Traitement des Gaz et des Eaux Ecole nationale d’ingénieurs de Monastir Département de Génie Energétique Traitement des Gaz et des Eaux Chapitre I: « Etude des gaz et fumées en procédés industriels et leur traitement avant rejet » ENER 3 Spécialité : Energie et Environnement A.U. 2013-2014 Enseignant : Kamel Abderrazak Email : abderrazak_kamel@yahoo.fr Cours Traitement des Gaz et des Eaux

Cours Traitement des Gaz Plan Les polluants de l’air Réglementation Tunisienne CHAPITRE I : Dispositions générales CHAPITRE II : Valeurs limite à la source des polluants de l’air CHAPITRE III : Conditions et contrôle des émissions CHAPITRE IV : Dispositions diverses Dépollution de l’air 3.1 Actions préventives à la source 3.2 Principales techniques de dépollution Principaux procédés appliqués industriellement 4.1 Dépoussiérage 4.2 Désulfuration 4.3 Dénitrification 4.4 Lutte contre les polluants organiques 4.4.1 Réduction du COV 4.4.2 Réduction des dioxines et furannes 5. Conclusion Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 1. Les polluants de l’air Définition: les émissions ou substances qui, une fois à l'air libre produisent des effets nocifs sur la santé de l’Homme ou sur l'environnement La Loi n° 2007-34 du 4 juin 2007 vise dans son Article premier « à prévenir, limiter et réduire la pollution de l’air et ses impacts négatifs sur la santé de l’Homme et sur l’environnement ainsi qu’à fixer les procédures de contrôle de la qualité de l’air, afin de rendre effectif le droit du citoyen à un environnement sain et assurer un développement durable . » Avec une telle définition, il est nécessaire, pour caractériser une situation de pollution atmosphérique, de prendre en compte un nombre important de constituants, ceux-ci se présentant sous forme de gaz, aérosols ou particules. Le tableau 1 dresse la liste des polluants les plus étudiés à ce jour et précise pour chacun d’entre eux l’origine des émissions, les pollutions générées dans l’environnement et les effets éventuels sur la santé. À cette liste, on peut d’ailleurs ajouter l’ammoniac (NH3) ou le sulfure de dihydrogène (H2S) émis dans certaines activités industrielles. Cours Traitement des Gaz

Effets sur la santé humaine 1. Les polluants de l’air Nature Origine Pollutions générées dans l’environnement Effets sur la santé humaine Particules Milieu naturel (sable, embruns en bord de mer, pollens, poussières volcaniques,...) Procédés industriels Transport par les particules de composés toxiques (sulfates, métaux lourds, hydrocarbures,...) Altération de la fonction respiratoire avec des effets variés : — irritant (particules acides) — fibrosant (amiante, silice) — allergène (spores) — cancérigène ou mutagène (composés organiques ou radioactifs) Métaux lourds Procédés industriels à haute température Incinération Toxicité et accumulation dans la chaîne alimentaire Effets toxiques variables Oxydes de soufre : SO2 SO3 Combustion de produits fossiles sulfureux Acidification Corrosion d’ouvrages métalliques Dégradation de la pierre Irritation pulmonaire Oxydes d’azote : NO2 NO3 Combustion, en particulier dans les transports Fabrication d’engrais Pollution photo-oxydante Contribution à l’effet de serre Irritation des muqueuses, des yeux et des voies respiratoires (NO2 plus toxique que NO) Oxydes de carbone : CO CO2 Combustion incomplète de produits fossiles (industries, transports) --- Formation de carboxyhémoglobine dans le sang Pas d’effet aux teneurs atmosphériques usuelles Tableau 1 : Principaux polluants de l’air Cours Traitement des Gaz

Effets sur la santé humaine 1. Les polluants de l’air Nature Origine Pollutions générées dans l’environnement Effets sur la santé humaine Aérosols acides : Cl-,F-,SO42-, NO3- Combustion ou incinération des ordures ménagères Acidification Irritation des muqueuses, des yeux et des voies respiratoires Ozone : O3 Action du rayonnement ultraviolet sur l’oxygène en présence de NOx et des COV Pollution photo-oxydante Composés organiques volatils (COV) : hydrocarbures saturés à l’exclusion de CH4 noyaux benzéniques hydrocarbures chlorés Cétones Combustion incomplète des combustibles fossiles Industrie pétrolière, stations service, solvants, peintures et vernis Toxicité et propriétés cancérigènes ou mutagènes pour certains composés (benzène) Odeurs gênantes dans un certain nombre de cas Polluants organiques persistants (POP) Combustion de produits fossiles Incinération Procédés industriels à haute température Effets variés : — risques cancérigènes ou mutagènes — affections dermatologiques — effets immunologiques Tableau 1 (suite) : Principaux polluants de l’air Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 1. Les polluants de l’air On y trouve des polluants, des constituants aux formules chimiques bien définies ; des familles de produits ayant en commun : certaines caractéristiques physiques (par exemple, les particules ou encore les composés organiques volatils COV) ; certaines caractéristiques toxicologiques (comme c’est le cas pour les métaux lourds ou les polluants organiques persistants POP). des métaux lourds, on s’intéresse en priorité à 3 d’entre eux : Cadmium Cd, Mercure Hg, Plomb Pb des polluants organiques persistants (POP), les listes varient selon les organismes officiels qui les ont publiées. On y trouve notamment : les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ; les dioxines et furannes ; les polychlorobiphényles (PCB). Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 1. Les polluants de l’air Quelques définitions : polluants de l’air : les émissions ou substances qui, une fois à l'air libre produisent des effets nocifs sur la santé de l’Homme ou sur l'environnement. valeurs limites de la qualité de l'air ambiant : les niveaux maximum des concentrations de polluants dans l’air ambiant tendant à éviter, prévenir et limiter ses effets nocifs sur la santé humaine ou sur l'environnement. seuils d’alerte de la qualité de l'air: les niveaux des concentrations de polluants dans l'air ambiant dont le dépassement, même pendant une courte durée, présente un danger pour la santé humaine ou l’environnement et nécessite de prendre des mesures urgentes. valeurs limites à la source : les niveaux maximum des concentrations de polluants de l’air dans les émissions provenant directement des sources mobiles et fixes dont le dépassement est interdit. les sources mobiles : les véhicules automobiles équipés de moteurs à combustion, utilisés dans le transport terrestre, maritime et aérien de personnes et de marchandises. les sources fixes : toutes les installations et équipements fixes dont l'exploitation est susceptible d’engendrer des émissions de polluants de l’air. Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 2. Réglementation Tunisienne Décret n° 2010-2519 du 28 septembre 2010, fixant les valeurs limite à la source des polluants de l'air de sources fixes. CHAPITRE I : Dispositions générales Article premier - Le présent décret fixe les valeurs limite à la source des polluants de l’air émanant des sources de pollution fixes et définit les modalités de contrôle et de mesure de ces émissions. Art. 2 - Au sens du présent décret, sont adoptées les définitions suivantes : "Puissance thermique d'un appareil de combustion" La quantité d'énergie thermique, exprimée en mégajoules, contenue dans le combustible, mesurée sur pouvoir calorifique inférieur, susceptible d'être consommée en une seconde en marche maximale continue. Elle est exprimée en mégawatts thermiques (MWth). "Puissance thermique nominale d'un appareil de combustion" La puissance thermique fixée et garantie par le constructeur comme pouvant être délivrée en marche continue, exprimée en mégawatts thermiques (MWth). "Puissance thermique nominale d'une installation" La somme des puissances thermiques nominales unitaires de tous les appareils de combustion qui composent l'installation et qui sont susceptibles de fonctionner simultanément. Elle est exprimée en mégawatts thermiques (MWth). Auto-surveillance La surveillance des installations assurée par l’exploitant. Exploitant Une personne physique ou morale qui gère légalement ou de faite des unités d’activités émettrices de polluants de l’air. Unité de coincinération Toute installation utilisant comme combustible des déchets non dangereux de différentes natures ou des déchets mélangés à d’autres produits. Unité d’incinération Tout équipement ou unité technique destiné spécifiquement au traitement thermique de déchets non dangereux, avec ou sans récupération de la chaleur produite par la combustion. Le traitement thermique comprend l'incinération par oxydation ou tout autre procédé, tel que la pyrolyse ou la gazéification. Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 2. Réglementation Tunisienne Art. 3 - Les installations doivent être conçues, installées et exploitées de manière à éviter, limiter et prévenir à la source les polluants de l’air, notamment par la mise en place de technologies propres, le traitement des émissions en fonction de leurs caractéristiques et la réduction des quantités rejetées. L'exploitant est tenu de prendre toutes les mesures de précaution nécessaires dans la conception de l’installation, son installation et son exploitation afin de limiter les risques de pollution accidentelle de l'air. Les consignes d'exploitation de l'ensemble des installations doivent mentionner explicitement les opérations de contrôle à effectuer, en marche normale et à la suite d'un arrêt pour travaux de modification ou d'entretien de façon à permettre en toutes circonstances le respect des dispositions du présent décret. Art. 4 - Les exploitants des installations qui dégagent des polluants dans l’air sont tenus d’adopter les mesures nécessaires suivantes pour prévenir les envols de poussières et matières diverses : - les voies de circulation et aires de stationnement des véhicules doivent être aménagées (formes de pente, revêtement, etc.), et convenablement nettoyées, - les véhicules sortant de l'installation ne doivent pas entraîner le dépôt de poussière ou de boue sur les voies de circulation. Pour cela des mesures telles que le lavage des roues des véhicules doivent être prévues en cas de besoin, - les surfaces où cela est possible doivent être engazonnées. Art. 5 Les équipements de traitement des polluants de l’air doivent être conçues de manière à faire face aux variations de débit, de température ou de composition des émissions à traiter, particulièrement, à l'occasion du démarrage ou de l'arrêt des équipements, pour garantir le respect des valeurs limite de polluants de l’air imposées au rejet. Les équipements de traitement des polluants de l’air doivent être convenablement entretenus. Les principaux paramètres, permettant de s'assurer de leur bonne marche, sont mesurés périodiquement et si besoin en continu avec asservissement à une alarme pour les cas de pannes principales. Les résultats de ces mesures sont portés sur un registre mis à la disposition de l’agence nationale de protection de l’environnement. Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 2. Réglementation Tunisienne Décret n° 2010-2519 du 28 septembre 2010, CHAPITRE II : Valeurs limite à la source des polluants de l’air Art. 6 - Sont appliquées, les méthodes de référence nationales homologuées, relatives au prélèvement, à la mesure et à l’analyse des polluants de l’air. Les méthodes de référence reconnues à l’échelle internationale sont appliquées en cas d’absence de méthodes de référence nationales. Lorsque la valeur limite est exprimée en flux spécifique (masse de polluants émis par unité de matière produite), ce flux est calculé, sauf dispositions contraires, à partir d'une production journalière. Dans le cas d'une auto-surveillance permanente, les concentrations de polluants émis à la source peuvent dépasser les valeurs limite prescrites pendant 2 heures par jour, sans toutefois dépasser le double de ces valeurs limite. Pour la détermination des flux, les émissions canalisées et les émissions diffuses sont prises en compte. La dilution des polluants est interdite. Art. 7 - Le débit des polluants de l’air est exprimé en mètres cubes par heure rapportés à des conditions normalisées de température (273 kelvins) et de pression (101,3 kilo pascals) après déduction de la vapeur d'eau (gaz secs), la concentration en polluants est exprimée en gramme(s) ou milligramme(s) par mètre cube rapporté aux mêmes conditions normalisées. Pour les installations de séchage, les mesures se font sur gaz humides. Art. 8 - Les polluants de l’air ne doivent pas dépasser les valeurs limite générales fixées dans l’annexe 1 du présent décret. Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 2. Réglementation Tunisienne Art. 9 – Les polluants de l’air émanant des activités et des sources suivantes, ne doivent pas dépasser les valeurs limite fixées dans l’annexe 2 du présent décret : 1- Extraction, traitement ou raffinage de pétrole, 2-Production et régénération de dioxyde, trioxyde de soufre, acide sulfurique et oléum, 3- Production d'acide nitrique, 4– Production d’acide phosphorique, d’engrais phosphatés et de produits fluorés, 5- Sidérurgie, 6 - Cubilots de fonderie de fonte, 7 – Fusion de cuivre électrolytique dans des fours à cuve, 8 –Unités de production de bitume ou d’autres matériaux pour l’enrobage des routes, 9- Stockage d'hydrocarbures. Art. 10 Les concentrations de polluants de l’air pour les équipements de combustion et chaudières présentes à l'intérieur d'une installation industrielle, d'une puissance thermique nominale supérieure ou égale à 10 MWth, sont exprimées en milligrammes par mètre cube (mg/Nm3) sur gaz sec rapportés à une teneur en oxygène dans les effluents de 6% en volume dans le cas des combustibles solides, 3% en volume dans le cas des combustibles liquides ou gazeux et 6% en volume pour la biomasse. Les valeurs limite à la source des installations de combustion, sont fixées dans l’annexe 3 du présent décret. Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 2. Réglementation Tunisienne Art. 11 Les valeurs limite à la source des polluants de l’air des unités d'incinération et de coincinération sont fixées dans l’annexe 4 du présent décret. Sont, cependant, exclues de son champ d'application, les installations ci-après : installations où sont traités exclusivement les déchets suivants : 1) déchets de végétaux, 2) déchets végétaux fibreux issus de la production de la pâte et de la production du papier à partir de la pâte, s'ils sont co-incinérés sur le lieu de production et si la chaleur produite est valorisée, 3) déchets de bois, à l'exception des déchets de bois qui sont susceptibles de contenir des composés organiques halogénés ou des métaux lourds à la suite d'un traitement avec des conservateurs du bois ou du placement d'un revêtement, y compris en particulier les déchets de bois de ce type provenant de déchets de construction ou de démolition, 4) déchets de liège, 5) déchets radioactifs, 6) déchets résultant de la prospection et de l'exploitation des ressources en pétrole et en gaz provenant d'installations offshore et incinérés à bord de celles-ci. b) installations expérimentales de recherches, de développement et d'essais visant à améliorer le processus d'incinération et traitant moins de 50 tonnes de déchets par an. Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 2. Réglementation Tunisienne Art. 12 Les valeurs limite à la source de polluants de l’air des turbines et moteurs à combustion sont fixées dans l’annexe 5 du présent décret. Les valeurs limite à la source relatives aux oxydes de soufre, oxydes d'azote, poussières et monoxyde de carbone, ramenées à 15% d'O2 sur gaz sec, des turbines à combustion, sont fixées conformément à la même annexe. Art. 13 Les valeurs limite à la source de polluants de l’air pour les unités de production de ciment sont fixées dans l’annexe 6 du présent décret. Art. 14 Dans le cas où une installation rejette le même polluant par divers rejets canalisés, les valeurs limite à la source s'appliquent à chaque rejet canalisé dès lors que le flux total de l'ensemble des rejets canalisés et diffus dépasse le seuil fixé. Art. 15 L’exploitant est tenu de prendre des mesures nécessaires pour limiter les mauvaises odeurs provenant du procédé industriel et des bassins de stockage et de traitement des eaux usées. Lorsqu'il y a des sources potentielles de mauvaises odeurs de grande surface (bassins de stockage, de traitement ...) difficiles à confiner, celles-ci doivent être implantées de manière à limiter la gêne pour le voisinage. Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 2. Réglementation Tunisienne Décret n° 2010-2519 du 28 septembre 2010, CHAPITRE III : Conditions et contrôle des émissions Art. 16 L’exploitant des installations qui émettent les polluants de l’air mentionnés aux articles 8, 9, 10 et 11 du présent décret, doit prévoir un point de prélèvement d'échantillons et des points de mesure pour chaque source d’émission de polluants. Ces points sont implantés dans des lieux permettant d’effectuer des mesures représentatives de polluants, de manière à éviter le ralentissement de la vitesse des gaz dû aux obstacles situés à l'aval et de permettre une homogénéité suffisante des polluants. Ces points sont aménagés de manière à faciliter l’accessibilité en toute sécurité. Art. 17 Pour effectuer les mesures, l’exploitant est tenu d’équiper les points de mesure et les points de prélèvement d'échantillons par les instruments nécessaires. Art. 18 La hauteur de la cheminée est déterminée conformément à l’annexe 7 du présent décret. Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 2. Réglementation Tunisienne Décret n° 2010-2519 du 28 septembre 2010, CHAPITRE IV : Dispositions diverses Art. 19 L’exploitant est tenu d’informer les autorités compétentes en cas de changement ou de modification de matières premières et énergétiques utilisées ou des procédés de production ou des équipements d’échantillonnage ou de contrôle des émissions. Art. 20 Les infractions aux dispositions du présent décret sont constatées et poursuivies conformément aux dispositions de la législation en vigueur et notamment la loi susvisée n° 91-88 du 2 août 1988 relative à la création d’une agence nationale de protection de l’environnement et la loi susvisée n° 2007-34 du 4 juin 2007 relative à la qualité de l’air. Art. 21 Le ministre de l’environnement et du développement durable, le ministre de l’industrie et de la technologie et le ministre de la santé publique sont chargés, chacun en ce qui le concerne, de l’exécution du présent décret qui sera publié au Journal Officiel de la République Tunisienne. Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 3. Dépollution de l’air 3.1 Actions préventives à la source Tableau 2 : Exemples d’actions préventives à la source Cours Traitement des Gaz

Techniques de dépollution 3. Dépollution de l’air 3.2 Principales techniques de dépollution Les industriels ont le choix entre 9 techniques de dépollution mais ils sont souvent conduits à en appliquer conjointement plusieurs, pour obtenir plus de souplesse, plus d’efficacité ou plus de rentabilité. Techniques de dépollution Tech. mécaniques Tech. électriques Tech. À couche poreuse Tech. hydrauliques Tech. chimiques Tech. physiques Tech. catalytiques Tech. Thermiques Tech. biologiques Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 3. Dépollution de l’air 3.2.1 Techniques mécaniques Elles consistent essentiellement à faire précipiter les particules de plus de 10μm présentes dans les gaz à traiter par le jeu de forces de gravité (chambres de décantation, pots à poussières), de forces d’inertie (séparateurs à chicanes) ou de forces centrifuges (cyclones multicyclones). 3.2.2 Techniques électriques Elles ont été développées pour éliminer les poussières fines, mais on commence aussi à envisager leur emploi pour abattre des composés organiques volatils. Elles font transiter, à faible vitesse (de l’ordre de 1 m/s) les gaz à dépoussiérer entre des électrodes émissives portées à haute tension (40 à 110 kV) et des électrodes collectrices reliées à la terre. En générant des ions négatifs, les électrodes émissives ionisent les gaz dans leur voisinage. L’effet couronne qui en résulte entraîne le chargement électrique des particules. Celles-ci vont se décharger sur les électrodes collectrices. Elles y adhèrent sous l’effet des forces électriques et de l’attraction moléculaire, avant d’en être détachées (par exemple par frappage) puis récupérées. 3.2.3 Techniques à couche poreuse Elles sont utilisées en dépoussiérage. Leur originalité tient à ce que les premières poussières arrêtées sur un support filtrent les poussières suivantes. Il faut évidemment périodiquement débarrasser le support d’une partie des poussières, tout en évitant de le mettre à nu. Comme support, on utilise souvent des manches de textiles (tissu, feutre aiguilleté) et dans certains cas, des lits de gravier ou des filtres céramiques. 3.2.4 Techniques hydrauliques Elles recourent à l’eau seule ou additionnée de réactifs pour capter des polluants particulaires et/ou gazeux. Elles sont mises en œuvre dans des tours de lavage, des colonnes à garnissage type Raschig, des appareils à lame liquide induite et des laveurs venturis à forte perte de charge (pulvérisation d’une phase liquide dispersée). Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 3. Dépollution de l’air 3.2.5 Techniques chimiques Elles assurent l’élimination, la neutralisation ou la transformation des polluants à l’état de gaz ou d’aérosols. Une première application très connue concerne la désulfuration des fumées avec des procédés soit humides (réaction avec du lait de chaux ou de l’ammoniaque), soit secs ou semi-secs (réaction avec de la chaux pulvérulente). Une seconde application qui se développe se rapporte à la dénitration des fumées, par réduction des oxydes d’azote par l’ammoniac. 3.2.6 Techniques physiques Elles tirent notamment parti de la propriété de certains polluants gazeux d’être adsorbés de façon réversible par des corps développant une grande aire spécifique (par exemple 1 000 m2/g). Après adsorption, on peut désorber en élevant la température. Comme adsorbants, on utilise des charbons actifs d’origine végétale (charbon de noix de coco), d’origine minérale (coke de pétrole) ou d’origine synthétique (fibres textiles carbonisées). 3.2.7 Techniques catalytiques Elles permettent d’abaisser les températures auxquelles il faut normalement opérer pour neutraliser ou oxyder les polluants. On évite ainsi d’avoir à trop réchauffer les gaz à traiter. Un exemple en sera donné à propos de la dénitrification des fumées. 3.2.8 Techniques thermiques Bien connues pour détruire certains polluants (il s’agit alors de l’incinération et de la postcombustion), elles commencent aussi à être appliquées pour la récupération des polluants soit volatils (cas du stripping de l’ammoniac en cokerie dans des colonnes à plateaux), soit condensables, soit congelables (cas de la cryogénie). 3.2.9 Techniques biologiques Elles s’emploient dans certaines industries qui rejettent des composés organiques volatifs (par exemple épuration biologique de l’air dans des stations de traitement d’eaux usées en chimie ou pharmacie, ou dans des stockages de solvants). Elles font intervenir des micro-organismes qui utilisent les polluants à éliminer comme éléments nutritifs et les transforment en éléments simples. Ces micro-organismes sont disposés sur des supports humidifiés (biofiltres) ou dans des liquides de lavage (biolaveurs). Ainsi leur est assuré un temps de contact suffisant avec les polluants à éliminer. Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 4. Principaux procédés appliqués industriellement 4.1 Dépoussiérage 4.2 Désulfuration 4.3 Dénitrification 4.4 Lutte contre les polluants organiques 4.4.1 Réduction du COV 4.4.2 Réduction des dioxines et furannes Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 4. Principaux procédés appliqués industriellement 4.1 Dépoussiérage S’il y a un domaine où la qualité de l’air ambiant s’est nettement améliorée, c’est bien celui des particules, qu’il s’agisse des poussières sédimentables ou des poussières en suspension. Cette évolution favorable est due à la généralisation dans l’industrie de procédés basés sur les techniques séparatives mécaniques, électriques, à couche poreuse et hydrauliques.(tableau 3) La figure 1 montre les domaines spécifiques d’application de ces diverses techniques. Avec les procédés de dépoussiérage les plus performants (filtres à manches, électrofiltres), seules certaines particules parmi les plus fines peuvent être encore émises à l’atmosphère. Or ce sont ces particules qui véhiculent des composés toxiques comme des métaux lourds (mercure) ou leurs composés et certains polluants organiques persistants (hydrocarbures aromatiques polycycliques). Elles en véhiculent d’autant plus que leur granulométrie est plus faible. L’explication tient à ce que ces composés toxiques sont à l’état de vapeur dans les fumées à haute température et se condensent sur les fines poussières déjà présentes. Il arrive même que, lors du refroidissement, il y ait synthèse de certains composés organiques lourds tels les dioxines et furannes. L’idéal serait sans doute d’effectuer sur un même effluent plusieurs dépoussiérages en cascade à des niveaux de température décroissants, en éliminant d’abord les poussières grossières avant la condensation des métaux lourds. Reste à mettre au point les technologies de dépoussiérage à très haute température, par exemple par filtres céramiques, dans des conditions économiques supportables. Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 4. Principaux procédés appliqués industriellement 4.1 Dépoussiérage Tableau 3 : Caractéristiques d’emploi des dépoussiéreurs usuels Cours Traitement des Gaz

4. Principaux procédés appliqués industriellement 4.1 Dépoussiérage Figure 1 : Domaines spécifiques d’application des dépoussiéreurs Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 4. Principaux procédés appliqués industriellement 4.2 Désulfuration Pendant de nombreuses années, la priorité a été donnée à la désulfuration en même temps qu’au dépoussiérage, en visant aussi bien la désulfuration des combustibles (gaz naturel, gaz de cokerie, fractions légères et moyennes de combustibles liquides, etc.) que la désulfuration des fumées industrielles de combustion. Comme le montre le tableau 4, les procédés de désulfuration font appel à la combinaison de techniques séparatives chimiques (neutralisation) ou physiques (adsorption sur charbon actif) pour fixer ou isoler SO2 avec des techniques séparatives mécaniques, électriques, à couche poreuse ou hydrauliques pour récupérer sous forme manipulable les polluants ainsi isolés. Le parc des unités de désulfuration de fumées est constitué dans la grande majorité des cas (90 % en Allemagne) par des installations de lavage au lait de chaux ou castine : SO2 et SO3 sont éliminés après oxydation sous forme de gypse CaSO4, 2H2O. Tableau 4 : Principaux procédés de désulfuration Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 4. Principaux procédés appliqués industriellement 4.3 Dénitrification Les oxydes d’azote NO et NO2 sont réduits à l’état d’azote gazeux par réaction avec l’ammoniac. On distingue couramment 2 familles de procédés : les procédés catalytiques SCR (de l’anglais Selective Catalytic Reduction) qui permettent d’opérer vers 400 oC ; les procédés non catalytiques SNCR (de l’anglais Selective Non Catalytic Reduction) qui exigent de travailler à plus haute température, par exemple vers 1 000oC pour des efficacités de dénitration plus limitées. La figure 2 donne à titre d’exemple le schéma de principe d’un traitement de fumées, qui associe successivement : dépoussiérage par électrofiltres ; désulfuration au lait de chaux ; dénitrification SCR. Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 4. Principaux procédés appliqués industriellement 4.3 Dénitrification Figure 1 : Figure 2 – Schéma de principe d’un traitement de fumées industrielles associant dépoussiérage électrostatique, désulfuration au lait de chaux et dénitrification catalytique Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz 4. Principaux procédés appliqués industriellement 4.4 Lutte contre les polluants organiques Il s’agit d’un domaine où n’existent pas de procédés universels. Tout est cas d’espèce selon les polluants dont on veut privilégier l’élimination et selon aussi les performances souhaitées. 4.4.1 Réduction du COV Comme les oxydes d’azote, les COV inquiètent les hygiénistes. Pour répondre à leurs craintes, des techniques séparatives physiques peuvent être mises à contribution en vue de diminuer les rejets de COV à l’atmosphère : adsorption sur charbon actif, suivie d’une désorption pour récupération éventuelle de COV et régénération du charbon actif ; absorption à l’huile pour les composés insolubles dans l’eau ; condensation et séparation par membranes, dans le cas où l’on désire récupérer certains solvants. 4.4.2 Réduction des dioxines et furannes Le sujet devient d’actualité. Les dioxines et furannes peuvent être éliminés par adsorption sur charbon actif. La méthode consiste à apporter ce charbon actif, soit au sein d’un lit fluidisé, soit sous forme de poussières en suspension dans l’écoulement gazeux. Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz Conclusion Depuis 1970, les grands indicateurs caractérisant la qualité de l’air au niveau local (concentrations en poussières, en SO2 , en CO...) traduisent une nette amélioration de la situation dans les pays industrialisés. Un tel constat s’explique en particulier par les efforts de dépollution réalisés par les industriels. Toutefois les experts attendent des progrès supplémentaires sur plusieurs points. a ) Les teneurs en NOx baissent relativement peu et, sans qu’il soit nécessaire de généraliser la dénitration des fumées, il faudrait mieux contrôler les combustions et évoluer vers des techniques moins polluantes (par exemple, combustion du charbon en lit fluidisé). b ) Certains polluants demandent à être mieux surveillés qu’il s’agisse des métaux lourds, de NO2 , des composés organiques volatils ou des polluants organiques persistants. c ) Jusqu’à présent on avait tendance à traiter de façon séparée la pollution de l’air, la pollution des eaux, la pollution des sols, le bruit, les vibrations et les problèmes posés par les déchets. Maintenant on raisonne beaucoup plus globalement dans le cadre de ce que l’on appelle l’approche intégrée. Les technologies classiques de dépollution et les procédés de fabrication peuvent donc être remis en cause, pour aboutir à une meilleure protection d’ensemble de l’environnement. d ) la recherche d’une meilleure qualité de l’air, jusqu’à présent envisagée sur le plan local, régional ou continental, prend maintenant en compte la terre et les couches atmosphériques (troposphère, stratosphère). Il faut penser en particulier à la protection de la couche d’ozone et à une maîtrise de l’effet de serre. Cours Traitement des Gaz

Cours Traitement des Gaz ANNEXE 1 Cours Traitement des Gaz

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Cours Traitement des Gaz ANNEXE 4 Cours Traitement des Gaz

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Cours Traitement des Gaz ANNEXE 5 Cours Traitement des Gaz

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