Brevet FR2938447A1 — publié le 20100521

PROCEDE DE DESODORISATION D'EFFLUENTS MALODORANTS, ET INSTALLATION POUR LA MISE EN îUVRE DU PROCEDE L'invention a pour objet un procédé de désodorisation d'effluents malodorants. Elle concerne également la mise au point d'une installation permettant de mettre en oeuvre le procédé. Dans la suite de la description, le procédé de l'invention est plus particulièrement illustré en relation avec le séchage des boues d'épuration et de compostage exclusivement par rayonnement solaire, c'est-à-dire sans apport thermique extérieur autre que le rayonnement UV. Néanmoins, ce mode de réalisation particulier n'est pas limitatif et le procédé de l'invention présente un intérêt pour toutes les applications où le traitement des odeurs s'impose. Sans que cela soit limitatif, on peut notamment citer le traitement des odeurs générées par les farines animales, les distilleries, tanneries, élevage d'animaux, équarrissage, de même que par l'industrie agroalimentaire. La question du séchage des boues d'épuration et des boues de compostage apparait comme étant un problème pour lequel aucune solution satisfaisante n'a encore été 2 0 trouvée. A l'heure actuelle, les boues sont séchées au sein de serres de séchage et l'humidité résultant de ce séchage est évacuée à l'extérieur, entraînant des problèmes majeurs d'odeur. Dans certains cas, des systèmes de désodorisation sont mis en place mais ils ne restent pas suffisamment efficaces. 25 Pour pallier cette difficulté, le document FR-A-2 888 270 a proposé une solution consistant à dégrader les polluants issus des boues papetières ou de compostage, par photocatalyse. Le principe de la photocatalyse est bien connu. Schématiquement, la réaction 3 0 photocatalytique est initiée en activant un solide semi-conducteur dénommé agent photocatalyseur, par exemple dioxyde de titane (TiO2) par des rayonnements UV d'une longueur d'ondes de 380 nm provoquant des changements électroniques au sein du semi-conducteur et conduisant, en présence d'air ou d'eau, à la création de radicaux oxygénés à la surface du semi-conducteur. Ces radicaux attaquent les 35 composés organiques adsorbés sur le semi-conducteur et, par succession de réactions chimiques, impliquant l'oxygène de l'air et de l'eau, dégradent des composés organiques jusqu'à ce que le carbone des chaînes carbonées soit complètement transformé en dioxyde de carbone (CO2). Dans le document précité, la photocatalyse est assurée par biais de supports spécifiques dénommés � médias filtrants � associant support fibreux proprement dit et agent photocatalyseur au moyen d'un agent liant. Ces supports sont positionnés dans l'embrasure des ouvertures d'un bâtiment, c'est-à-dire dans une zone naturellement éclairée par les UV. Le bâtiment étant en surpression, l'air circule de l'intérieur vers l'extérieur au travers des supports, lesquels assurent ainsi la dépollution de l'air. L'inconvénient majeur de cette installation réside dans son incapacité à traiter des quantités importantes de boues dans la mesure où la surface de média nécessaire pour traiter les effluents de manière efficace est beaucoup trop élevée. En outre, les bâtiments sont régulièrement ouverts en raison des allées et venues des camions venant déverser les boues. Il s'ensuit une fuite inéluctable des odeurs à l'extérieur, le phénomène étant renforcé du fait de la surpression générée à l'intérieur du bâtiment. En d'autres termes, le problème que se propose de résoudre l'invention est de mettre 2 0 au point un procédé du même type que celui décrit dans le document précité, ainsi qu'une installation permettant de mettre en oeuvre le procédé qui puisse assurer le traitement d'une quantité maximum de boues dans une enceinte de taille la plus limitée possible, et plus généralement qui ne présente pas les inconvénients précités. 25 Pour ce faire, le Demandeur a mis au point un procédé consistant à concentrer l'air vicié dans une zone en dépression et à le traiter, par photocatalyse, dans une zone en surpression. Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de désodorisation de l'air 3 0 généré par des effluents malodorants, selon lequel : - on met en dépression l'enceinte dans laquelle est généré l'air malodorant, - préalablement à son évacuation à l'extérieur à pression atmosphérique, on traite l'air pollué, par photocatalyse au sein d'une zone en surpression. 35 En d'autres termes, l'invention consiste à stocker les effluents dans une enceinte en dépression, puis à intercaler entre la zone en dépression et l'extérieur où l'air est à pression atmosphérique, une zone en surpression pourvue d'un système de photocatalyse permettant ainsi d'attirer l'air pollué dans une zone spécifique et de la traiter avant son évacuation vers l'extérieur. Selon l'invention, le traitement par photocatalyse consiste à traiter l'air, sous irradiation UV, par passage au travers d'un support perméable contenant un agent photocatalyseur. Dans un mode de réalisation particulier, le procédé de désodorisation de l'invention concerne plus particulièrement un procédé de séchage solaire, de boues dans lequel les rayonnements solaires sont seuls responsables de l'apport thermique. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé. Cette installation se caractérise en ce qu'elle comprend au moins deux enceintes respectivement une première enceinte en dépression, dans laquelle est généré l'air pollué, une seconde enceinte en surpression, munies de moyens aptes à détruire par photocatalyse les polluants organiques présents dans les effluents. 2 0 Une telle installation peut revêtir deux formes de réalisation différentes. Selon une première forme de réalisation, la première enceinte est munie d'ouvertures réparties sur toute ou partie de sa périphérie, et la seconde enceinte se présente sous la forme de caissons agencés à l'intérieur de la première enceinte et 25 rendus solidaires d'au moins une des ouvertures, avantageusement de toutes les ouvertures, les caissons étant munies de moyens aptes à détruire par photocatalyse les polluants organiques présents dans les effluents. L'installation est avantageusement complètement démontable associant des montants 3 0 métalliques avec des bâches. Avantageusement, la section des caissons est de taille identique à celle de l'embrasure des ouvertures de sorte à ce que la totalité de l'air pollué emprisonné, puis traité dans les caissons, est évacué par lesdites ouvertures. 35 Selon l'invention, la mise en depression de la première enceinte et en surpression des caissons est obtenue par la mise en oeuvre sur la paroi arrière de chaque caisson, d'un ventilateur assurant la communication de l'air depuis l'enceinte en dépression jusqu'à l'intérieur du caisson en surpression. Dans un second mode de réalisation, la seconde enceinte se présente sous la forme d'un module indépendant extérieur à la première enceinte et communiquant avec celle-ci, la seconde enceinte étant munie d'ouvertures réparties sur tout ou partie de sa périphérie, lesdites ouvertures étant munies de moyens aptes à détruire par photocatalyse les polluants organiques présents dans l'air pollué. En d'autres termes, dans ce mode de réalisation, les caissons agencés à l'intérieur de l'enceinte principale du premier mode de réalisation sont déportés et agencés à l'extérieur de l'enceinte. Dès lors, l'invention a également pour objet un module susceptible d'être mis en oeuvre dans l'installation décrite ci-dessus, le module se caractérisant en ce qu'il est avantageusement de forme générale parallélépipédique et destiné à communiquer avec la première enceinte, le module étant muni d'ouvertures réparties sur tout ou 2 0 partie de sa périphérie, lesdites ouvertures étant munies de moyens aptes à détruire par photocatalyse les polluants organiques présents dans l'air pollué. Ce mode de réalisation est plus particulièrement adapté au traitement des odeurs générées dans des enceintes existantes, que l'on vient équiper d'un module de 25 traitement photocatalytique. En pratique, la première enceinte communique avec le module par le biais d'une canalisation, la mise en dépression de l'enceinte et la mise en surpression du module étant obtenue par la mise en oeuvre d'un moyen de ventilation agencé, en amont, en 30 aval, ou en un point quelconque de ladite canalisation. La canalisation peut également se présenter sous la forme d'une cheminée de rejet faisant partie de l'enceinte en dépression, sur laquelle vient s'adapter le module. Par ailleurs, outre un système de ventilation apte à assurer un fonctionnement en 35 depression/surpression, l'installation peut comprendre, entre l'enceinte principale et le module, un moyen de prétraitement de l'air vicié provenant de l'enceinte. Il peut s'agir d'un filtre ou dépoussieur apte à capturer les fines présentes dans l'air dans le cas ou la matière à traiter est réduite en poudre. On évite ainsi d'encrasser les média filtrants assurant le traitement photocatalytique. Il peut s'agir d'une tour de lavage apte à éliminer le NH3 présent dans l'effluent à traiter par dissolution dans l'eau. La plupart du temps, le moyen de prétraitement est agencé sur la canalisation séparant la première enceinte du module. Quel que soit le mode de réalisation, les moyens aptes à détruire par photocatalyse les polluants organiques présents dans les effluents combinent en pratique au moins un support perméable recouvert d'un agent photocatalyseur (dénommé également support photocatalytique) avec au moins une source de rayonnement UV artificielle. Dans un mode de réalisation avantageux, les supports photocatalytiques sont maintenus au sein d'un cadre agencé dans l'embrasure des ouvertures de la première enceinte selon le premier mode de réalisation, ou du module selon le second mode de réalisation. Idéalement, les supports photocatalytiques sont au nombre de trois, respectivement, de l'extérieur vers l'intérieur du caisson ou du module, deux supports maintenus dos à dos, en contact ou non l'un de l'autre et un support indépendant, le support indépendant étant séparé des autres supports par au moins 2 0 une source de rayonnement UV. Dans ce cas de figure, les deux supports maintenus dos à dos sont recouverts d'agent photocatalytique sur leur face externe, c'est-à-dire coté extérieur pour l'un et coté source lumineuse pour l'autre. Le troisième support est quant à lui recouvert d'agent photocatalytique au moins sur la face en regard de la source lumineuse. 25 Dans un mode de réalisation préféré concernant le premier mode de réalisation et en fonction de la taille de la première enceinte, le cadre comporte quatre fenêtres destinées à recevoir chacune une série de trois supports tels que précédemment décrits. S'agissant du support perméable proprement dit, celui-ci associe, comme déjà dit, support fibreux et agent photocatalytique au moyen d'un agent liant. De tels supports sont plus particulièrement décrits dans le document EP-A-1 069 950, de même que dans les documents WO 00/13950 et WO 04/033069. 30 35 Dans un mode de réalisation préféré, le support perméable se présente sous la forme de trois couches superposées, respectivement une couche interne et deux couches externes, la couche interne étant constituée de 80 à 95 % en poids sec de carbone activé, le complément à 100% étant constitué de fibres chimiques, organiques et/ou inorganiques, les couches externes comprenant de 5 à 25% en poids sec de carbone activé, le complément à 100% étant constitué de fibres chimiques, organiques et/ou inorganiques. Dans la suite de la description et dans les revendications, par l'expression "fibres chimiques organiques et/ou inorganiques", on désigne parmi les fibres organiques à l'exception des fibres de carbone activé, notamment les fibres de cellulose, les fibres synthétiques du type, par exemple polyester, polyéthylène, polypropylène, polyamide, polychlorure de vinyl, alcool polyvinylique, acrylique, nylon, les fibres artificielles, par exemple viscose, acétate de cellulose; les fibres naturelles, par exemple coton, laine, pâte de bois, et parmi les fibres inorganiques, notamment les fibres minérales, par exemple verre ou céramique. En ce qui concerne la couche à base d'agent photocatalyseur, celle-ci contient en pratique entre 5 et 40 g/m2, avantageusement 20 g/m2 d'agent photocatalyseur choisi 2 0 dans le groupe comprenant les oxydes métalliques, les oxydes comprenant les alcalino-terreux, les oxydes d'actinide et les oxydes de terre rare. En pratique l'agent photocatalyseur se présente sous la forme d'un mélange comprenant entre 10 et 60 parties en sec, avantageusement 50 parties d'une dispersion colloïdale aqueuse de dioxyde de silice, le complément à 100% étant constitué de TiO2 anatase. De même, 25 les particules de SiO2 représentent de 1 à 50 % en poids de la dispersion colloïdale, ayant un diamètre compris entre 10 et 40 nm. Lorsque le support contient du charbon actif comme précédemment indiqué, celui-ci peut se présenter avantageusement sous la forme de fibres de particules ou de poudre 3 0 de carbone activé, de granulométrie comprise entre 2 et 300 �m. L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront bien des exemples de réalisation suivants, à l'appui des figures annexées. 35 La figure 1 est une représentation schématique d'une serre de séchage de boues selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue de l'intérieur de ladite serre. La figure 3 représente le détail des caissons de surpression agencés au niveau des ouvertures des serres selon les figures 1 et 2. Les figures 4a et 4b correspondent à un mode de réalisation préféré des moyens de 5 photocatalyse selon le premier mode de réalisation. La figure 5 est une représentation schématique détaillée en coupe, des moyens de photocatalyse selon le premier ou le second mode de réalisation de l'invention. La figure 6 est une représentation schématique de l'invention selon un second mode de réalisation. 10 La figure 7 est une représentation schématique en perspective du module de la figure 6. La figure 8 est une vue détaillée de certains des éléments de la figure 6. Dans cet exemple, l'invention est plus particulièrement décrite en relation avec le 15 séchage de boues d'épuration au moyen d'une serre par rayonnements solaires. I/ Premier mode de réalisation de l'invention : Comme représenté sur la figure 1, cette serre désignée par la référence générale (1) 2 0 est une serre entièrement démontable. Plus précisément, elle présente un toit (2), ainsi que des faces latérales (3), la face avant (4) étant munie d'une ouverture (5) permettant l'approvisionnement en boues d'épuration. Cette serre présente une série de montants transversaux (6) reliés chacun par une toile (7) aussi bien au niveau du toit (2) qu'au niveau de la périphérie (3), la toile laissant passer les rayonnements 25 UV. Selon l'invention, la périphérie du bâtiment est munie d'ouvertures (8) dans l'embrasure desquelles sont agencés les systèmes de photocatalyse définis par la référence générale (9). Sur la figure 1, on peut également apercevoir la présence des caissons (10) disposés à 3 0 l'intérieur du bâtiment (1), lesquels apparaissent clairement sur la figure 2. Chaque caisson (10) présente, dans sa plus grande section, une section identique à la section des ouvertures (8). Par ailleurs, les faces arrière (11) des caissons sont munies de ventilateurs (12) communiquant avec le coeur de l'enceinte. Dans l'enceinte, l'air est brassé en dépression au moyen de ventilateurs (13). 35 Les caissons sont plus particulièrement représentés sur la figure 3. Chaque caisson, dans sa section la plus large (14), est rendu solidaire d'un cadre (15) dans lequel est agencée l'unité de photocatalyse (16). Cette unité est détaillée sur les figures 4a, 4b. Plus précisément, l'unité de photocatalyse (16) présente une face avant (17) et une face arrière (18) solidaire du cadre (15). La face avant (17) est munie de 8 supports perméables superposés 2 à 2 (19) répartis symétriquement, tandis que la face arrière (18) est munie de 4 supports perméables (20) situés en regard des supports perméables (19) de la face avant (17). Les supports (19) sont séparés des supports (20) par l'intermédiaire de plusieurs sources de rayonnement UV (21) réparties sur la surface des supports. La disposition des supports au niveau d'une des 4 fenêtres de l'unité de photocatalyse est représentée en coupe sur la figure 5. Sur cette figure sont représentées les sources de rayonnement UV (21), ainsi que le ventilateur (12). Les références (19-I, 19-II et 20) représentent respectivement les trois supports maintenus dans l'armature ou cadre (15) au niveau des faces avant et arrière. Pour assurer la réaction photocatalytique, le support perméable (20) est enduit sur la face en regard de la lampe UV (21) d'une couche d'un agent photocatalytique (22). La 2 0 même couche (22) est appliquée sur la surface du support (19-II) en regard de la lampe UV (21). En outre, la couche (22) est appliquée sur la face externe du support (19-I) en regard de l'ouverture du bâtiment. Il est à noter que les supports (19-I et 19-II) sont en contact l'un de l'autre et mis en place dans une enveloppe textile non représentée. 25 Le fonctionnement de l'installation est le suivant. Les boues sont stockées pour séchage dans la serre et réparties sur la totalité du sol de celle-ci. L'atmosphère est mise en dépression grâce à la présence des ventilateurs 3 0 présents sur la paroi arrière des caissons, puis l'air pollué est conduit dans les caissons par phénomène de dépression/surpression. Dans les caissons, l'air pollué est traité par photocatalyse pour s'échapper, une fois traité, par les ouvertures du bâtiment. De la sorte, l'odeur des boues reste confinée dans le bâtiment. II/ Second mode de réalisation de l'invention Sur la figure 6, on a représenté une installation de l'invention selon un second mode de réalisation. Cette installation comprend une enceinte (23) supposée existante dans laquelle sont stockées les boues d'épuration. Sur le schéma, l'enceinte est dépourvue d'ouverture et ce de manière tout à fait arbitraire. Cette enceinte communique avec une seconde enceinte désigné également � module � (24) par le biais d'une canalisation (25). Comme représenté sur la figure 8, sur la canalisation (25) sont agencés successivement un ventilateur (26) et un dépoussiéreur (27). A l'instar des ventilateurs présents à l'arrière des caissons, le ventilateur (26) agencé sur la canalisation (25) permet de garantir un phénomène de depression dans l'enceinte (23) et de surpression dans le module (24). Le dépoussieur est facultatif et reste utile dans l'hypothèse où le flux d'air à traiter est chargé en fines. La figure (7) concerne plus particulièrement la structure du module (24). Selon une première caractéristique, cette structure est entièrement démontable permettant ainsi une mise en place aisée susceptible de s'adapter à tout type de site. Dans le mode de 2 0 réalisation représenté, le module de forme générale parallélépipédique, muni de 4 faces, respectivement deux petits cotés (28, 29), deux grands cotés (30, 31) et un toit non représenté. Le petit coté (29) est connecté à la canalisation (25) et muni d'une porte d'accès (32) permettant d'effectuer la maintenance. Les grands cotés (30, 31) sont quant à eux équipés des mêmes unités de phtocatalyse que celles représentées 25 sur la figure (5). Dans ce mode de réalisation, chaque grand coté ainsi que le petit coté (28) sont munis respectivement de trois panneaux et d'un panneau de photocatalyse (33). L'installation fonctionne selon le même principe que dans le premier mode de 30 réalisation. Son avantage est de pourvoir s'adapter sur des enceintes de stockage existentes. Un tel système permet, grâce à la concentration de l'air dans des zones spécifiques, d'assurer le traitement par photocatalyse d'une quantité de boues très importante avec 35 des bâtiments de taille limitée. Le procédé s'applique au séchage des boues d'épuration de même qu'au traitement des boues de compostage sans pour autant que ce soit limitatif. REVENDICATIONS1/ Procédé de désodorisation de l'air généré par des effluents malodorants, selon lequel : - on met en dépression l'enceinte dans laquelle est généré l'air malodorant, - préalablement à son évacuation à l'extérieur à pression atmosphérique, on traite l'air pollué, par photocatalyse, au sein d'une zone en surpression. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la photocatalyse consiste à traiter l'air, sous irradiation UV, par passage au travers d'un support perméable contenant un agent photocatalyseur. 3/ Installation pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'elle comprend au moins deux enceintes respectivement une première enceinte en dépression, dans laquelle est généré l'air pollué, une seconde enceinte en surpression, munies de moyens aptes à détruire par photocatalyse les polluants organiques présents dans les effluents. 4/ Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la première enceinte 2 0 (1) est munie d'ouverture (8) réparties sur toute ou partie de sa périphérie, et en ce que la seconde enceinte se présente sous la forme de caissons (10) agencés à l'intérieur de la première enceinte et rendus solidaires d'au moins une des ouvertures (8), les caissons (10) étant munies de moyens aptes à détruire par photocatalyse les polluants organiques présents dans les effluents. 25 5/ Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la section (14) des caissons est de taille identique à celle de l'embrasure des ouvertures (8). 6/ Installation selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque caisson (10) 30 présente une paroi arrière (11) munie d'un ventilateur (12) assurant la communication de l'air depuis l'enceinte en dépression jusqu'à l'intérieur du caisson en surpression. 7/ Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la seconde enceinte se présente sous la forme d'un module (24) indépendant extérieur à la première enceinte 35 (23) et communiquant avec celle-ci, la seconde enceinte étant munie d'ouvertures réparties sur tout ou partie de sa périphérie, lesdites ouvertures étant munies demoyens (33) aptes à détruire par photocatalyse les polluants organiques présents dans l'air pollué. 8/ Installation selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première enceinte (23) communique avec le module (24) par le biais d'une canalisation (25), la mise en dépression de l'enceinte (23) et la mise en surpression du module (24) étant obtenue par la mise en oeuvre d'un moyen de ventilation (26) agencé, en amont, en aval, ou en un point quelconque de ladite canalisation (25). 9/ Module (24) susceptible d'être mis en oeuvre dans l'installation objet des revendications 3 et 7 à 8, caractérisé en ce qu'il est destiné à communiquer avec la première enceinte (23), et est muni d'ouvertures réparties sur tout ou partie de sa périphérie, lesdites ouvertures étant munies de moyens (33) aptes à détruire par photocatalyse les polluants organiques présents dans l'air pollué. 10/ Installation selon l'une des revendication 3 à 9, caractérisée en ce que les moyens aptes à détruire par photocatalyse les polluants organiques présents dans les effluents combinent au moins un support perméable recouvert d'un agent photocatalyseur avec au moins une source de rayonnement UV artificielle. 11/ Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que les supports perméables recouverts d'un agent photocatalyseur sont au nombre de trois, respectivement, de l'extérieur vers l'intérieur du caisson (10) ou du module (24), deux supports maintenus dos à dos (19I et 19II) et disposés et un support indépendant (20), le support indépendant (20) étant séparé des autres supports (19) par au moins une source de rayonnement UV (21). 12/ Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que les deux supports maintenus dos à dos (19) sont recouverts d'agent photocatalytique sur leur face externe (22), c'est-à-dire coté extérieur pour l'un et coté source lumineuse pour l'autre, le troisième support étant recouvert d'agent photocatalytique (22) au moins sur la face en regard de la source lumineuse. 13/ Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que le support perméable (19, 20) est un support à base de fibres organiques et/ou inorganiques enduit d'une couche à base d'agent photocatalyseur.14/ Installation selon la revendication 11, caractérisé en ce que le support perméable (19, 20) comprend trois couches superposées, respectivement une couche interne et deux couches externes, la couche interne étant constituée de 80 à 95 % en poids sec de carbone activé, le complément à 100 % étant constitué de fibres chimiques organiques et/ou inorganiques, les couches externes comprenant de 5 à 25 % en poids sec de carbone activé, le complément à 100 % étant constitué de fibres chimiques organiques et/ou inorganiques. 15/ Installation selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'agent photocatalyseur est choisi dans le groupe comprenant les oxydes métalliques, les oxydes comprenant les alcalino-terreux, les oxydes d'actinide et les oxydes de terre rare.