Brevet FR2589081A1 — publié le 19870430

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR L'EPURATION DE GAZ DE REJET La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'épuration de gaz, notamment de gaz souillés par du phénol et/ou du formaldehyde et/ou leurs produits de condensation. L'invention s'appli- que plus particulièrement à l'épuration des effluents gazeux des ins- tallations industrielles de production de fibres minérales traités par aspersion au moyen d'un liquide de lavage enrichi en micro-organismes, une partie des impuretés contenues dans les gaz étant ainsi fixée, le liquide de lavage est collecté et les impuretés qu'il contient sont au moins partiellement décomposées par les micro-organismes soumis à un procédé d'activation. Avant de les rejeter i l'atmosphère, on doit procéder a une épuration des gaz souillés qui se dégagent de nombreuses installations de production telles par exemple les fonderies ou les installations plus particulièrement visées ici de production de fibres de verre ou autres fibres minérales ainsi que des feutres, nappes et produits ana- logues faits de ces fibres. Les gaz sont essentiellement souillés par du phénol, tant a l'état libre qu'i l'état combiné, par du formaldehyde et par de la ré- sine phénoformaldehyde; substances provenant des liants utilisés lors de la fabrication des produits de fibres minérales. En outre, ces gaz contiennent également des substances d'odeur désagréable et présentent une coloration souvent imputée par la population avoisinante à une for- te contamination des gaz rejetés à l'atmosphère et à leur mauvaise épu- ration. Les directives VDI 3457 (Verein Deutsches Ingenieuren) défi- nissent la nature, le mode d'évaluation et de limitation des émissions de telles installations de production. Conformément aux directives pré- citées, ces valeurs limites d'émission sont pour les phénols volatils dans la vapeur d'eau et le formaldehyde de 20 mg par m3 pour les fours "de durcissement et installations de refroidissement et de 40 mg par m3 pour la fabrication des fibres. Un procédé connu d'épuration de gaz consiste i faire passer ceux-ci par une chambre de lavage et de dépôt puis par un séparateur électrostatique humide, l'eau de lavage étant conduite en circuit. Lors de l'aspersion du gaz au moyen de l'eau de lavage, il se forme des aé- rosols dans lesquels les impuretés organiques sont en grande partie ab- sorbées avant d'être récupérées dans le séparateur. L'eau de lavage n'est évidemment pas réutilisable sans limite et doit être renouvelée de temps i autre, ce qui pose alors le problème de l'épuration de cette eau de lavage. Un autre inconvénient est que dans le séparateur élec- trostatique humide, les émissions gazeuses ne sont collectées que d'une manière insufissante; les substances odorantes et colorées parviennent de plus dans l'atmosphère. De surcroît, les résidus de phénolformaldé- hyde adhèrent aux plaques du séparateur électrostatique. Par ailleurs, on a proposé pour l'épuration des gaz des la- veurs dits biologiques dans lesquels certains composants des gaz sont entraînés dans un liquide de lavage régénéré par des micro-organismes qui utilisent les composants du gaz extraits par lavage comme substan- ces nutritives. Les micro-organismes forment avec les impuretés non dissoutes une boue dite activée. Comme les micro-organismes ne peuvent pas tous décomposer certaines impuretés, une sélection naturelle s'éta- blit au cours du processus de lavage. En règle générale, la boue acti- vée doit être traitée par aération i l'oxygène et de plus un appoint d'eau fraîche est nécessaire pour compenser l'évaporation (directives VDI 3478). Un laveur biologique ne permet toutefois pas une séparation suffisante des aérosols tels que le phénol combiné. L'invention a pour but un procédé amélioré d'épuration des gaz tel que les valeurs d'émission sont abaissées que les gaz rejetés i l'atmosphère soient pratiquement Incolores et inodores et que de plus les impuretés séparées ne conduisent pas i la formation d'autres Impu- retés de type eaux usées qui doivent elles-mêmes être épurées. Conformément i l'invention, les gaz souillés de phénol et/ou de formaldehyde et/ou de leurs produits de condensation sont aspergés au moyen d'un liquide de lavage enrichi en micro-organismes, une partie des impuretés contenues dans les gaz est ainsi fixée, le liquide de la- vage est collecté et les impuretés qui y sont contenues sont au moins pour partie décomposées par les micro-organismes - les micro-organismes étant soumis à un procédé d'activation. Ce procèdé est caractérise en ce que les gaz aspergés au moyen du liquide de lavage sont conduits dans un champ électrique haute tension. Par aspersion des gaz au moyen du liquide de lavage enrichi en micro-organismes, les impuretés gazeuses sont extraites en majeure partie par lavage. Les aérosols traversant la tour d'aspersion sont en- suite séparés dans le champ de haute tension et les impuretés séparées sont oxydées biologiquement par les micro-organismes. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Ce dispositif comporte une ins- tallation de filtration et un bassin d'accumulation pour le liquide de lavage enrichi en micro-organismes, le bassin d'accumulation étant rac- cordé par une conduite avec pompe à l'installation de filtration débou- chant dans le bassin d'accumulation. Ce dispositif se caractérise par le fait que l'installation de filtration comprend une tour d'aspersion munie de becs d'aspersion et un séparateur électrochimique humide agencé en aval, la conduite étant raccordée aux becs d'aspersion de la tour d'aspersion. De préférence, la tour d'aspersion est exempte de garnissage. Ceci est rendu possible par le fait que, selon l'invention, seules les impuretés gazeuses doivent être combinées dans la tour d'aspersion. Ainsi, la perte de charge et le risque d'encrassement sont extrêmement faibles. En outre, cela évite l'inconvénient du à l'insuffisante sépa- ration des impuretés gazeuses dans les séparateurs électrostatiques hu- mides. Le procédé selon l'invention présente également l'avantage que le séparateur électrostatique humide étant alimenté en liquide de lavage, les micro-organismes s'accumulent sur les plaques du séparateur à l'état dit de colonie. Cette colonie combine les restes de résine phénolformaldehyde contenus sous forme d'impuretés adhésives dans le gaz. Ainsi on évite que ne se constitue sur les plaques du séparateur une couche de résine (bakélite) agissant comme isolant et diminuant nettement le degré d'efficacité du séparateur. La colonie peut être éliminée simplement par lavage et est amenée au bassin d'accumulation pour le liquide de lavage. Dans le bassin d'accumulation, le liquide de lavage subit un traitement biologique suivant lequel de l'oxygène et éventuellement des substances nutritives, comme de la levure, sont ajoutés. Un autre avantage de l'invention est que les surcharges bru- tales sont bien supportées par les micro-organismes. Des essais ont montré que les valeurs d'émission peuvent être abaissées nettement au-dessous des valeurs-limites précitées. Avec le procédé et le dispositif selon l'invention, on obtient les efficacités de filtration typiques suivantes: - phénol 95 i 98 % - formaldehyde 65 i 80 X Des concentrations typiques dans le gaz épuré sont: - phénol 1 mg par m3 formaldehyde 4 mg par m3 Ces grandeurs sont valables pour une installation de fabrica- tion de produits de fibres minérales dans laquelle on utilise un liant phénol-formaldéhyde. A ces valeurs d'émission notablement réduites indiquées ci- dessus, s'ajoute le fait que le gaz épuré ne présente pratiquement au- cune odeur et est invisible jusqu'aux condensations de la vapeur d'eau. L'invention est illustrée d'une manière plus détaillée dans la description ci-après faite en référence i un exemple d'exécution du dispositif représenté schématiquement sur la planche unique annexée. Le gaz sortant d'une installation de production 1 pour la fa- brication de produits de fibres minérales o une résine phénol- formaldehyde modifiée i l'urée est utilisée conmme liant parvient par une conduite 2 dans un prélaveur traditionnel 3 dans lequel il est sou- mis i une épuration préalable grossière. Une conduite 4 raccorde le prélaveur 3 i une tour d'aspersion 5, de préférence exempte de garnis- sage, et seulement munie de becs d'aspersion. La perte de charge et le risque d'encrassement sont donc faibles, de sorte que les opérations de nettoyage sont faciles et relativement rares i exécuter. La tour d'as- persion 5 communique par une autre conduite 6 avec un séparateur élec- trostatique humide 7 qui fonctionne, par exemple, sous 70 kV et à la sortie 8 duquel est raccordée une soufflante 9 qui assure le relache- ment à l'atmosphère par une cheminée 10 du gaz épuré. Le prélaveur 3 sert essentiellement à la séparation des impu- retés fibreuses et est alimenté par de l'eau de lavage prélevée d'un bassin collecteur 11 par un robinet 12 et amenée i l'aide d'une pompe 13 par une conduite 14 au prélaveur 3. Une fraction de cette eau peut être amenée à l'installation de production 1 par une conduite de déri- vation 15. L'eau de lavage sortant du prélaveur 3 parvient par une conduite d'évacuation 16 dans le bassin collecteur 11 o elle est épu- rée mécaniquement. Pour l'alimentation en liquide de lavage des becs d'aspersion de la tour d'aspersion 5, il est prévu un bassin d'accumulation 17 a la sortie 18 duquel est raccordée, par une vanne 19, une conduite 20 à pompe incorporée 21. La sortie 22 de la tour d'aspersion 5 débouche dans le bassin d'accumulation 17. Dans ce bassin d'accumulation 17 se trouve un liquide de la- vage enrichi en micro-organismes. De tels micro-organismes sont conte- nus dans la boue activée des installations d'épuration communales o ils utilisent comme substances organiques les composés organiques. Le liquide de lavage est formé par de l'eau et de la boue activée. Il se forme ainsi une nouvelle boue activée o s'opère une sélection naturel- le au cours de laquelle les micro-organismes transformant le phénol, le formaldéhyde et leurs produits de condensation se multiplient, tandis que les autres micro-organismes meurent. Pour maintenir les micro-organismes actifs, il faut leur ap- porter suffisamment d'oxygine (environ 1 à 3 mg par litre). Une instal- lation d'aération 23 est prévue à cette fin. De préférence 3 à 7 g de substance sèche par litre de liquide de lavage sont maintenus dans la boue activée. Un apport de substances nutritives est également opportun. Par ailleurs, les conditions générales de fonctionnement avec de la boue activée sont connues du spécialiste qui se réfère par exem- ple aux directives VDI 3478. Il s'est révélé efficace d'apporter du phénol aux micro- organismes qui sont alors spécialement stimulés et de ce fait capables de consommer des chaines moléculaires même inhabituellement longues. Dans la tour d'aspersion 5, les impuretés gazeuses entraînées avec le gaz sont combinées avec le liquide de lavage (boue activée), les autres impuretés sont pour partie extraites par lavage et amenées par la sortie 22 dans le bassin d'accumulation 17. Le gaz parvient alors par la conduite 6 dans le séparateur électrostatique humide 7. Les aérosols se déposent sur les électrodes 24 du séparateur 17 et parviennent par une conduite d'évacuation 25 dans le bassin d'accumulation 17. Dans celui-ci, les impuretés prove- nant tant de la tour d'aspersion 5 que du séparateur électrostatique humide 7 sont décomposées par les micro-organismes. Un robinet a trois voles 26 est monté sur la conduite 25 ce qui permet de diriger à volonté le liquide de lavage soit vers le bas- sin d'accumulation 17 soit vers le bassin collecteur 11. Cette mesure permet d'exécuter l'épuration préalable dans le préalaveur 3 eu moins pour partie avec du liquide de lavage. Le gaz épuré quittant le séparateur électrostatique humide 7 est sensiblement plus pur que le gaz épuré par les procédés ou dans les dispositifs antérieurs. De plus, il ne contient pratiquement pas de substances odorantes et colorées qui donnent sinon à la population avoisinante l'impression d'une épuration insuffisante. Les constituants et particules du liant encore actifs pré- sents dans le gaz usé peuvent durcir sur les électrodes 24 du sépara- teur électrostatique humide 7 et ainsi faire baisser le degré d'efficacité de la séparation. Les micro-organismes se trouvant sur les électrodes 24 constituent toutefois une colonie qui empêche ce durcis- sement du liant. Il est toutefois préférable de nettoyer régulièrement les électrodes 24 et, à cette fin, de les rincer simplement avec du li- quide de lavage. Des conduites 27 et 28 avec des organes d'arrêt 29 et 30 mi- nent d'une source d'eau frafche W respectivement au bassin d'accumula- tion 17 et au bassin collecteur 11. En raison de la multiplication des micro-organismes, et de l'apport de substances nutritives et d'eau fraîche, le volume du liqui- de de lavage augmente dans le bassin d'accumulation 17. De ce fait, celuici communique par un trop-plein 31 avec un bassin de décantation secondaire 32 dans lequel la boue active en excès sédimente et est sou- tirée par une sortie 33; cette quantité de boue active peut être uti- lisée ailleurs ou rejetée. L'eau biologiquement épurée qui peut être prélevée du bassin de décantation secondaire 32 est amenée par une pom- pe 34 et une conduite de dérivation 35 au bassin collecteur 11 duquel, comme déJà indiqué, de l'eau est prélevée pour l'utilisation dans l'installation de production 1. Comme ici schématisé par la ligne poin- tillée, cette eau peut aussi être utilisée pour le rinçage des électro- des 24 du séparateur électrostatique humide 7. L'invention procure donc un procédé pour l'épuration d'un gaz usé qui permet d'obtenir un gaz épuré dont les valeurs d'émission sont notablement réduites et qui est pratiquement incolore et inodore. De plus, l'invention procure un dispositif pour la conduite de ce procédé, qui peut être exploité avec de petites pertes de charge et de faibles encrassements ainsi qu'avec des possibilités de nettoyage aisées. Du fait que la boue active s'adapte spontaniment aux differentes impure- tis, l'invention n'est pas limitée aux gaz uses décrits, et trouve éga- lement application, par exemple dans les fonderies ou dans l'industrie des panneaux de particules. REVENDICATIONS 1. Procédé d'épuration d'un gaz usé, en particulier de gaz souillé de phénol et/ou de formaldehyde et/ou de leurs produits de condensation rejeté par une installation de production de fibres miné- rales, suivant lequel le gaz est aspergé au moyen d'un liquide de lava- ge conduit en circuit et enrichi en micro-organismes, une partie des impuretés contenues dans le gaz étant ainsi fixée, puis le liquide de lavage est collecté et les impuretés qui y sont contenues sont au moins pour partie décomposées par les micro-organismes, les micro-organismes étant soumis i un procédé d'activation, caractérisé en ce que le gaz usé aspergé de liquide de lavage est conduit dans un champ électrique de haute tension. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie du liquide de lavage est prélevée en dérivation, épurée et amenée à l'installation de production et/ou utilisée pour l'épura- tion préalable du gaz usé. 3. Procédé suivant la revendication 1 Ou 2, caractérisé en ce qu'on aJoute du phénol au liquide de lavage. 4. Dispositif pour l'exécution du procédé suivant l'une des revendications 1 i 3, avec une installation de filtration et un bassin d'accumulation pour le liquide de lavage enrichi en micro-organismes, le bassin d'accumulation étant raccordé par une conduite avec pompe à l'installation de filtration débouchant dans le bassin d'accumulation, caractérisé en ce que l'installation de filtration comprend une tour d'aspersion (5) munie de becs d'aspersion et un séparateur électrosta- tique humide (7) agencé en aval, la conduite (20) étant raccordée aux becs d'aspersion de la tour d'aspersion (5). 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ladite tour d'aspersion (5) est exempte de garnissage. 6. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un bassin de décantation secondaire (32), i partir du- quel une conduite de dérivation (35) retourne i l'installation de pro- duction (1) et qui communique par un trop-plein (31) avec le bassin d'accumulation (17). 7. Dispositif suivant l'une des revendications 4 i 6, carac- térisé en ce qu'un laveur i gaz (3) est agencé en amont de la tour d'aspersion (5). 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le laveur de gaz (3) est raccordé i la conduite de dérivation (36) du bassin de décantation secondaire (32).