"Procédé et dispositif d'assainissement biologique
d'air contaminé par des gaz résiduaires".
L'invention est relative à un dispositif d'assainissement biologique d'air contaminé par des gaz résiduaires, comprenant au moins un réservoir comportant une unité de filtre biologique, constituée de micro-organismes immobilisés sur une matière de support, ce réservoir étant pourvu d'au moins une ouverture d'entrée pour une phase gazeuse à traiter et une ouverture d'entrée pour une phase aqueuse, ainsi que d'au moins une ouverture de sortie pour la phase gazeuse traitée et une ouverture de sortie pour la phase aqueuse intermédiaire, à l'opposé des ouvertures d'entrée respectives, précitées.
Un tel dispositif est par exemple décrit dans la DE-A-3.227.678.
D'une manière plus particulière, dans ce dispositif connu, l'ouverture d'entrée pour les phases gazeuses à traiter et pour une phase aqueuse de même que l'ouverture de sortie pour la phase gazeuse traitée et la phase aqueuse sont agencées dans le réservoir de telle façon que les deux phases puissent être amenées à travers le réservoir du haut vers le bas, en courant parallèle. Des dispositifs, dans lesquels les deux phases ont été amenées au travers du réservoir en contre-courant l'une par rapport à l'autre, sont d'ailleurs également connus.
Il faut remarquer que l'utilisation de biofiltres pour assainir de l'air contaminé par des gaz résiduaires est un principe connu.
Ainsi, dans la littérature, parmi laquelle les directives VDI 3477, on cite des méthodes pour assainir biologiquement des courants d'air contaminés par des gaz résiduaires, entre autres notamment dans le traitement de compost et dans l'industrie du traitement des déchets de viande. Les installations fonctionnant selon ce principe peuvent toutefois séparer uniquement une quantité très limitée de gaz résiduaire par unité de volume de filtre étant donné le temps de séjour relativement long nécessaire de la phase gazeuse aux vitesses de passage très basses à ce sujet. Le grand inconvénient qui en résulte est également le volume relativement très grand d'une telle installation.
Des systèmes de biofiltration sont utilisés pour éliminer des impuretés à partir de courants d'air. Ils sont constitués de supports sur lesquels se trouvent des micro-organismes. L'air est, avec la contamination, conduit le long de ceux-ci. La contamination est consommée par les micro-organismes comme substrat. Par le fait qu'à la surface limite entre les micro-organismes et l'air contaminé, la contamination est éliminée de manière continue, il se forme un transport physique par lequel la contamination est éliminée du courant d'air.
Les micro-organismes, principalement des bactéries, doivent toujours être enveloppés d'une petite couche d'eau. Si aucune eau n'est amenée sur le support, l'humidité de l'air doit être suffisamment élevée pour qu'il ne se produise aucun dessèchement. Cela correspond à une humidité de l'air d'environ 95 % ou davantage. En plus du substrat (la contamination) les bactéries ont besoin d'agents nutritifs (d'autres substances nutritives que le substrat). Ces agents nutritifs doivent être disponibles dans le support ou doivent être amenés d'une autre manière.
Les biofiltres traditionnels se caractérisent par une grande surface de lit et par une hauteur de lit limitée. De plus, après un certain temps, la matière de filtrage doit être remplacée. Comme raisons pour cela il y a :
a) en raison d'un temps de séjour suffisamment long, la vitesse du gaz résiduaire à traiter au travers du lit est basse. Pour réaliser cela une grande surface de lit doit être utilisée. b) Une condition importante pour une opération biologique efficace est la haute humidité relative du courant de gaz résiduaire à traiter.
Comme il s'agit toutefois d'un processus réactionnel exothermique, la hauteur de lit doit être limitée pour empêcher autant que possible le dessèchement et ainsi la mort des micro-organismes. c) La matière de support utilisée pour les filtres traditionnels de ce genre est principalement constituée de compost de bruyère ou d'une combinaison de cela, avec éventuellement des produits de remplissage et/ou des additifs calcaires. De tels lits présentent une haute chute de pression, d'où la hauteur de lit est limitée dans ces systèmes de biofiltres. d) La matière de filtrage doit être remplacée après un certain temps
(délai qui est fonction du gaz résiduaire à séparer) parce qu'il n'est pas possible de récolter hors du lit de filtration des composants acidifiants formés. Pour remédier à cela, on ajoute parfois de la marne pour neutraliser l'acide.
Néanmoins cela n'est pas non plus une solution permanente parce que la chaux s'épuise ou que la concentration croissante de CaCl2 se charge d'une inhibition.
Un autre filtre biologique, dans lequel on a remédié à beaucoup de ces problèmes, est un filtre du type dans lequel on laisse s'écouler de l'eau sur un support approprié pour cela. Un dessèchement peut ainsi être évité de manière simple. Ce principe offre l'avantage que des agents nutritifs peuvent être amenés et des produits résiduaires peuvent être évacués. Ce système de biofiltre est appelé un bioréacteur à "lit de percolation" (trickle bed). L'essence d'un bioréacteur à lit de percolation de ce genre réside dans le fait qu'il est possible de conditionner le milieu de vie des micro-organismes par la phase aqueuse. La phase gazeuse est, dans tous les types connus, appliquée en courant parallèle ou en contre-courant par rapport à la phase aqueuse, la phase gazeuse s'écoulant verticalement à travers le lit.
L'utilisation d'eau dans le bioréacteur à lit de percolation présente différents avantages par rapport au biofiltre traditionnel.
a) Un dosage précis permanent des agents nutritifs est possible. b) Il n'y a presque pas d'augmentation de température de sorte que le cours du processus n'est pas influencé de manière désavantageuse. c) Une évacuation de composants acidifiants peut avoir lieu.
Un bioréacteur de ce genre présente comme inconvénient une épaisseur de couche d'eau relativement grande, ce qui entraîne une résistance supplémentaire au cours du transport de matière.
Cela provoque surtout des problèmes pour des composés qui sont difficilement solubles dans l'eau. On a effectivement découvert que le transfert de matière est déterminé principalement par les résistances des deux côtés de la surface limite.
Dans ce bioréacteur du type à lit de percolation la hauteur du lit est limitée parce que, lors d'une plus grande hauteur, il se produit une acidification de la phase aqueuse et de ce fait l'activité du système recule de manière notable.
On a à présent découvert un dispositif du type cité au début, dans lequel on a porté remède aux inconvénients précités.
Le dispositif suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie pour la phase gazeuse, et respectivement pour la phase aqueuse, sont agencées sensiblement l'une en face de l'autre dans la paroi du réservoir, étant entendu que la paroi du réservoir qui présente une ouverture d'entrée pour la phase gazeuse à traiter est située sensiblement perpendiculairement à la paroi du réservoir qui présente une ouverture d'entrée pour la phase aqueuse.
L'écoulement de la phase gazeuse et l'écoulement de la phase aqueuse ont par conséquent lieu suivant un principe de "courant croisé".
De préférence, les emplacements de l'ouverture d'entrée et respectivement de l'ouverture de sortie pour la phase gazeuse sont tels qu'un passage horizontal de la phase gazeuse à travers le réservoir soit garanti, tandis que les emplacements de l'ouverture d'entrée et respectivement de l'ouverture de sortie de la phase aqueuse sont agencés dans le réservoir de telle façon qu'un passage vertical de celle-ci soit garanti.
Une élévation importante du lit des dispositifs de filtration biologique jusqu'à présent connus, avec pour but de réaliser, pour des vitesses supérieures de la phase gazeuse, un temps de séjour au moins égal, entraîne, par un plus grand chemin à parcourir par la phase aqueuse, à des conditions difficiles à influencer et à cet égard à une acidification sensible de la phase aqueuse.
Comme il est connu, une acidification de la phase aqueuse influencera de manière désavantageuse l'action biologique.
Pour empêcher cela, plusieurs couches de lits doivent être placées l'une au-dessus de l'autre, la récolte d'eau et le conditionnement devant être effectués par lit, ce qui il est vrai est difficile à réaliser dans les dispositifs.
Le dispositif suivant la présente invention est toutefois caractérisé par le fait que la vitesse de passage est, d'une manière simple, rendue sensiblement plus grande que cela n'est possible dans des systèmes de biofiltre existants. Le temps de séjour peut être adapté de manière simple par une extension de la hauteur de lit (dans ce cas donc la longueur de lit). La phase aqueuse parcourt, grâce à cette invention, un trajet relativement petit sur le support, d'où il ne peut guère se produire d'acidification et les conditions peuvent être dominées sur toute la longueur du lit.
De préférence, la matière de support très légère qui est utilisée dans le dispositif suivant l'invention présente un poids volumique d'au maximum 0,10 g/cm<3>, en particulier inférieur à 0,05 g/cm<3>. Une matière de support formée de chlorure de polyvinyle est considérée comme particulièrement appropriée, mais d'autres matières peuvent en fait également être utilisées, à la condition que les micro-organismes à utiliser puissent être immobilisés dessus et qu'un courant croisé de la phase aqueuse et de la phase gazeuse soit possible à travers cette matière.
Le volume de l'unité de filtrage biologique est de préférence uniquement de 10 %, en particulier d'environ 5 %, du réservoir.
Il faut noter que dans l'unité de filtrage biologique on utilise des micro-organismes qui sont sélectionnés en fonction des gaz résiduaires à éliminer de l'air contaminé.
Du fait que la longueur du dispositif en question peut être rendue facilement plus grande, la surface traversée par du gaz peut devenir plus petite que dans des biofiltres connus. Ainsi, pour un même temps de séjour, on obtient une vitesse de gaz plus élevée dans l'unité de filtrage. Cette vitesse élevée veille à ce que la résistance physique au transport dans la phase gazeuse diminue de façon à obtenir un meilleur transport de masse. Par ce meilleur transport de masse, la capacité du dispositif suivant l'invention augmente par rapport aux autres types de bioréacteurs.
Du fait qu'en outre le dispositif suivant l'invention présente la plus grande dimension dans la direction horizontale, il est simple à construire et il n'exige pas de lourdes fondations. Le dispositif suivant l'invention comporte, de manière efficace, plusieurs réservoirs disposés en série par rapport à l'écoulement de la phase gazeuse. Il est ainsi possible de régler la phase aqueuse dans le réservoir de manière séparée. Cela ne serait que difficilement possible dans un bioréacteur du type connu lorsque plusieurs lits sont placés l'un au-dessus de l'autre; la récolte de l'eau doit ensuite être effectuée par lit ce qui introduit dans cette situation une très grande résistance supplémentaire dans la phase gazeuse.
Dans le présent dispositif, ni la récolte de l'eau ni l'humidification n'occupent de l'espace dans la direction (de longueur) du lit, tandis que l'augmentation de hauteur est un inconvénient sensible d'un bioréacteur (en courant parallèle ou contre-courant), lorsqu'on a besoin de plusieurs lits l'un derrière l'autre. De plus on a besoin d'une fondation sensiblement plus coûteuse, étant donné la stabilité exigée.
Du fait que, comme expliqué précédemment, le réglage et le dosage de la phase aqueuse est possible par unité de filtre, une mise au point optimale de la capacité de dégradation peut être réalisée.
Un avantage supplémentaire du dispositif en question est que celui-ci est construit de telle façon qu'à tout moment un entretien peut être effectué de manière simple. Cela est dû au fait que toute l'installation est disposée horizontalement, ce qui permet d'atteindre et d'entretenir à partir d'un seul niveau tous les conduits, clapets, éléments de réglage, etc. La matière de remplissage également est simple à atteindre et à entretenir dans les réservoirs.
L'invention concerne également un procédé d'assainissement biologique d'air contaminé par des gaz résiduaires, par l'amenée de l'air contaminé au travers d'une matière de support qui est pourvue de micro-organismes appropriés, par-dessus lesquels une phase aqueuse est amenée avec des agents nutritifs qui, en plus de la contamination, sont essentiels pour la croissance des microorganismes, ce procédé étant caractérisé par le fait que la direction de passage de la phase gazeuse à travers la matière de support est sensiblement perpendiculaire à la direction de passage de la phase aqueuse.
Un tel procédé permet, pour une faible hauteur du lit constitué de la matière de support qui est pourvue de microorganismes appropriés, de réaliser un temps de séjour suffisant pour la phase gazeuse en train de passer, du fait que seule la longueur du réservoir a besoin d'être agrandie et que plusieurs réservoirs en série peuvent être accouplés.
Avantageusement on utilise dans le réservoir une matière de support ayant un poids volumique d'au maximum 0,10 g/cm<3>, de préférence inférieur à 0,05 g/cm<3>, cette matière permettant ensuite un écoulement mutuellement sensiblement perpendiculaire entre la phase gazeuse et la phase aqueuse.
L'invention va être décrite de manière plus détaillée dans la suite à l'aide des dessins annexés.
La figure 1 représente d'une manière schématique un biofiltre connu. La figure 2 représente de manière schématique un bioréacteur connu avec une irrigation par de l'eau en contre-courant et en courant parallèle. La figure 3 représente d'une manière schématique une vue en coupe d'un dispositif suivant l'invention.
Sur la figure 1 on a représenté de manière schématique un biofiltre. L'air contaminé est amené à travers le biofiltre 1 comme indiqué par la flèche en hachuré 2 ou par la flèche blanche 3.
La figure 2 représente de manière schématique un bioréacteur où également l'air contaminé est amené à travers le lit filtrant, suivant la direction indiquée par la flèche en hachuré 2 ou par la flèche blanche 3. Le conditionnement du milieu de vie des micro-organismes dans le lit filtrant 1 a lieu par une phase aqueuse à conduire à travers le lit. Dans le cas ici représenté, cette phase aqueuse s'écoule à travers le lit filtrant par des conduits 4 et 5 en contre-courant (flèche 2) ou en courant parallèle (flèche 3) par rapport à la phase gazeuse. Sur la figure 3 on a représenté d'une manière schématique un dispositif suivant l'invention qui est constitué d'un ou de plusieurs réservoirs H montés en série et comportant une ou plusieurs sections de filtrage biologique 1. Ainsi qu'il est représenté, un réservoir H comprend plusieurs sections S.
Bien que la phase aqueuse, de même que dans le bioréacteur représenté sur la figure 2, s'écoule principalement verticalement à travers l'unité de filtre 1 par l'intermédiaire des conduits 3 et 4, l'écoulement de la phase gazeuse est par contre horizontal, ainsi qu'il est représenté par la flèche 2.
Il faut noter que la phase aqueuse à amener aux réservoirs successifs peut toujours être une phase aqueuse non polluée, d'où, en un temps très court et après que le gaz à assainir a été fourni à travers un nombre (limité) de réservoirs, ce gaz est complètement épuré des contaminations. D'autre part il est possible d'amener la phase aqueuse, qui s'écoule en dehors d'un ou de plusieurs réservoirs et qui contient des impuretés, à un réservoir arbitraire de façon que des fluctuations de concentrations puissent être empêchées.
Ainsi qu'il ressort clairement de la figure 3, une augmentation du nombre de lits filtrants ne conduit pas à un dispositif qui exige une fondation particulière pour rester stable. Une extension du nombre de lits filtrants provoque uniquement une extension dans le sens de la longueur du dispositif; dans ce cas également tous les conduits, clapets et éléments analogues restent atteignables à partir d'un seul et même niveau, ce qui est particulièrement avantageux pour l'entretien.
REVENDICATIONS
1. Dispositif pour l'assainissement biologique d'air contaminé par des gaz résiduaires, comprenant au moins un réservoir comportant une unité de filtre biologique, constituée de micro-organismes immobilisés sur une matière de support, ce réservoir étant pourvu d'au moins une ouverture d'entrée pour une phase gazeuse à traiter et une ouverture d'entrée pour une phase aqueuse, ainsi que, à l'opposé des ouvertures d'entrée respectivement citées, d'au moins une ouverture de sortie pour la phase gazeuse traitée et une ouverture de sortie pour la phase aqueuse intermédiaire, caractérisé en ce qu'une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie pour la phase gazeuse et respectivement une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie pour la phase aqueuse sont disposées sensiblement l'une en face de l'autre dans la paroi du réservoir,
étant entendu que la paroi du réservoir qui présente une ouverture d'entrée pour la phase gazeuse à traiter est sensiblement perpendiculaire à la paroi du réservoir qui présente une ouverture d'entrée pour la phase aqueuse.