la désodorisation

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Avant de parler du traitement des effluents gazeux, il faut envisager les actions à mener sur les ouvrages, voire les égouts amont pour limiter les dégagements d’odeurs (voir les sources d'émission de composés odorants d'une step).

Après ces ajustements, trois types de traitement peuvent être proposés pour désodoriser l’air des stations d’épuration :

  • les traitements physico-chimiques ;
  • les traitements biologiques ;
  • les traitements par adsorption sur charbon actif.

les traitements physico-chimiques en tour de lavage : l’Azurair C

réactions mises en œuvre

Il s’agit d’un lavage de gaz dans des tours à garnissage assurant le transfert des pollutions vers la phase liquide, suivie d’une réaction chimique : réaction acido-basique pour les tours acide et base, réaction d’oxy­doréduction pour les tours « javel » (NaCℓO), thiosulfate et bisulfite.

Suivant la nature du mélange de polluants à traiter, de un à quatre réactifs sont nécessaires pour les éli­miner. Ils sont alors mis en œuvre dans des tours en série.

Le lavage à l’acide sulfurique (H2SO4) élimine les composés azotés notamment l’ammoniac et les amines :

Formule : la désodorisation - lavage à l’acide sulfurique

Le lavage oxydant à l’hypochlorite de sodium (NaCℓO) élimine les composés soufrés réduits, notamment l’hydrogène sulfuré, les sulfures organiques, les mercaptans, mais aussi l’ammoniac et les amines :

Formule : la désodorisation - lavage oxydant à l’hypochlorite de sodium

Le lavage alcalin à la soude (NaOH) fixe les acides gras volatils (AGV), les soufrés réduits et le chlore rési­duel. Il élimine notamment les acides carboxyliques, l’hydrogène sulfuré, les mercaptans, mais aussi en par­tie, et il faut en tenir compte dans la consommation de réactifs, le gaz carbonique (CO2) présent dans l’air :

Formule : la désodorisation - lavage alcalin à la soude

Le lavage réducteur au bisulfite (NaHSO3) ou au thiosulfate (Na2S2O3) permet d’affiner le traitement des composés tels que AGV, chlore résiduel, aldéhydes et cétones.

On peut combiner les laveurs oxydants et alcalins mais ceci se fait au détriment des quantités de réactifs utilisés.

Les réactions ci-dessus permettent de détruire les composés malodorants (ex. H2S via CO) ou plus sou­vent de les fixer dans la solution en circulation qui devra donc être de temps à autre purgée et renvoyée en tête de station.

schéma de principe d’une tour de désodorisation (figure 2)

tour désodorisationImage sécurisée
Figure 2. Schéma de principe d’une tour de désodorisation

circulation de l’air (figure 2)

L’air vicié extrait d’un bâtiment (ou d’un ouvrage) confiné est envoyé à l’aide d’un ventilateur (1) dans la ou les tours en série. Il est introduit dans la tour sous le plancher (2) support du garnissage (3) sur lequel ruisselle le réactif et au sein duquel se produit l’absorption de composés gazeux et les réactions chimiques décrites précédemment.

En sortie des tours, l’air rencontre un dévésiculeur (4) qui limite les entraînements de gouttelettes, notam­ment d’une tour vers la suivante.

circulation de la solution de lavage (figure 2)

Elle est puisée au moyen d’une pompe centrifuge (5) au bas de la tour dans un volume de stockage puis refoulée (QL) dans un système de distribution (rampe ou pulvérisateur) au-dessus du garnissage.

Le débit de circulation est fixé en fonction du débit d’air à traiter entre deux limites, minimum pour assurer le mouillage de toute la surface du garnissage et maximum pour éviter l’engorgement, valeurs dépendant donc du garnissage choisi.

injection de réactif-régulation

La concentration en réactif de la solution de lavage est mesurée :

  • par pHmétrie pour une tour acide, soude, javel/soude et thiosulfate ;
  • par mesure de la teneur en chlore libre pour une tour javel et javel/soude ;
  • par mesure du potentiel redox pour une tour thiosulfate.

Il est maintenu entre deux valeurs limites par injection (6) automatique en ligne de réactif à partir d’un stockage (7) (figure 2).

appoint d’eau

Un appoint d’eau (8) (QE) est nécessaire pour, au minimum, compenser évaporation et entraînement sous forme d’aérosols malgré le dévésiculeur (4).

Dans le cas de tours standard, l’appoint est permanent et est calculé de façon à permettre un renouvelle­ment hebdomadaire du volume de stockage. Une fois par an, il est nécessaire de vidanger le volume de stoc­kage pour procéder au nettoyage et aux contrôles d’usage.

Pour des TH supérieurs à 5 °F, l’eau d’appoint doit être adoucie.

paramètres de dimensionnement

La filière de traitement est choisie comme décrit ci-dessus, en fonction de la nature et de la quantité de polluants à traiter ainsi que des concentrations en sortie souhaitées. Pour le dimensionnement des tours, il faut aussi tenir compte :

  • du type de garnissage choisi (vrac ou ordonné, surface spécifique…) ;
  • de la vitesse de l’air dans les tours (maximum 2,1 m3TPN·m–2·s–1 en garnissage vrac) d’où le diamètre de la tour ;
  • du débit d’arrosage de la solution de lavage (standard : 2,5 L · m–3TPN d’air en garnissage vrac).

Les conditions de garanties « poussées » souvent demandées nous ont amenés à proposer régulièrement l’association de quatre tours en série « acide, javel, javel/soude, thiosulfate de Na ».

les traitements par charbon actif : l’Azurair A

Ce procédé est préconisé pour des installations de faibles débits et de faibles charges polluantes. Une uti­lisation en finition derrière un traitement biologique ou éventuellement un lavage de gaz peut aussi être envisagé.

Le principe du traitement est de mettre en contact l’air à épurer avec une masse de charbon actif en grains ( CAG ) sur lequel les composés polluants sont adsorbés. On utilise du charbon actif spécialement imprégné pour cette application. Cette préparation permet de rendre le CAG moins sensible à l’humidité.

La gamme de température d’air de bon fonctionnement d’un filtre à charbon actif est 5 à 60 °C.

Le paramètre principal est le temps de contact : 2 à 3 secondes. La vitesse de passage est de l’ordre de 0,5 m · s–1 de façon à ne pas engendrer de perte de charge trop importante, la hauteur de charbon est de l’ordre de 1 m.

La capacité d’adsorption dépend du ou des corps adsorbés, et suppose d’éviter l’ennoiement du charbon. Si l’air contient des particules d’eau (brouillard) ou si l’on risque des condensations, il est nécessaire de réchauffer l’air.

Les performances du charbon actif, tant qu’il n’est pas saturé, sont excellentes :

  • rendement sur l’H2S de 99 % environ (pour les concentrations supérieures à 5 mg · m–3) ;
  • possibilité de traiter des pics ponctuels d’H2S jusque vers 100 mg · m–3 ;
  • large spectre de composés adsorbés notamment les COV (composés organiques volatils), dont certains difficiles à abattre par d’autres moyens.

On peut envisager une conception « biflux » (figure 3) qui limite l’encombrement au sol.

biflux désodorisationImage sécurisée
Figure 3. Conception « biflux »

les traitements biologiques : l’Azurair B

L’épuration de l’air se fait par des bactéries fixées, il s’agit donc d’un filtre biologique et dans l’Azurair B le matériau de fixation est une biolite qui toutefois n’est pas noyée comme dans un Biofor.

Le schéma de principe est le suivant (figure 4) :

Azurair B désodorisationImage sécurisée
Figure 4. Schéma de principe de l’Azurair B

Ici, l’air à traiter circule de haut en bas de 400 à 1 200 m3 air·m–2·h–1 suivant la concentration incidente et la teneur résiduelle recherchée, l’eau est pulvérisée sur le support (600 litres par m3 de biolite et par jour). Elle permet de maintenir le film bactérien humide et de lui apporter les nutriments nécessaires.

Les bactéries oxydent les polluants biodégradables, ainsi l’hydrogène sulfuré se transforme en acide sul­furique et l’ammoniac en nitrate. Le pH des égouttures peut ainsi descendre jusqu’à 1,5 en fonction de la charge en hydrogène sulfuré et bloquer les autres réactions biologiques. Les égouttures sont envoyées en tête de station.

Comme tous les procédés biologiques, il est sensible à la température et son démarrage est progressif. Les températures minimales admissibles sont les suivantes :

  • température de l’air 10 °C ;
  • température de l’eau d’aspersion 12 °C.

En fonction de la charge éliminée, et donc de la croissance bactérienne, un lavage peut devenir nécessaire. Il se déclenche en fonction de la perte de charge.

Toutefois, pour une installation bien gérée, si la charge polluante n’est pas trop importante et qu’elle ne contient pas de source de pollution carbonée, la fréquence du lavage devient faible (un lavage tous les 2 à 5 ans) et, dans ce cas, un système manuel suffit.

Moins compact et avec des rendements limités par rapport aux lavages chimiques, ce type de désodori­sation s’utilise en règle générale sur des petites ou moyennes stations ou sur des airs très chargés dans le cadre d’un «prétraitement» des odeurs (en amont d’un traitement par charbon actif ou par lavage chimique). Elle permet alors, soit de respecter des normes de rejet très contraignantes, soit plus souvent de diminuer la consommation de réactifs (acide, javel, soude) et de charbon actif.

On notera qu’il existe de nombreux filtres utilisant des supports plus grossiers tels que tourbes, compost, écorce, mais ceux-ci doivent être calculés avec des vitesses de passage 3 à 5 fois plus faibles que l’Azurair B. En outre ces lits demandent un suivi régulier pour éviter leur colmatage, d’où notre préférence pour l’Azurair B.

quelques résultats typiques

Station d’épuration classique avec désodorisation à quatre tours, acide, javel, soude, thiosulfate de sodium (tableau 3) :

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Tableau 3. Station d’épuration classique avec désodorisation à quatre tours

Station d’épuration classique avec Azurair B (biodésodorisation sur matériaux granulaires) et charbon actif de finition (tableau 4) :

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Tableau 4. Station d’épuration classique avec Azurair B (biodésodorisation sur matériaux granulaires) et charbon actif de finition