Brevet FR3073747A1 — publié le 20190524

Biolaveur bi-étagé à régulation externe permettant le traitement biologique de l'air vicié DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé biologique de traitement de gaz, un dispositif de mise en oeuvre dudit procédé, et leurs applications, notamment à la désodorisation de l'air vicié provenant de stations de traitement des eaux usées. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Les procédés de traitement des eaux et des boues mis 15 en oeuvre au sein des usines de dépollution sont générateurs de nuisances olfactives provenant de deux sources principales : - L'activité bactérienne, engendrant principalement des rejets soufrés sous forme réduite (H2S, 20 mercaptans, _) - Le fonctionnement des traitements physico-chimiques, engendrant principalement des rejets azotés également sous forme réduite (NH3, _). Afin de minimiser les nuisances olfactives, les 25 effluents gazeux chargés de ces polluants sont conduits dans des dispositifs de désodorisation avant d'être rejetés à l'atmosphère. Généralement, les dispositifs de désodorisation employés au sein des stations de dépollution des eaux 30 sont de type physico-chimique (laveur de deux ou trois tours avec injection de réactifs) ou biologiques (biofiltres). 2 La mise en place d'un traitement de lavage physico-chimique permet une réduction de l'emprise du traitement compte tenu des temps de passage et des vitesses ascensionnelles habituellement retenues, mais entraine 5 des coûts d'exploitation importants liés à la consommation des réactifs nécessaires à la neutralisation des polluants. Les biofiltres, assurant une dégradation des polluants gazeux par voie biologique offrent des coûts de 10 fonctionnement réduits par l'absence de consommation de réactifs. Toutefois, ces dispositifs sont limités par les problématiques suivantes : - Emprise supérieure aux traitements physico- chimiques ; - Gestion des conditions de croissance des populations bactériennes complexe (accumulation d'inhibiteurs, acidification, ...); - Dégradation et colmatage du substrat au cours du temps nécessitant un travail de bêchage manuel, Afin de remédier à ces problèmes, le document FR2969010 prévoit l'utilisation de deux biofiltres à percolation utilisés en série, le premier fonctionnant en milieu acide et le deuxième en milieu basique. Le document propose l'utilisation d'un garnissage neutre au sein du premier biofiltre, la gestion du pH étant contrôlée par l'activité bactérienne, et d'un garnissage basifiant au sein du deuxième biofiltre. Toutefois, le dispositif présenté ne dispose pas d'un dispositif externe de contrôle des conditions de croissance de la biomasse bactérienne, le pH étant contrôlé soit par l'activité bactérienne en elle-même, soit par un garnissage basifiant, consommé au cours du temps. 3 L'absence de régulation externe de pH engendre deux conséquences : la sélection de la population bactérienne au sein du premier étage nécessite une exploitation délicate, le milieu n'étant pas sélectif, et 5 l'utilisation d'un garnissage basifiant consommé au cours du temps génère une évolution de la capacité de traitement du biofiltre, le support de culture étant consommé et le temps de séjour diminué. 10 DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention vise à remédier à l'ensemble des problématiques énoncées ci-dessus en proposant un dispositif de désodorisation d'un effluent gazeux vicié issu d'une unité de traitement des eaux comprenant deux 15 biolaveurs fermés contenant chacun un biofiltre (ou lit bactérien) muni d'un garnissage neutre et stable dans le temps de type perlite expansée ou pouzzolane sur lequel peuvent se développer les bactéries en présence notamment d'eau, d'oxygène et de nutriments. Les deux biolaveurs 20 sont montés en série, le premier fonctionnant à un pH basique (7,5 à 8,5 ; de préférence de 7,5 à 8), le second fonctionnant à un pH acide (4,5 à 6,5 ; de préférence de 4,5 à 5), la régulation des pH de fonctionnement étant réalisée au sein d'une ligne de recirculation externe au 25 biolaveur. Avantageusement, un dispositif d'entrée d'air par une raquette immergée dans la solution de recirculation du premier biolaveur est mis en place. Ainsi, le dépoussiérage de l'air vicié est réalisé directement au 30 sein dudit biolaveur et un premier transfert gaz/liquide est réalisé. 4 Avantageusement, la ligne de recirculation sur chaque biolaveur est munie de moyens d'analyse en ligne pour la mesure du pH, du potentiel redox et de la concentration en sulfates et nitrates. La mesure en continu permet 5 l'analyse des paramètres du milieu bactérien. Avantageusement, une injection de lait de chaux au niveau de la ligne de recirculation du premier biolaveur ainsi que d'un réactif acide de type acide chlorhydrique au niveau du second biolaveur est faite. Ainsi les 10 paramètres d'alcalinité et d'acidité sont contrôlés finement et en permanence, et un apport de carbone inorganique est réalisé. Avantageusement, le procédé comprend une étape de pilotage des injections de réactifs et de purges en 15 fonction de l'étape d'analyse. Avantageusement, un dispositif de fluidisation et de lavage du support de culture neutre (perlite expansée) via au moins un compresseur et une pompe est installé au niveau des biolaveurs. Ainsi en cas de développement trop 20 important de la population bactérienne entrainant une augmentation des pertes de charge, un détassage du substrat peut être réalisé. Selon une variante de l'invention, un étage de finition par zéolithe ou charbon actif en grain (CAG) 25 pourra être ajouté en aval du deuxième biolaveur. Avantageusement les biolaveurs fonctionnent à cocourant par injection d'air vicié à traiter et d'eau dans le même sens, l'injection étant de préférence effectuée par le bas des biolaveurs. Ainsi, l'air vicié à traiter 30 entre de préférence dans le premier biolaveur par le bas et ressort en haut dudit biolaveur après avoir traversé 5 le biofiltre, puis traverse le second biolaveur de la même manière. La vitesse de passage de l'air vicié à traiter dans les biolaveurs est comprise entre 500 et 600 m/h selon la 5 teneur en polluants. Le temps de séjour global de l'air pollué au sein des biofiltres est supérieur à 50 secondes sans dépasser 60 secondes. L'invention vise également une installation ou dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de 10 l'invention défini ci-dessus. Ledit dispositif comprend au moins deux biolaveurs montés en série, le premier biolaveur fonctionnant à pH basique compris entre 7,5 et 8,5, de préférence entre 7,5 et 8, le second biolaveur fonctionnant à pH acide compris entre 4,5 et 6,5, de 15 préférence entre 4,5 et 5, et des moyens pour faire passer l'air vicié à traiter à travers les deux biolaveurs. Avantageusement, ledit dispositif de l'invention comprend en outre, sur chaque biolaveur, une ligne de 20 recirculation externe munie d'une pompe et d'une chaine de mesure en ligne. Avantageusement, les deux biolaveurs dudit dispositif de l'invention comportent chacun un biofiltre muni d'un garnissage neutre de type perlite expansée ou pouzzolane. 25 Avantageusement, ledit dispositif de l'invention comprend un moyen d'injection de lait de chaux contrôlé par la chaine de mesure en ligne prévu au niveau de la ligne de recirculation du premier biolaveur, ainsi qu'un moyen d'injection d'acide chlorhydrique contrôlé par la 30 chaine de mesure en ligne prévue au niveau de la boucle de recirculation du deuxième biolaveur. 6 Avantageusement, ledit dispositif de l'invention comprend en outre un sprinkler ou diffuseur implanté à l'exutoire de chaque ligne de recirculation, au sommet de chaque biolaveur. 5 Avantageusement, ledit dispositif de l'invention comprend en outre un moyen de fluidisation et de lavage d'un biofiltre muni d'un garnissage neutre de type perlite expansée ou pouzzolane comprenant au moins une pompe, un compresseur et un moyen d'extraction implantés 10 au niveau de chaque biolaveur, sous contrôle d'un moyen de mesure de perte de charge différentielle implanté entre la partie haute et basse dudit biofiltre de chaque biolaveur. Avantageusement, ledit dispositif de l'invention 15 comprend en outre un étage d'affinage ou de finition composé d'un lit de zéolithe ou de CAG en aval du second biolaveur. Avantageusement, ledit dispositif de l'invention comprend en outre une entrée d'air vicié en amont du 20 premier biolaveur pour alimenter une raquette immergée dans la solution en recirculation au sein dudit biolaveur. La figure 1 illustre à titre d'exemple un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention 25 comprenant deux biolaveurs équipant une station de traitement des eaux. La canalisation d'air vicié (1) entre dans le premier biolaveur basique (2) et alimente une raquette immergée dans la solution en recirculation (3). L'air vicié est 30 ainsi dépoussiéré et un premier transfert en phase aqueuse des polluants est réalisé. 7 L'air vicié traverse un garnissage de perlite expansée ou de pouzzolane (4) servant de support aux bactéries de type thiobacillus, nitrosomonas et nitrobacter avant d'entrer dans le deuxième étage (5) du biolaveur(2). 5 Une ligne de recirculation externe (6) munie d'une pompe (7) et d'une chaine de mesure en ligne (8) permet le contrôle et l'arrosage du support de croissance bactérien avec un ajout éventuel de nutriments. Avantageusement, l'arrosage est réalisé avec de l'eau 10 issue d'une station de traitement des eaux usées et chargée en bactéries et résidus de nutriments. Une injection de lait de chaux (9) contrôlée par la chaine de mesure en ligne (8) est réalisée au niveau de la boucle de recirculation du premier biolaveur (2) selon 15 les besoins bactériens. Une injection d'acide chlorhydrique (10) contrôlée par la chaine de mesure en ligne (8) est réalisée au niveau de la boucle de recirculation du second biolaveur (18) selon les besoins bactériens. 20 Un sprinkler ou diffuseur (11), implanté à l'exutoire de chaque ligne de recirculation (6) assure l'équirépartition de la solution recirculée au sommet de chaque biolaveur (2, 18). Une mesure de perte de charge différentielle (12), 25 implantée entre la partie haute et basse du biofiltre muni du garnissage (4) de chaque biolaveur (2, 18), contrôle le déclenchement éventuel du détassage et du nettoyage du filtre. Lors de cette phase, une pompe de nettoyage (13) et un compresseur d'air (14) alimentent le 30 bas du biolaveur, les eaux sales sortant au niveau de l'extraction (15). Cette phase permet un lessivage partiel du biofilm bactérien et le renouvellement des 8 qualités intrinsèques du biofiltre muni du garnissage (4). Un étage de finition éventuelle (16) contenant un lit de zéolithe ou de CAG peut être ajouté selon les charges 5 polluantes à traiter dans l'effluent gazeux. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais l'homme REVENDICATIONS1. Procédé biologique de traitement d'air vicié, caractérisé en ce que l'on fait passer l'air vicié à traiter à travers deux biolaveurs (2,18) montés en série, le premier biolaveur (2) fonctionnant à pH basique compris entre 7,5 et 8, le second biolaveur (18) fonctionnant à pH acide compris entre 4,5 et 5. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de dépoussiérage de l'air vicié à traiter à l'entrée du premier biolaveur (2) via une canalisation (1) alimentant une raquette de répartition immergée dans une solution de recirculation (3) au sein dudit biolaveur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'analyse en continu du pH, du potentiel redox et de la teneur en sulfate et nitrate au niveau d'une ligne de recirculation (6) externe à chaque biolaveur (2,18). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux biolaveurs (2,18) comportent chacun un biofiltre muni d'un garnissage neutre de type perlite expansée ou pouzzolane (4). 5. Procédé selon la revendication 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'injection de lait de chaux (9) au niveau de la boucle de recirculation du premier biolaveur (2), ainsi que l'injection d'acide chlorhydrique (10) au niveau de la boucle de recirculation du second biolaveur (18). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend pour chaque 10 biolaveur (2,18), une étape de fluidisation et de lavage du biofiltre muni d'un garnissage (4), actionnée sur détection d'un niveau seuil de perte de charge (12). 5 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le temps de séjour global de l'air vicié au sein des deux biolaveurs (2,18) est supérieur à 50 secondes sans dépasser 60 secondes. 10 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d'affinage (16) réalisée via un lit de zéolithe ou charbon actif en grain (16) implanté en aval du second biolaveur (18). 15 9. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend deux biolaveurs (2,18) montés en série, le premier biolaveur (2) fonctionnant à pH basique compris 20 entre 7,5 et 8,5, le second biolaveur (18) fonctionnant à pH acide compris entre 5,5 et 6,5, et des moyens (1,17) pour faire passer l'air vicié à traiter à travers lesdits deux biolaveurs. 10. Dispositif selon la revendication 9, 25 caractérisé en ce qu'il comprend en outre sur chaque biolaveur (2,18) une ligne de recirculation (6) externe munie d'une pompe (7) et d'une chaîne de mesure en ligne (8). 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, 30 caractérisé en ce que les deux biolaveurs (2,18) comportent un biofiltre muni d'un garnissage neutre de type perlite expansée ou pouzzolane (4). 11 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en qu'un moyen d'injection de lait de chaux (9) contrôlé par la chaine de mesure en ligne (8) est prévu au niveau de 5 la boucle de recirculation du premier biolaveur (2), et qu'un moyen d'injection d'acide chlorhydrique (10) contrôlé par la chaine de mesure en ligne (8) est prévu au niveau de la boucle de recirculation du deuxième biolaveur (18). 10 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un sprinkler ou diffuseur (14) implanté. à l'exutoire de chaque ligne de recirculation (6) au sommet de chaque biolaveur 15 (2,18). 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de fluidisation et de lavage du garnissage neutre de type perlite expansée 20 ou pouzzolane (4) comprenant une pompe (13), un compresseur (14) et un moyen d'extraction (15) implantés au niveau de chaque biolaveur (2,18), sous contrôle d'un moyen de mesure de perte de charge différentielle (12) implanté entre la partie haute 25 et basse dudit garnissage (4) de chaque biolaveur (2,18). 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un étage d'affinage composé d'un 30 lit de zéolithe ou de CAG (16) en aval du second biolaveur (18). 12 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une canalisation (1) d'air vicié à traiter en amont du premier biolaveur (2) qui 5 alimente une raquette immergée dans la solution de recirculation (3) au sein dudit biolaveur.