Les eaux usées urbaines, comme de nombreuses eaux résiduaires industrielles, génèrent des composés malodorants qui constituent une autre forme de pollution.
traitement biologique et chimique des odeurs
Des produits malodorants
Il s'agit essentiellement de composés azotés (ammoniac et amines en particulier) et soufrés (sulfure d'hydrogène, mercaptans).
On trouve, en bien moindre quantité également, des composés organiques comme les aldéhydes, cétones, hydrocarbures, essentiellement dans les effluents gazeux industriels alors qu'il n'y a généralement pas d'aldéhydes ni de cétones dans les effluents gazeux des stations d'épuration.
A l'origine des composés azotés
Ce sont ainsi, surtout, les composés azotés et soufrés qui constituent les sources de pollutions les plus importantes et pour lesquels des techniques d'élimination physico-chimiques et biologiques ont été mises en oeuvre.
Les techniques d'élimination physico-chimiques (adsorption, absorption, lavage etc.) donnent des résultats intéressants mais leurs coûts d'exploitation restent néanmoins souvent prohibitifs en raison des quantités importantes de réactifs chimiques utilisées.
Trois niveaux de pollution de l'air
En fonction des différentes émissions de gaz rejetés au niveau des stations d'épuration, on peut définir trois niveaux standards de pollution de l'air :
- Air peu pollué : celui-ci correspond au cas d'une station couverte, avec un débit de ventilation calculé pour respecter très largement la VME (valeur maximale d'exposition) pour chaque polluant et en considérant un confinement des points les plus pollués (traitement des boues ou prétraitement).
- Air pollué : celui-ci correspond au cas d'une station couverte, avec un débit de ventilation calculé pour respecter la VME pour chaque polluant et avec confinement des points les plus pollués.
- Air très pollué : celui-ci correspond au cas d'une station où seuls les points les plus pollués sont confinés et ventilés.
Choisir le bon procédé
Le choix d'un procédé de désodorisation tient compte des paramètres suivants :
- le niveau des garanties à donner,
- les coûts d'investissement,
- les coûts de fonctionnement,
- la maintenance et l'entretien,
- la dimension des ouvrages.
Le traitement biologique
Les techniques d'élimination biologique se sont particulièrement développées ces dernières années et ont conduit à un certain nombre de réalisations industrielles.
- Utiliser les deux techniques développées par le Groupe
Dans ce domaine, Veolia Eau Solutions & Technologies a mis au point et développé deux techniques de désodorisation biologique :
- Biodésodorisation sur support minéral inerte à l'aide de bactéries autotrophes,
- Biodésodorisation sur support organique à l'aide de bactéries hétérotrophes.
- Faire intervenir des micro-organismes
Le traitement biologique des odeurs fait intervenir des micro-organismes qui réaliseront l'oxydation des substances organiques et inorganiques malodorantes jusqu'à la production de composés inorganiques non odorants (CO2, SO4 2- etc.). La biodésodorisation sur support minéral inerte (biodésodorisation autotrophe) repose sur la dégradation de polluants soufrés, par des bactéries autotrophes, vis-à-vis des deux principales sources de matière nécessaires au métabolisme des bactéries, c'est à dire vis-à-vis du carbone (utilisation du HCO3- et du CO2 de l'air) et de l'azote (utilisation de NH4+).
- Utiliser l'énergie libérée lors de l'oxydation
Ces bactéries chimiolithotrophes utilisent l'énergie libérée lors de l'oxydation du soufre en sulfate, oxydation qu'elles réalisent elles-mêmes. Ce sont ces bactéries qui nous intéressent et qui sont le plus généralement utilisées pour l'élimination des odeurs (lorsque celles-ci sont essentiellement constituées de composés soufrés). A ce titre, les espèces les plus communément rencontrées sont : les bactéries sulfo-oxydantes, les bactéries sulfato-réductrices et les bactéries photosynthétiques.
- Faire appel à des réacteurs en culture sur un matériau
Alors que, dans le traitement biologique des eaux, on développe aussi bien des réacteurs à culture libre qu'à culture fixée, la biodésodorisation fera essentiellement appel à des réacteurs en culture fixée sur un matériau support, minéral ou organique, qui peut être de la tourbe, de la terre, du gravier, de l'argile expansée, du charbon actif ou encore des matériaux plastiques (polypropylène, polyéthylène, etc.). Le matériau support permet :
- la fixation des bactéries épuratrices,
- l'absorption et/ou adsorption des composés organiques à éliminer.
- Faire circuler l'effluent gazeux dans un réacteur
Le principe de la désodorisation biologique consiste à faire circuler l'effluent gazeux à traiter dans un réacteur contenant un matériau support sur lequel se sont développées des bactéries. Afin d'optimiser le phénomène de bio-désodorisation, il importe que les matières à éliminer soient hydrosolubles. Ceci implique une humidification constante du lit afin que le transfert des matières à éliminer vers les bactéries se fasse dans les meilleures conditions.
- Apporter des éléments nutritifs
Il convient également de veiller à l'apport en éléments nutritifs (N, P) si le milieu en est dépourvu. Cet apport en N et/ou P est effectué en introduisant les éléments nécessaires dans l'eau d'arrosage. L'oxygène est apporté par l'effluent gazeux qui traverse le réacteur.
- Utiliser une source de carbone minéral
La biodésodorisation autotrophe nécessite une source de carbone minéral. Celle-ci peut être :
- apportée sous forme de CO2 en amont dans l'effluent gazeux,
- fournie par les carbonates présents dans l'eau d'arrosage,
- apportée par le matériau support (maërl par exemple) qui sert également de support d'absorption et de fixation des micro-organismes.
Le traitement chimique
- Un lavage à contre courant
Le procédé de désodorisation, choisi par Veolia Eau Solutions & Technologies, est un lavage à contre-courant de chaque gaz odorant par une solution adaptée. Le traitement de l'air pollué est réalisé dans 2 à 3 tours de lavage (voire 4) disposées en série :
- la première tour, dite acide, permet l'élimination des composés azotés ;
- la deuxième tour est dite oxydante et basique : elle permet l'élimination de l'H2S et des mercaptans. Cette oxydation peut, dans certains cas, être réalisée avec 2 tours oxydo-basiques travaillant dans des conditions de réactifs adaptées ;
- la troisième tour (facultative) est basique et réductrice et permet d'éliminer les aldéhydes et cétones.
- L'air traverse une tour de bas en haut
Le principe de fonctionnement de chaque tour est identique. Un bain, constitué d'eau adoucie (ou d'eau potable) et de réactifs chimiques (fonction du gaz à éliminer) est placé dans le pied de la tour. Il est relevé par une pompe de recirculation jusqu'à des rampes d'aspersion situées au sommet de la tour. L'air vicié traverse le plus souvent la tour de bas en haut. Il est dépollué par contact avec la " douche " de lavage.
Une couche d'anneaux, située en dessous des asperseurs, facilite le contact air/eau de lavage par augmentation de la surface d'échange. Un dévésiculeur, situé en sortie de la tour, sépare les gouttelettes de la phase liquide entraînées par l'effluent gazeux afin d'empêcher leur transfert vers la tour suivante.
Les sels produits par les réactions d'élimination des gaz malodorants s'accumulent dans le bain de lavage. Une concentration trop importante de ces sels, gênant le bon déroulement des réactions et diminuant le rendement d'élimination des polluants, une purge continue de déconcentration est réalisée par ajout d'eau et de réactifs et permet de maintenir le niveau dans le pied de cuve par trop-plein.