Le problème des nuisances olfactives générées par les ouvrages d'épuration des eaux usées se pose de plus en plus souvent, en particulier en raison du développement de l'urbanisation qui entraîne un rapprochement inévitable entre les zones habitées et les sites d'implantation des stations d'épuration.

Quelle est la nature et la caractérisation des odeurs ?

Une odeur est due à un ensemble complexe de composés chimiques présents dans l'air, que l'on respire et que notre système olfactif perçoit, analyse et décode.

Elle se caractérise par sa qualité, son intensité et son acceptabilité.

Les eaux résiduaires, chargées en matières organiques particulaires et dissoutes, en composés azotés, soufrés et phosphorés, peuvent générer directement (par dégagement de composés très volatils) ou indirectement (suivant un processus biologique de fermentation en milieu réducteur) des odeurs désagréables.

Ainsi, les eaux résiduaires urbaines peuvent contenir de nombreux composés dont les seuils de détection olfactifs sont très bas. Ces composés sont capables de produire de fortes odeurs.

Les composés les plus connus et qui caractérisent l'odeur sont :

 

Les odeurs en station d'épuration

Le problème des nuisances olfactives générées par les ouvrages d'épuration des eaux usées se pose de plus en plus souvent, en particulier en raison du développement de l'urbanisation qui entraîne un rapprochement inévitable entre les zones habitées et les sites d'implantation des stations d'épuration.

Les différentes étapes d'épuration de l'eau et de traitement des boues conduisent pour la plupart à la formation de molécules volatiles malodorantes qui se dispersent plus ou moins rapidement dans l'atmosphère.

Épuration des eaux usées

Des bactéries anaérobies sont responsables d'émissions d'H2S et de mercaptans rencontrés dans les réseaux de collecte d'effluents et dans les stations d'épuration.

Réseaux d'assainissement

La présence de mercaptans et d'H2S est fréquente au niveau des postes de relèvement par lesquels transitent les effluents.

Stations d'épuration urbaines

Les sources de forte concentration en mercaptans et H2S se situent principalement au niveau des épaississeurs ou du conditionnement thermique des boues avant épaississement et déshydratation.

Stations d'épuration industrielles

Il existe des sources d'émission de mercaptans et d'H2S spécifiques à l'activité de l'industrie génératrice d'effluents :

PTC Systems dans la lutte contre les mauvaises odeurs

Le procédé PTC Systems est mis en œuvre dans un processus de désodorisation physico-chimique consistant en un transfert de molécules gazeuses odorantes vers une phase liquide.

Ce procédé se caractérise par un lavage chimique de l'air vicié canalisé à contre-courant à l'intérieur de tours placées en série. Ces tours sont garnies de matériau inerte qui favorise le contact gaz-liquide.

ACTIPOL® contribue non seulement à intensifier ce processus de transfert, mais également à modifier chimiquement les molécules soufrées absorbées afin de supprimer leur caractère odorant.

Le procédé PTC Systems permet de traiter des effluents gazeux fortement chargés en composés soufrés odorants.

Les essais industriels réalisés ont démontré l'élimination de l'H2S et des mercaptans jusqu'aux limites de détection des moyens analytiques utilisés.

Équipement nécessaire pour le procédé PTC Systems

Le procédé s'adapte à tout type d'installation déjà existante.

Dans le cas d'une installation pourvue d'une seule tour, il s'agit d'une opération unitaire (batch) :

La tour est vidangée, l'effluent liquide est évacué vers le bassin de réception des eaux industrielles. La tour peut être rechargée pour une autre opération.

Une telle installation peut aussi fonctionner en continu avec pompes doseuses et évacuation simultanée des jus de lavage.

Dans le cas d'une installation pourvue de plusieurs tours, elle permet une opération en continu :

Ce type d'installation à 2 ou 3 étages, ou plus, conviendra pour un traitement en continu.

Une fois la première tour arrivée en saturation, contrôlée par pH-métrie (pH < 9), le flux est basculé vers la deuxième tour.

Pendant ce temps, la première tour est rechargée et ainsi de suite.

Le procédé conforme à l'invention ne nécessite donc pas d'équipement spécifique particulier.

Exemples de compositions gazeuses à traiter
Station d'épuration de la ville de Paris – SIAAP Achères

Unité de désodorisation mobile utilisée

Laveur compact TAPFLO type EMS à injecteur Groupe de lavage CL 10 Capacité utile de 1,6 m3 Hauteur (cuve comprise): 2,5 m. Section de passage: 1,6 m x 1,6m). 2 couches de garnissage ordonné. 1 pHmètre à deux seuils de consigne. 1 Pompe doseuse à membrane de 0 à 10 L/h. Ventilateur de circulation réglable de 0 à 12 000 m3/h. Vanne d'alimentation en effluent gazeux polluant réglable de 0 à 8 000 m3/h. Groupe moto-pompe de circulation des fluides réglable de 0 à 50 m3/h. Dévésiculeur pour courant horizontal en sortie d'air. Cuve de stockage de réactif d'une capacité de 500 l. Hauteur 1,3 m Diamètre 70 cm

1.- Traitement des gaz de maillage des capotages des bâches de couverture

Ces gaz sont constitués d'hydrogène sulfuré (H2S) et de méthylmercaptan (CH3-SH) en sortie d'une unité de biodésodorisation sur tourbe humide dont l'efficacité n'est pas satisfaisante.

Calculs pour la conduite opératoire

Une feuille de calcul permet de déterminer les quantités de réactif nécessaires en fonction du flux gazeux considéré et des concentrations en composés soufrés.

Composition moyenne de l'effluent gazeux à traiter :

Flux d'air d'un débit de 1 000 m³/h contenant :
Hydrogène sulfuré : 35 mg/m³
Méthylmercaptan : 4 mg/m³

Résultats :

L'absence d'H2S et de méthylmercaptan a été validée en sortie de colonne par chromatographie en phase gazeuse.

Les essais se sont déroulés sur deux jours (48 h). Les résultats ont été contrôlés par analyse de l'air toutes les 4 minutes avec CPG portable à détecteur FPD en isotherme à 60 °C.

Les mesures de concentration en H2S et CH3-SH comparatives ont été effectuées en entrée et en sortie du module de désodorisation.

Le tableau suivant récapitule les principales valeurs mesurées :

 

Consommation d'ACTIPOL® à 21,2 % : environ 56,5 kg pour les 48 h de fonctionnement.

Coût matières ACTIPOL® actualisé : environ 30 € pour les 48 h de fonctionnement, sur la base d'un coût matières de 0,53 €/kg.

Conclusions de la démonstration :

Cette installation mobile pilote a permis une durée de fonctionnement de 2 jours pendant lesquels des contrôles réguliers de l'efficacité ont vérifié et validé l'absence des polluants en sortie de l'installation mobile pilote.

2.- Traitement des gaz issus de l'unité de traitement des boues

Dans la phase de séchage des boues, H2S corrode les installations et pollue l'environnement. Le but est d'éliminer cet hydrogène sulfuré.

Ce nouveau traitement est repris sur les bases opératoires du précédent essai pour cet effluent gazeux à traiter.

Composition moyenne de l'effluent gazeux à traiter :

Flux d'air d'un débit de 1 000 m³/h contenant :
Hydrogène sulfuré : 275 mg/m³

Résultats : absence d'H2S validée en sortie de colonne.

Sur les 15 heures de fonctionnement, la charge totale d'H2S traitée est de 4,125 kg.

Sur la base de la consommation stœchiométrique actualisée, la quantité correspondante d'ACTIPOL® à 21,2 % est d'environ 133,36 kg.

Coût matières ACTIPOL® actualisé : environ 70,68 € pour les 15 h de fonctionnement, sur la base d'un coût matières de 0,53 €/kg.

Conclusions de la démonstration :

Cette installation mobile pilote a permis une durée de fonctionnement de 15 h pendant laquelle des contrôles réguliers de l'efficacité ont vérifié et validé l'absence d'H2S en sortie de l'installation mobile pilote.

Conclusions

Avec la technologie PTC Systems et ACTIPOL®, nous remplissons les critères d'élimination des composés soufrés réduits, notamment H2S et mercaptans.

Le traitement consiste en un échange gaz/liquide ou liquide/liquide permettant la modification chimique des composés soufrés contenus dans les fluides à purifier.

Les phases aqueuses issues de la purification peuvent être dirigées vers la station d'épuration biologique pour leur traitement.

Contrairement aux technologies reposant sur une oxydation des composés soufrés, ACTIPOL® met en œuvre une réaction chimique non oxydante. Cette caractéristique évite de rechercher l'efficacité du procédé par un excès important d'oxydant.

La consommation d'ACTIPOL® est directement liée à la quantité de composés soufrés à traiter et à leur stœchiométrie réactionnelle.

 

Nota : les coûts ACTIPOL® sont calculés sur la base d'un coût matières premières de 0,53 €/kg de solution commerciale à 21,2 %.
Pour les procédés oxydants, la consommation industrielle doit intégrer l'excédent de réactif nécessaire pour obtenir l'abattement recherché.
Leur coût réel ne peut donc être assimilé au seul coût correspondant à la consommation stœchiométrique théorique
(3 NaOCl pour la Javel).