strictes en matière de rejet ou disposant d'un accès limité à un réseau d'assainissement municipal adapté peuvent être amenées à installer un système autonome de traitement des eaux usées sur site.
En fonction des caractéristiques des eaux usées et des objectifs de traitement, le système peut associer des unités de prétraitement, de traitement anaérobie, de traitement aérobie et de traitement avancé.
Cette option nécessite d'examiner attentivement les investissements en équipement, la consommation d'énergie, l'entretien, l'élimination des boues et les autres coûts d'exploitation à long terme.
Tri, récupération et réutilisation des eaux usées
Une gestion efficace de l'eau permet de réduire la consommation d'eau douce et les rejets d'eaux usées. Parmi les mesures couramment mises en œuvre, on peut citer :
Récupération de l'eau chaude issue du refroidissement : récupérer l'eau chaude produite lors du refroidissement du moût afin de l'utiliser dans les étapes de production suivantes.
Réutilisation de l'eau de rinçage CIP : réutiliser l'eau de rinçage final qui s'y prête pour le rinçage préliminaire lors des cycles de nettoyage suivants.
Recyclage de l'eau de refroidissement : réutiliser l'eau de refroidissement lorsque sa qualité répond aux exigences de l'application prévue.
Récupération des sous-produits de la production : Collecter séparément les drêches de levure, les drêches de malt et les résidus de bière afin de réduire la quantité de matière organique rejetée dans le réseau d'assainissement.
Les systèmes de réutilisation de l'eau doivent être conçus en fonction de la qualité de l'eau, des exigences du procédé et des normes d'hygiène. Les eaux usées non traitées ne doivent pas être utilisées directement dans des procédés où elles risquent d'entrer en contact avec le produit.
Comment réduire la production d'eaux usées dans une brasserie
En plus d'installer un système de traitement des eaux usées, l'optimisation des pratiques quotidiennes de production et de gestion de l'eau peut contribuer à réduire la consommation d'eau et les charges liées au traitement des eaux usées.
Optimiser les procédures de nettoyage CIP
Définir des séquences de nettoyage, des durées et des volumes d'eau adaptés en fonction des équipements et du processus de production. Récupérer et réutiliser l'eau de nettoyage appropriée tout en évitant les rinçages répétés inutiles.
Réduire les pertes de matières premières et de bière
Avant de nettoyer le matériel et les sols, récupérez autant que possible les drêches, la levure et les résidus de bière. Cela permet d'éviter que des matières organiques très concentrées ne se retrouvent dans le réseau d'assainissement.
Améliorer le tri des eaux usées
Dans la mesure du possible, triez les eaux usées organiques à forte concentration, l'eau de refroidissement relativement propre et les eaux usées contenant des produits chimiques de nettoyage. Cela facilite la récupération et le traitement ciblé, tout en les rendant plus efficaces.
Renforcer la surveillance de la qualité de l'eau et l'entretien des équipements
Enregistrez régulièrement la consommation d'eau et les volumes d'eaux usées rejetés tout au long des processus de production. Inspectez les canalisations, les vannes et les équipements afin de détecter d'éventuelles fuites, et remédiez rapidement à toute consommation d'eau anormale.
En mettant en œuvre ces mesures, les brasseries peuvent optimiser l'utilisation de leurs ressources en eau, réduire la charge sur les stations d'épuration et diminuer leurs coûts d'exploitation à long terme.
Le traitement des eaux usées des brasseries nécessite une planification globale tenant compte de la capacité de production, des caractéristiques des eaux usées, des normes de rejet et des coûts d'exploitation. Un système de traitement type comprend un prétraitement et un traitement biologique, auxquels s'ajoutent, si nécessaire, des unités de traitement avancées.
Parallèlement, l'optimisation des procédures de nettoyage CIP, la réduction des pertes de matières premières et de bière, la séparation des flux d'eaux usées et la récupération des ressources en eau exploitables peuvent permettre de réduire encore davantage la production d'eaux usées et les charges de traitement.
En intégrant le traitement des eaux usées à la gestion quotidienne de la production, les brasseries peuvent mieux répondre aux exigences environnementales, optimiser l'utilisation des ressources en eau et mettre en place une production plus économique, plus respectueuse de l'environnement et plus durable.
