Brevet FR2675057A1 — publié le 19921016

Pnocédé, néactips et leuis applications pous la désullunation "in situ" du liogaz, poun l'élimination du H2S et de molécules onganiques compontant des gnoupements -SH, et poun la suppnession de leues odeues et des pnoklèmes de connobion dans les digesteues anaénokies, kes stations d'épuhnation dénokies, les lenmenteues, les néacteues liochimiques, dans les égouts et dans tous les milieux où ont lieu des lenmentations, des putnélactions et/ou des néactions chimiques les pnoduisant. La présente invention concerne un procédé, un réactif et ses variantes, et des modes d'application pour désulfurer le biogaz en éliminant le H2S "in situt, et accessoirement les molécules organiques comportant des groupements -SH, dès leur formation et directement dans les milieux où ces substances sont produites. On sait que le H2S et ces molécules donnent lieu à des nuisances olfactives, à des problèmes de corrosion, à des effets toxiques pour l'homme et l'environnement et à des phénomènes d'inhibition des réactions biologiques dans les digesteurs anaérobies.Le H2S donne également lieu à des nuisances olfactives, des problèmes de corrosion et des problèmes écologiques dans l'environnement et au voisinage des décanteurs de stations d'épuration, dans les fosses septiques, dans les fermenteurs, dans des réacteurs biochimiques, dans les égoûts, dans le voisinage des stations de traitements ou de stockage des boues de stations d'épuration urbaine, des boues résiduaires industrielles, des boues et des liqueurs des celluloseries et de l'industrie papetière, des eaux, des boues résiduaires et des déchets solides de l'industrie agroalimentaire, dans les entrepôts et dispositifs de stokage des déchets agricoles, des lisiers et des fumiers, des déchets d'abattoirs, des ordures ménagères et de tous les milieux liquides, boueux ou solides, naturels ou non, contenant des matières organiques susceptibles de donner lieu à des fermentations, des putréfactions et/ou des réactions chimiques produisant H2S et accessoirement des molécules organiques comportant des groupements -SH. Traditionnellement, le H2S peut être éliminé d'un gaz à l'extérieur ou à la sortie du digesteur, du réacteur chimique ou biologique, ou du réservoir où il est produit ou stocké par des méthodes classiques d'absorption sur lit ou sur colonne, sèche ou humide, contenant différents types d'absorbeurs tels que : limaille, éponge, paille ou oxyde de fer, bases minérales ou organiques en solution ou pures telles que soude, potasse et éthanolamine, charbon actif ou réactifs divers. On peut également séparer H2S d'un autre gaz par filtration sur des membranes spécifiques.Par ailleurs, dans des systèmes ouverts tels que bassins de stockage de boues, décanteurs de station d'épuration ou fosses à lisiers, les nuisances olfactives attribuables en partie au dégagement de H2S, peuvent eAtre "masquées' ou neutralisées par l'addition d'agents désodorisants. Toutefois, les procédés d'absorption ou de filtration décrits ci-dessus impliquent la mise en oeuvre d'un dispositif spécifique relativement complexe et coûteux, nécessistant beaucoup de main d'oeuvre et l'utilisation de réactifs couteux, souvent en excès. Il ne peuvent pas être appliqués dans des systèmes "fermés" tels que les digesteurs où le biogaz doit intervenir, après son épuration et sa compression, dans un procédé de recyclage dans le milieu où il a été produit comme dans le cas d'un digesteur agité par recirculation du gaz. Ils ne peuvent pas être appliqués non plus à des systèmes "ouverts n OÙ les matières en fermentation, en putréfaction et/ou en réaction, sont exposées à l'air libre.Par ailleurs, les additifs neutralisants qui ne sont que des agents "masquants", ne sont pas conçus et ne conviennent pas pour capter le H2S dans les systèmes "fermés". Ces derniers ne donnent pas toujours des résultats satisfaisants dans les systèmes "ouverts" : s'il est vrai qu'une neutralisation complète ou partielle des nuisances olfactives peut êtré obtenue, la corrosion, les effets toxiques pour l'homme et l'environnement et l'inhibition éventuelle des phénomènes biologiques ne sont pas éliminés. Le procédé, le réactif, ses variantes et leurs applications selon l'invention permettent de remédier à tous ces inconvénients. Le procédé, selon l'invention consiste à désulfur la boue, le liquide, les solides et le biogaz "in situ", c'est à dire par introduction directe et mélange soit d'un réactif quelconque capable d'absorber H2S et accessoirement les molécules organiques comportant des groupements -SH, soit du réactif et/ou de ses variantes décrits ci-dessous, dans les boues, les liquides et les solides en fermentation, en putréfaction, en digestion et/ou en réaction. Le réactif, selon l'invention, est biologiquement inerte, il est fabriqué particulièrement à base d'un mélange contenant 60 à 95 Z d'hydroxyde ferrique (Fe(OH)3) et 5 à 40 Z d'oxyde de calcium (CaO) et peut être dosé en différentes proportions. Il est utilisé à l'état sec, humide et/ou colloldal contenant 50 à 70 Z de 1120, ou sous la forme d'une suspension liquide contenant plus de 70 Z de H20. L'hydroxyde de fer peut être utilisé à l'état pur et/ou produit en phase liquide, juste avant son introduction dans le milieu à traiter, par réaction entre une solution concentrée de chlorure ferrique(FeCl3) ou d'un autre sel de fer avec une solution basique en quantité stoechiométrique. Des variantes du réactif selon l'invention peuvent contenir ou être réalisées à base d'oxydes ferreux et ferriques Des variantes du réactif et de tous les composants décrits ci-dessus peuvent être produites, soit sous une forme pulvérisée ou agrégée, à l'état de bloc, briques, tablettes, pastilles, granulés, billes, microbilles, soit sous une forme complexée fixée à ou contenue dans des fibres, gels, voiles, tissus, particules, agrégats, billes, microbilles, aimants, anneaux, supports, lames, filtres, grilles et plaques, existants ou réalisés à base de polymères synthétiques ou naturels, ou à base de toute autre matière. L'application du réactif et de ses variantes selon l'invention se fait de façon originale par introduction directe et mélange dans le milieu de digestion, de fermentation ou de réaction, qu'il soit solide ou liquide. L'introduction peut être continue, discontinue ou occasionnelle, par voie manuelle et par transfert mécanique quand le réactif et ses variantes sont à l'état solide et colloïdal, ou par pompage s'ils sont en suspension dans l'eau. Les quantités idéales du réactif et de ses variantes varient de 0.01 Z à 0.1 Z en rapport poids/poids ou poids/volume de boue ou de suspension de matières à traiter. Par exemple, le réactif et/ou ses variantes sont, soit ajoutés au volume de boue introduit chaque jour dans un digesteur anaérobie, soit introduits directement dans le milieu de digestion.Les quantités sont à préciser au cas par cas pour les autres modes d'utilisation, notamment dans les systèmes "ouverts" tels que décanteurs de stations d'épurations, les fosses septiques, réseaux d'égoûts, bassin de stockage des boues résiduelles urbaines ou industrielles, dans les cuves à lisiers, etc. Le réactif et ses variantes sont appliqués sous une forme préparée en agrégats, fixée, complexée, piégée ou retenue de quelle que façon que ce soit, en vue non seulement d'éliminer les ions S", -SH et les molécules organiques comportant des groupements -SH en les fixant, mais aussi de les extraire et de les récupérer tout en séparant, après réaction, le réactif et ses variantes du milieu contenu dans les digesteurs, les fermenteurs, les réacteurs et dans tous les dispositifs énumérés ci-dessus Le procédé, le réactif, ses variantes et leurs applications selon l'invention sont particulièrement destinés à l'élimination de H2S et des problèmes de corrosion dans les digesteurs anaérobies, dans le biogaz et dans les systèmes de stockage et d'utilisation du biogaz. Ils sont également destinés à l'élimination des nuisances olfactives et des phénomènes de corrosion dans l'environnement des décanteurs de stations d'épuration, des sites de stockage et de traitement des boues résiduaires urbaines, industrielles ou agroalimentaires, des celluloseries et de l'industrie papetière, des lisiers et des égouts. REVENDICATIONS 1) Un procédé permettant la désulfuration du biogaz, l'élimination des problèmes de corrosion et des nuisances olfactives, nin situ 'r, c' est-a-dire par introduction directe et mélange, dans le milieu de digestion, de fermentation et/ou de réaction, qu'il soit solide ou liquide, d'un réactif capable de fixer H2S, les ions S-- et SH- et des molécules organiques comportant des groupements -SH. 2) Un réactif constitué soit - d'un mélange contenant particulièrement 60 à 95Z d'hydroxyde ferrique (Fe(OH)3) et 5 à 40 d'oxyde de calcium (CaO), ou les mêmes matières premières en tous types de proportions. Le réactif est réalisé à l'état sec, humide ou colloidal contenant 50 à 70 Z de H20, ou sous la forme d'une suspension liquide contenant plus de 70 Z de H20 - d'hydroxyde de fer (Fe(OH)3) à l'état pur et/ou produit en phase liquide par réaction entre une solution con centrée de chlorure ferrique (FeC13) ou d'un autre sel de fer avec une solution basique en quantité stoechio métrique soit de chlorures, de sels ou d'oxydes ferreux et ferriques (FeO, Fe203, Fe304), d'hydroxydes, oxydes, acétates et/ou de sels d'autres métaux à l'état pur ou en mélange, de limaille, d'éponge ou de paille de fer et d'autres métaux, de minerais, argiles, terres, ou résidus et sousproduits industriels contenant du fer, des dérivés de fer ou autres composants métalliques. 3) Des variantes du réactif et de tous les composants décrits en (2), soit sous une forme pulvérisée ou agrégée, à l'état de blocs, briques, briquettes, tablettes, pastilles, granulés, billes, microbilles, soit sous une forme complexée, fixée à ou contenue dans des fibres, gels, voiles, tissus, particules, agrégats, billes, microbilles, aimants, anneaux, supports, lames, filtres, grilles et plaques, réalisées à base de polymères synthétiques ou naturels, ou à base de toute autre matière. 4) L'application du procédé décrit en (1) par l'introduction continue, discontinue ou occasionnelle, par voie manuelle, par transfert mécanique ou par pompage du réactif et de ses variantes décrits en (2) et en (3) utilisés à l'état solide, colloldal ou en suspension liquide, soit directement dans la liqueur des digesteurs anaérobies de tous types, soit dans les boues ou autres substrats avant qu'ils ne soient introduits dans les digesteurs, afin de capter H2S, les ions S-- et SH- et les molécules organiques comportant des groupements -SH "in situ" dès leur production, et d'éliminer les problêmes de corrosion et de nuisances olfactives. 5) L'application du procédés décrit en (1) selon les modes décrits en (4) du réactif et de ses variantes tels que décrits en (2) et (3) dans les fermenteurs, les réacteurs chimiques et biochimiques, et les réservoirs dans lesquels 1125 et des molécules organiques comportant des groupements SH sont produits ou contenus. 6) L'application du procédé décrit en (1) par l'introduction selon les modes décrits en (4) du réactif et de ses variantes tels que décrits en (2) et (3) en systèmes ouverts, c'est-å-dire dans lesquels les matieres solides et/ou liquides sont exposées a' l'air libre, tels que décanteurs de stations d'épuration, fosses septiques, égouts, bassins de stockage des boues résiduelles urbaines, industrielles, de l'industrie agro-alimentaire, des boues et des liqueurs des celluloseries et de l'industrie papetiere, dans les entrepôts et dispositifs de traitements et de stockage des déchets agricoles, des lisiers, des fumiers, des déchets d'abattoirs, des ordures ménagères, et de tous les milieux liquides, boueux ou solides, naturels ou non, contenant des matières organiques en fermentation, en putréfaction ou en réactions produisant H2S et accessoirement des molécules organiques comportant des groupements -SH, et donnant lieu a des problemes de corrosion, des nuisances olfactives, et des phénomènes toxiques pour l'homme et l'environnement, et à des effets d'inhibition des phénomènes biologiques, et ce en vue d'éliminer ces molécules ou de les extraire.