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I.METHODES DE TRAITEMENT DES EFFLUENTSGAZEUX Les grandes catégories d'options d

I.METHODES DE TRAITEMENT DES EFFLUENTSGAZEUX Les grandes catégories d'options de traitement gazeux sont, une fois les gaz pompés et collectés, les suivantes: • les méthodes d’extraction non destructives : adsorption sur charbon, absorption, condensation. • les méthodes destructives : biotraitement (biofiltre, biolaveur, biopercolateur), incinérateurs, oxydation catalytique, brûlage à la torche, réduction thermique, photo- oxydation, recyclage et traitement. I.1.Adsorption Cette technologie de dépollution consiste à piéger les polluants gazeux par adsorption sur un matériau poreux, le plus souvent du charbon actif. Dans la pratique, l'adsorption est réalisée en dynamique : le flux de gaz à traiter traverse une colonne d'adsorbant dans laquelle s'établit un front d'adsorption. La phase d'adsorption s'arrête lorsque le matériau est saturé et que le polluant n'est plus retenu en quantité suffisante. I.1.1.Les différentes configurations d'adsorption On distingue différents types de mise en œuvre : a)Adsorption en litsfixe Le nombre de lits dépend du débit à traiter. On alterne dans ce cas les phases d'adsorption et de désorption. Dans la configuration un lit la phase de désorption se produit après la phase d'adsorption une fois que le charbon actif est saturé. Dans la configuration multi lits, un ou des lits sont en phase adsorption pendant que le ou les autres sont en phase de désorption. b) Adsorption en lit fluidisé Le lit est constitué d'une couche de charbon actif maintenu en état de fluidisation et alimenté en permanence par un élévateur. L'adsorption et la désorption sont réalisées en continu sur la même installation. I.1.2.Les principaux matériaux adsorbants Lesprincipauxmatériauxadsorbantssont:  les charbons actifs, à base de bois ou de noix de coco, qui sont les adsorbants les plus couramment utilisés et depuis très longtemps pour le traitement des COV, en raison de leuraffinité particulière pour les moléculesorganiques,  leszéolithes : ont des adsorbants de squelette cristallin alumino-silicaté tridimensionnel constitué de tétraèdres SiO4 et AlO4  le gel desilice,  les adsorbants synthétiques (résines) I.2. Absorption Il s’agit de procéder à un lavage des gaz afin de transférer les polluants de la phase gazeuse à la phase liquide. Le transfert de matière est réalisé au sein de réacteurs gaz-liquide dans lesquels les deux phases sont mises en contact. I.2.1.Les différents liquides de lavage L’eau est largement utilisée en tant que solution de lavage lorsque les composés à éliminer sont solubles ou dissociables dans l’eau, comme par exemple pour éliminer l’ammoniac, les amines, les alcools… Cependant, l’absorption à l’eau seule nécessite une très grande quantité de liquide ; c’est pourquoi un réactif chimique est très souvent ajouté afin d’éliminer les composés odorants et par conséquent d’améliorer le transfert dematière a)Solutions avec réactifchimique Les réactions chimiques permettant l’élimination des composés peuvent être de deux types suivant la nature des polluants : b) Réaction acide/base L’accélération du transfert vers la phase liquide des polluants est basée, dans un premier temps, sur leur propriété acide ou basique. En effet, les composés soufrés tels que H2S ont un caractère acide : l’ajout de soude dans le liquide de lavage entraîne la dissociation du polluant, d’où une augmentation du transfert. Les composés azotés, tels que l’ammoniac ont un caractère basique : un lavage à l’acide est alors préconisé. c) Réactionsd’oxydation L’utilisation d’une solution oxydante va également permettre la régénération en continu de la solution de lavage par oxydation des polluants. Les oxydants les plus fréquemment rencontrés en désodorisation de gaz sont l’hypochlorite de sodium (eau de javel), l’eau ozonée, le permanganate de potassium et l’eau oxygénée. Il faut noter que l'hypochlorite de sodium dans la solution de lavage présente l'inconvénient de former, avec certains COV, des composés organo-chloré. I.2.2.Les différentes configurations a)Colonne à garnissage Une colonne à garnissage est constituée des éléments suivants :  une grille support de garnissage permettant de supporter le poids du garnissage etduliquideretenu sur ce dernier et assurant une distribution des liquides en bas decolonne.  une entrée de gaz.  un système de distribution du liquide, avec redistribution s’il y alieu.  un dévésiculeur pour l’élimination des gouttes de liquides qui pourraient être entraînées par legaz. Le fonctionnement est généralement à contre-courant : le gaz est ascendant et le liquide de lavage s’écoule par gravité sur le garnissage. Le choix du garnissage, élément essentiel de ce type de contacteur, est dicté par la surface de contact offerte entre le gaz et le liquide utilisé, le calcul des pertes de charge et son prix. Les garnissages peuvent être de formes variées (anneaux, selles…), de matériaux différents (céramique, verre, métal…) et être rangés ou disposés en vrac. I.3.Condensation Cette technique est couramment utilisée pour traiter les effluents gazeux chauds (notamment ceux issus de traitements thermiques). La condensation des polluants gazeux peut être réalisée en diminuant la température des gaz (à une pression constante) via des échangeurs thermiques ou/et en augmentant la pression des gaz. Les polluants sont alors récupérés sous forme liquide ettraités. I.3.1.Les différentes sources defroid Selon les domaines de température à atteindre, les différentes sources de froid utilisées peuvent être :  l’eau ou l’air à des températures opératoires de 10 à 20° C, lorsque l’effluent à traiter présente une température élevée(pré-refroidissement),  l’eau saline ou autre fluide peu frigoporteur. Dans ce cas, la condensation peut êtreprécédée d’une compression à un ou plusieurs étages, qui permet de réduire de manière assez conséquente le niveau de température àatteindre,  la réfrigération mécanique qui permet l’obtention de températures comprises entre 0à - 30 C,  les fluides cryogéniques, essentiellement l’azote liquide mais également le dioxyde de carbone liquide, qui permettent d’atteindre des températures jusqu’à–140°C. I.3.2.Les différentes configurations a) Condenseur à contactdirect Danscetypedecondenseur,lefluidederefroidissementestmis en contact directement avecl’effluent gazeux. Le fluide de refroidissement s’écoule par gravité sous forme de gouttelettes (pulvérisation) ou de film (contacteur gaz-liquide à garnissage ou à plateaux). Le fluide utilisé est souvent le condensat du mélange à traiter ou de l’azote liquide. Le principal avantage de cette condensation directe est de limiter les risques de bouchage dus au givrage, car les particules solides sont entraînées danslaphaseliquide. b) Condenseur à contactindirect Ces condenseurs sont parmi les plus couramment utilisés. Ils sont constitués d’une paroi d’échange séparant les deux fluides et au travers de laquelle le flux de chaleur est transmis par conduction.Lestypesd’échangeursutiliséssonttrèsvariés:àplaques,tubu- laires ou àspirales. c) Condenseur à contact indirect avec fluide caloporteurintermédiaire Ce type d’échangeur est surtout utilisé lorsque l’azote liquide est la source defroid.Un fluide caloporteur est refroidi dans un échangeurvaporisant l’azote liquide, puis il est transféré vers le condenseur. L’adjonction de ce fluide intermédiaire permet d’assurer une température plus uniforme dans lecondenseur I.4.Procédés d’oxydation thermique L’oxydation thermique classique (incinération) est une technologie qui consiste à éliminer les composés organiques combustibles via une réaction à haute température en présence d’oxygène. Lorsque la réaction est complète, les produits de la dégradation sont le CO2 et l’H2O.Les températures d’opération sont le plus souvent de l’ordre de 650à 1400 °C et le temps de résidence est de l’ordre de 1s de faibles concentrations en composés organiques. I.4.1.Installations a) L’oxydation thermiquerécupérative Le procédé consiste à porter les effluents, par chauffage direct grâce à un brûleur, à une température supérieure à 750 °C. À cettetempérature,unegrandepartdescomposésorganiqueest détruite par auto-combustion. Dans cette configuration, les gaz à traiter sont préchauffés au sein d’un échangeur primaire par les gaz traités. Un échangeur secondaire peut donc être prévu afin de récupérer une partie de l’énergie deces gaz par l’intermédiaire d’un fluide auxiliaire. b) L’oxydation thermiquerégénérative De même que pour l’oxydation thermique récupérative, la tem- pérature d’oxydation est supérieure à 750 °C. La différence se situeauniveaudusystèmederécupérationdechaleur.Cetépu- rateurest constitué de plusieurs lits destinés au préchauffage des effluents par échange thermique sur garnissage de céramique. L’air pollué arrive dans le premier lit (chaud) et s’échauffe aux alentours de 770 °C. Dans la chambre de combustion, le brûleur fournit l’appoint thermique si nécessaire. L’air épuré est ensuite évacuéautraversdudeuxièmelit(froid).Unéchangedechaleur du gaz chaud vers la céramique a alors lieu. Le fonctionnement de l’épurateur peut se faire en continu par l’utilisation cyclique deslits. c) L’oxydation catalytiquerécupérative Leprincipeestlemêmequepourl’oxydationthermique récupérative mais l’ajout d’un catalyseur au niveau de la chambre de combustion permet d’opérer à une température plus faible, de l’ordre de 200 à 500 °C. Le système nécessite donc moins d’apporténergétique. d) L’oxydation catalytiquerégénérative Leprincipeestlemêmequepourl’oxydationthermique régénérative mais l’addition d’un catalyseur permet au système d’être autothermeavec de très faibles concentrations depolluants. I.5.Traitement biologique L’oxydation biologique correspond à la dégradation des polluants gazeux par des micro- organismes. Ces micro-organismes, le plus souvent des bactéries, mais aussi des champignons, moisissures, levures ou algues microscopiques, utilisent lespolluants pour leur propre biosynthèse (anabolisme) et comme source d’énergie (catabolisme). Par exemple,lescomposésorganiquesserontutiliséscommesourcedecarbone,enprésence d’oxygène.L’oxydationcomplèted’unsubstratcarbonéorganiqueconduitàlaformationde biomasseetdecomposésminéraux(CO2etH2O). La dégradation s’effectue donc en deux étapes : absorption du polluantdanslaphaseaqueusepuisoxydation. I.5.1.Les conditionsopératoires Certainsparamètresdoiventêtreprisenconsidérationafinque lesystèmefonctionneconvenablement.Pourlabioépuration,la températureoptimalepourlamésophiliesesituegénéralement entre 10 et 40°C, la température de 55°C représentant une limite maximale. L’humidité du milieu doit rester comprise entre40et60%.LepHdumilieudoitrestercompatibleavecla vie microbienne (5<pH<8). La concentration en oxygène doit également être suffisante pour maintenir des conditions aérobies. I.5.2.Matériaux filtrantsclassiques Air traité Eau Régulation pH nutriments Biomasse Air à traiter Eau (drainage) Filtrepercolateur Air traité Garnissage Air à traiter Biomasse Décanteur Réacteur agité nonaéré Excès de biomasse • Tourbe,compostaérépardesécorces,descopeaux, desbillesdepolystyrène,desbillesdeverreporeuses, desfibresdecoco,oudesbillesd’argileexpansée • Pouzzolane ou rochesvolcaniques • Argiles et uploads/Finance/ chap-2-teg.pdf