Brevet FR2922771A1 — publié le 20090501

Dispositif et procédé de désodorisation d'un effluent qazeux vicié par un traitement biologique L'invention concerne un dispositif et un procédé de désodorisation d'effluents gazeux viciés issus d'un traitement biologique. Elle concerne notamment la désodorisation d'effluents viciés provenant d'une installation de compostage ou d'une installation de méthanisation. Les procédés biologiques, tels que les procédés de compostage ou de méthanisation, génèrent des effluents gazeux chargés en composants polluants et/ou odorants. Afin de minimiser les nuisances olfactives, les effluents gazeux, issus de ces procédés, sont conduits dans des dispositifs de désodorisation avant d'être rejetés dans l'atmosphère. Les dispositifs de désodorisation sont généralement constitués de biofiltres transformant par voie biologique les composants toxiques ou malodorants en composants neutres et non dangereux. De tels dispositifs de désodorisation sont économiques et permettent de réduire considérablement les émissions de composants malodorants. Toutefois, certains biofiltres ne possèdent pas de couverture et de cheminée d'évacuation des rejets. Ainsi, les rejets atmosphériques issus du biofiltre sont directement diffusés dans l'air ambiant. Par conséquent, il n'est pas possible de contrôler la qualité des effluents rejetés dans l'atmosphère et les risques liés à des nuisances olfactives restent importants. En outre, ces dispositifs de désodorisation ne sont pas adaptés au traitement d'effluents gazeux présentant des variations importantes des teneurs en composants malodorants. Afin de remédier à ces problèmes, le document US 2004/0152185 prévoit de disposer des moyens d'analyse des composants malodorants à la sortie du biofiltre et de faire re circuler dans le biofiltre une partie des effluents gazeux, en fonction des résultats de l'analyse. 5 Toutefois, le dispositif de désodorisation présenté dans ce document reste, malgré tout, peu adapté au traitement d'effluents gazeux présentant des variations importantes de compositions en composants polluants. En effet, le dimensionnement du biofiltre, comme le choix des média filtrants qu'il contient, sont effectués sur la base d'une composition moyenne des effluents gazeux en composants polluants. io Ainsi, lorsque les concentrations en composants malodorants subissent une augmentation importante, la portion de gaz réinjecté dans le biofiltre sera nettement augmentée. Le débit d'effluent gazeux à l'entrée du dispositif de désodorisation doit, donc, nécessairement, être réduit afin de ne pas provoquer une surpression à l'intérieur du biofiltre. Par conséquent, le rendement du 15 biofiltre est diminué car le débit d'effluent gazeux traité par le biofiltre est fortement réduit. En outre, dans certains cas, l'augmentation de la concentration d'un polluant ne pourra pas être absorbée par le biofiltre car il n'aura pas été conçu pour le 20 traitement spécifique dudit polluant. L'invention vise à remédier à ces problèmes en proposant un dispositif de désodorisation simple, efficace et particulièrement adapté au traitement d'effluents gazeux présentant des variations de composition en composants 25 malodorants. À cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un dispositif de désodorisation d'un effluent gazeux vicié issu d'un traitement biologique comprenant : 30 - un biofiltre ; - au moins un conduit d'évacuation de l'effluent sortant du biofiltre ; - des moyens d'analyse de composant(s) odorant(s) dans l'effluent gazeux sortant du biofiltre, agencés pour délivrer un signal d'analyse; 15 30 ledit dispositif comprenant des moyens complémentaires de désodorisation de l'effluent, connectés au conduit d'évacuation et une unité de commande agencée pour piloter lesdits moyens complémentaires de désodorisation, en fonction dudit signal d'analyse. Ainsi, selon l'invention, le dispositif est adapté au traitement d'effluents gazeux subissant des variations de composition importantes car, lorsque les concentrations des composants malodorants suivis subissent des dérives ou des dépassements de valeur limites, les moyens complémentaires de désodorisation sont actionnés de manière à ne rejeter dans l'atmosphère que des effluents présentant de faibles nuisances olfactives. Par ailleurs, un tel dispositif permet d'assurer une désodorisation des effluents lorsque le fonctionnement du biofiltre est dégradé. En outre, ce dispositif permet de dégrader des composants malodorants qui n'étaient pas ou peu traités par le biofiltre. Avantageusement, les moyens d'analyse sont des moyens d'analyse en continu 20 des effluents gazeux. Ainsi, le dispositif de désodorisation présente une excellente réactivité aux changements de composition de l'effluent. Avantageusement, les moyens d'analyse comprennent un spectromètre à diode laser. Cette technologie permet une analyse fine et continue des amines et de 25 l'ammoniaque Avantageusement, les moyens d'analyse comprennent un détecteur à ionisation de flamme. Cette technologie procure une lecture rapide, précise et continue de la concentration totale en composés organiques. Avantageusement, les moyens d'analyse comprennent au moins un analyseur de sulfure d'hydrogène. Dans un mode de réalisation, les moyens supplémentaires de désodorisation comprennent un générateur de plasma froid associé à au moins un filtre. Ainsi, le dispositif permet une désodorisation efficace de l'effluent. Dans un mode de réalisation, les moyens supplémentaires de désodorisation comprennent un injecteur de produits masquants et/ou neutralisants. Ainsi, le procédé de désodorisation peut être finement adapté à la composition de l'effluent vicié. io Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de désodorisation d'un effluent gazeux vicié par un traitement biologique comprenant : - une étape de filtration de l'effluent gazeux au travers d'un biofiltre ; et - une étape d'analyse de composé(s) odorant(s) dans l'effluent gazeux sortant du biofiltre; et 15 - une étape supplémentaire de pilotage de moyens complémentaires de désodorisation de l'effluent sortant du biofiltre en fonction de ladite étape d'analyse. Avantageusement, le procédé comprend en outre une étape de pilotage des 20 paramètres du biofiltre en fonction de l'étape d'analyse. Ainsi, le procédé permet d'augmenter l'efficacité du biofiltre, en régulant ses paramètres de gestion en fonction de la composition de l'effluent gazeux à la sortie du biofiltre. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la 25 description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement une installation de compostage équipée d'un dispositif de désodorisation selon un mode de réalisation de l'invention ; 30 - la figure 2 illustre schématiquement un biofiltre ; et 25 30 - les figures 3 et 4 illustrent schématiquement une installation de compostage équipée de dispositif de désodorisation respectivement selon un deuxième et troisième modes de réalisation. La figure 1 illustre, à titre d'exemple, un dispositif de désodorisation 1, selon l'invention, équipant une installation de compostage 2. On notera, toutefois, que l'utilisation de l'invention ne se limite pas aux installations de compostage et l'invention pourra également être utilisée pour la io désodorisation d'effluents gazeux issus de tous types d'installations de traitement biologique, et notamment pour des installations de méthanisation. L'installation de compostage 2 comprend une enceinte 3 (figure 1) ou une cuve (figures 3 et 4) pour recevoir les déchets à traiter et un circuit d'aération 15 possédant un conduit d'extraction 5 d'air sortant de l'enceinte 3 ou de la cuve et, dans le mode de réalisation de la figure 1, un conduit d'acheminement 4 d'air frais entrant dans l'adite enceinte 3. L'air frais a généralement une composition proche de l'air atmosphérique alors que l'air vicié sortant est très légèrement appauvri en oxygène et est chargé en composés odorants dégagés 20 lors du processus de fermentation. Les composés odorants issus d'un tel procédé de traitement biologique sont notamment les composés organiques volatiles (COV), le sulfure d'hydrogène (H2S), l'ammoniac (NH3) et leurs dérivés. Le conduit d'extraction 5 de l'air sortant de l'enceinte 3 de compostage est équipé d'un ventilateur 6 permettant de conduire l'effluent gazeux vicié vers le dispositif de désodorisation 1 selon l'invention, avant d'être rejeté dans l'atmosphère 7. Le dispositif de désodorisation 1 comprend : - un biofiltre 8, - des moyens d'analyse 9, - des moyens complémentaires 10, 11 de désodorisation de l'effluent, et - une unité de commande 12 desdits moyens complémentaires 10, 11. Le biofiltre 8 comprend une zone d'humidification 14 et une zone de filtration 15. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, la zone d'humidification 14 comprend un laveur d'air 16 constitué d'une rampe d'arrosage 22 et d'un garnissage 23. Le garnissage 23 permet de laver l'effluent gazeux en io optimisant les contacts entre l'écoulement du liquide de lavage et l'effluent vicié, afin d'effectuer une pré épuration de celui-ci. Avantageusement, afin d'augmenter l'efficacité de l'épuration, le liquide de lavage est un mélange eau acide. En outre, la zone d'humidification 14 est équipée d'une cuve de récupération 24 du liquide de lavage connectée à la rampe d'arrosage via un 15 conduit 25 muni d'une pompe 26. Dans d'autres modes de réalisation non représentés, la zone d'humidification 14 pourra être seulement équipée d'un humidificateur, sans garnissage, comprenant une rampe d'arrosage de l'effluent gazeux. En outre, on pourra 20 également prévoir de munir le biofiltre 8 d'une rampe d'arrosage de la zone de filtration 15, éventuellement en combinaison avec un laveur 16 d'air ou un humidificateur. L'effluent gazeux vicié est tout d'abord introduit dans la zone d'humidification 14 25 où il est nettoyé et saturé en eau par un laveur d'air. L'effluent gazeux traverse ensuite lentement le matériau filtrant (mono ou multi-couches) 18, 19, 20 et les composants malodorants se fixent sur le film d'eau qui recouvre le matériau filtrant 18, 19, 20. Par la suite, les micro-organismes qui se développent dans le matériau filtrant 18, 19, 20 transforment les composants malodorants en 30 composants neutres et non dangereux. Avantageusement, le biofiltre 8 est pourvu de deux à trois couches 18, 19, 20 de filtration comprenant différents matériaux. La couche inférieure 18, aussi 5 appelée couche de distribution sert de support pour les couches de filtration supérieure et permet la répartition idéale de l'air, la couche intermédiaire 19 est généralement la couche de filtration principale et la couche de couverture 20 sert de protection pour les couches de filtration inférieure. Le biofiltre 8 est équipé d'un collecteur 21 permettant d'évacuer l'ensemble de l'effluent gazeux vers un conduit d'évacuation 13. Le dispositif de désodorisation 1 comprend, en outre, des moyens d'analyse 9 io des composants odorants dans l'effluent gazeux traversant ledit conduit d'évacuation 13. Avantageusement, les moyens d'analyse 9 permettent d'analyser en continu les concentrations résiduelles des composants polluants dans l'effluent gazeux. 15 En fonction du type de traitement biologique dont est issu l'effluent gazeux vicié, les moyens d'analyse 9 pourront comprendre différents types d'appareillages. Afin d'analyser les composés organiques volatiles, les moyens d'analyse 9 20 comprennent un détecteur par ionisation de flamme. Le détecteur à ionisation de flamme mesure la teneur totale des composés organiques du gaz analysé. Lors de la combustion de composés organiques dans une flamme d'hydrogène, il y a production de particules chargées électriquement. Le courant électrique produit par ces ions est proportionnel à la teneur en carbones organiques. 25 Cette technologie procure une lecture rapide, précise (jusqu'au ppb) et continue de la concentration totale en composés organiques. En outre, les moyens d'analyse 9 peuvent également comprendre un spectromètre à diode laser. Le spectromètre peut notamment être utilisé pour la 30 détection et la mesure des concentrations en amines et ammoniac dans les effluents gazeux. Afin de mesurer la concentration de l'effluent gazeux en sulfure d'hydrogène, les moyens d'analyse 9 comprennent un chromatographe et/ou un analyseur colorimétrique détectant la coloration d'un indicateur (réalisé en acétate de plomb ou en nitrate d'argent) sensible au sulfure d'hydrogène. Dans un autre mode de réalisation, les moyens d'analyse 9 comprennent un détecteur par chimiluminescence qui mesure la luminescence provoquée par l'énergie libérée lors d'une réaction chimique impliquant le sulfure d'hydrogène. Par ailleurs, le dispositif comprend des moyens complémentaires 10, 11 de io désodorisation connectés au conduit d'évacuation 13 des effluents sortant du biofiltre 8 et une unité de commande 12 agencée pour piloter les moyens complémentaires 10, 11. L'unité de commande 12 comprend des moyens de traitement du signal 15 d'analyse provenant des moyens d'analyse 9. En outre, l'unité de commande 12 est connectée aux moyens complémentaires de désodorisation 10, 11 afin de les piloter en fonction de l'analyse effectuée à la sortie du biofiltre 8. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'unité de commande 12 20 est également connectée au biofiltre 8 afin de réguler ces paramètres de fonctionnement en fonction des données provenant des moyens d'analyse. Ainsi, il est possible d'agir sur les différents paramètres de fonctionnement du biofiltre 8 afin de corriger des dérives ou dépassement. Les paramètres de fonctionnement du biofiltre 8 sont notamment la température, le débit de 25 l'effluent gazeux et le taux d'humidité dans l'effluent gazeux et/ou dans le matériau filtrant 18, 19, 20. Le taux d'humidité optimum dépend du type de matériau filtrant utilisé et doit être maintenu constant afin d'obtenir une activité micro-organique optimale. À 30 cet effet, l'unité de commande 12 peut notamment être agencée pour commander la rampe d'arrosage 22 de la zone d'humidification 14 en fonction des analyses effectuées à la sortie du biofiltre 8. 5 De même, la qualité de la filtration dépend du temps de passage de l'effluent gazeux au travers du matériau filtrant 18, 19, 20 et donc du débit de l'effluent gazeux. À cet effet, l'unité de commande 12 est agencée pour commander le ventilateur 6 afin de réguler le débit d'effluent gazeux. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, les moyens complémentaires de désodorisation comprennent un injecteur 10 de produit(s) masquant(s) et/ou neutralisant(s) et un générateur de plasma froid 11. io L'injecteur 10 pulvérise un ou plusieurs produits masquants et/ou neutralisants dans le conduit d'évacuation 2 de l'effluent sortant du biofiltre 8 en fonction du ou des polluants problématiques détectés par les moyens d'analyse 9. À cet effet, l'injecteur 10 est avantageusement équipé de plusieurs buses d'injection connectées à un produit masquant et/ou neutralisant, qui pourra être spécifique 15 à un type de composant malodorant (COV, H2S, NH3 ,...). Les produits masquants masquent une odeur désagréable par une odeur agréable. Aucune réaction chimique ne se produit avec les polluants malodorants et l'odeur résultante du mélange est souvent plus importante que 20 celle de la source, même si la perception est plus agréable. Il s'agit de mélanges d'huiles aromatiques ou de parfum, contenant un alcool. L'alcool permet en outre d'éliminer les bactéries éventuellement présentes dans l'effluent gazeux. 25 Les produits neutralisants, appelés également désodorisants ou réducteurs d'odeur, réagissent chimiquement avec les molécules gazeuses malodorantes afin de réduire les émissions odorantes. La réaction entre le produit neutralisant et le composant malodorant est une chélation chimique qui aboutit à la formation de complexes neutres. Lesdits complexes sont biodégradables et 30 non toxiques à la fois pour l'homme et l'environnement. Le ou les produits neutralisants sont injectés en fonction du ou des composés malodorants en excès dans l'effluent gazeux sortant du biofiltre et les doses injectés sont 2922771 i0 proportionnelles à l'excès analysé afin de limiter au strict nécessaire la quantité de produits pulvérisés. Dans un mode de réalisation, les produits neutralisants comprennent des aldéhydes ou cétones qui agissent par attaque nucléophile de l'azote des amines et de l'ammoniac, ou du souffre des mercaptans et de l'hydrogène sulfuré. Dans un mode de réalisation de l'invention, on pourra également prévoir io d'injecter des agents neutralisant le système olfactif. Ces agents sont constitués de molécules susceptibles de monopoliser les sites actifs de la perception olfactive au détriment des molécules qui induisent une odeur gênante. Par ailleurs, dans le mode de réalisation des figures 1 et 3, un générateur de 15 plasma froid 11 est associé avec un ou plusieurs filtres 27. Ces moyens de désodorisation sont particulièrement adaptés au traitement d'effluents comportant des faibles teneurs en composés organiques volatiles, odorants ou non, ce qui est le cas à la sortie du biofiltre. 20 L'effluent sortant du biofiltre 8 est traité par un effluent frais ionisé par un plasma froid généré par un champ électrique. L'effluent frais, de l'air ambiant par exemple, est conduit vers le conduit d'évacuation 13 via un conduit 29. Un ventilateur 28 permet de réguler le débit au travers du conduit 29.Les radicaux et espèces engendrés au sein de l'effluent frais ionisé , tel que l'oxygène actif 25 et l'ozone, transforment les molécules polluantes en molécules inoffensives dont le caractère odorant a été éliminé et/ou en molécules dont le piégeage par le filtre 27 (lit de granulat, média filtrant) devient extrêmement performant. Lorsqu'un dépassement des teneurs seuils en composants odorants est détecté 30 à la sortie du biofiltre 8, l'unité de commande actionne le ventilateur 28 et le générateur de plasma 27. Ainsi, l'utilisation du générateur est limitée aux seuls cas de dépassement. 30 2922771 Il Dans le mode de réalisation de la figure 3, les moyens complémentaires de désodorisation comprennent uniquement un générateur de plasma froid 11 alors que dans le mode de réalisation de la figure 4, les moyens complémentaires comprennent uniquement un injecteur 10 de produit(s) 5 masquant(s) et/ou neutralisant(s). Par ailleurs, dans des modes de réalisation non représentés, on pourra également prévoir d'équiper le dispositif de désodorisation 1 des moyens complémentaire de désodorisation suivants : io - équipement de traitement par oxydation thermique - équipement de traitement cryogénique ; et/ou -adsorption sur charbon actif ou zéolithe. Le procédé de désodorisation selon l'invention est décrit par la suite. Le 15 procédé comprend une première étape lors de laquelle l'effluent gazeux est filtré au travers du biofiltre 8. Préalablement, à cette étape, l'effluent gazeux peut, de manière optionnelle, être lavé et/ou saturé en eau dans un biolaveur 16. 20 Par la suite, l'effluent gazeux sortant du biofiltre 8 est dirigé vers un conduit d'évacuation 13 puis analysé. Lors de l'analyse, les teneurs en composants odorants sont mesurées puis comparés à des valeurs seuils. Lorsque les valeurs seuils sont dépassées, l'unité de commande actionne les 25 moyens complémentaires 10, 11 de désodorisation et les pilote en fonction de l'excès de composants odorants. L'effluent gazeux peut alors être rejeté dans l'atmosphère sans provoquer de nuisances olfactives. En outre, dans un mode de réalisation, le procédé comporte une étape de pilotage des paramètres du biofiltre en fonction de l'étape d'analyse. 5 L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention. On notera notamment que les différentes techniques d'analyse de composants odorants sont décrites à titre d'exemple et l'homme du métier pourra notamment utiliser des techniques d'analyses équivalentes sans sortir du cadre de l'invention. 20 REVENDICATIONS 1 Dispositif de désodorisation (1) d'un effluent gazeux vicié issu d'un traitement biologique, comprenant : - un biofiltre (8) ; - au moins un conduit d'évacuation (13) de l'effluent sortant du biofiltre (8) ; et -des moyens d'analyse (9) de composant(s) odorant(s) dans l'effluent gazeux sortant du biofiltre (8) agencés pour délivrer un signal 10 d'analyse; ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens complémentaires (10, 11) de désodorisation de l'effluent connectés au conduit d'évacuation (13) et une unité de commande (12) agencée pour piloter lesdits moyens complémentaires (10, 11) de 15 désodorisation en fonction dudit signal d'analyse. 2 Dispositif de désodorisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'analyse (9) sont des moyens d'analyse en continu de l'effluent gazeux. 3 Dispositif de désodorisation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'analyse (9) comprennent un spectromètre à laser. 25 4 Dispositif de désodorisation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'analyse (9) comprennent un détecteur à ionisation de flamme. 5 Dispositif de désodorisation selon l'une des revendications 1 à 4, 30 caractérisé en ce que les moyens d'analyse (9) comprennent au moins un analyseur de sulfure d'hydrogène. 56 Dispositif de désodorisation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens supplémentaires de désodorisation comprennent un générateur de plasma froid (11) associé à au moins un filtre (27). 7 Dispositif de désodorisation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens supplémentaires de désodorisation comprennent un injecteur (10) de produits masquants et/ou neutralisants. 10 8 Procédé de désodorisation d'un effluent gazeux vicié par un traitement biologique comprenant : - une étape de filtration de l'effluent gazeux au travers d'un biofiltre (8) ; et 15 - une étape d'analyse de composé odorant dans l'effluent gazeux sortant du biofiltre (8); ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire de pilotage de moyens complémentaires (10, 11) de désodorisation de l'effluent sortant du biofiltre (8) en fonction de ladite 20 étape d'analyse. 9 Procédé de désodorisation selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de pilotage des paramètres du biofiltre (8) en fonction de l'étape d'analyse. 25