FR2934171A1 - Deodorization of air generated by foul-smelling sludges containing purification sludge and composting sludge, comprises generating air in an enclosure by depression, and treating the polluted air in a pressure zone by photocatalysis - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE DESODORISATION D'EFFLUENTS MALODORANTS, EN PARTICULIER DE BOUES D'EPURATION ET BATIMENT POUR LA MISE EN îUVRE DU PROCEDE L'invention a pour objet un procédé de désodorisation d'effluents malodorants, tels qu'en particulier de boues d'épuration et de boues de compostage. Elle concerne également la mise au point d'un bâtiment permettant de mettre en oeuvre le procédé. The invention relates to a process for the deodorization of malodorous effluents, such as, in particular, sewage sludge, and to the purification of malodorous effluents. composting sludge. It also relates to the development of a building to implement the method.
Dans la suite de la description, le procédé de l'invention est plus particulièrement illustré en relation avec le séchage des boues exclusivement par rayonnement solaire, c'est-à-dire sans apport thermique extérieur autre que le rayonnement UV. Néanmoins, ce mode de réalisation particulier n'est pas limitatif et le procédé de l'invention présente un intérêt pour toutes les applications où le traitement des odeurs s'impose. In the following description, the method of the invention is more particularly illustrated in relation to the sludge drying exclusively by solar radiation, that is to say without external thermal input other than UV radiation. Nevertheless, this particular embodiment is not limiting and the method of the invention is of interest for all applications where the treatment of odors is required.
La question du séchage des boues d'épuration et des boues de compostage apparait comme étant un problème pour lequel aucune solution satisfaisante n'a encore été trouvée. A l'heure actuelle, les boues sont séchées au sein de serres de séchage et l'humidité résultant de ce séchage est évacuée à l'extérieur, entraînant des problèmes 2 0 majeurs d'odeur. Dans certains cas, des systèmes de désodorisation sont mis en place mais ils ne restent pas suffisamment efficaces. The question of the drying of sewage sludge and composting sludge appears as a problem for which no satisfactory solution has yet been found. Presently, the sludge is dried in drying greenhouses and the moisture resulting from this drying is discharged to the outside, resulting in major odor problems. In some cases, deodorization systems are put in place but they do not remain sufficiently efficient.
Pour pallier cette difficulté, le document FR-A-2 888 270 a proposé une solution consistant à dégrader les polluants issus des boues papetières ou de compostage, par 25 photocatalyse. To overcome this difficulty, FR-A-2 888 270 has proposed a solution consisting of degrading pollutants from paper sludge or composting by photocatalysis.
Le principe de la photocatalyse est bien connu. Schématiquement, la réaction photocatalytique est initiée en activant un solide semi-conducteur dénommé agent photocatalyseur, par exemple dioxyde de titane (TiO2) par des rayonnements UV 3 0 d'une longueur d'ondes de 380 nm provoquant des changements électroniques au sein du semi-conducteur et conduisant, en présence d'air ou d'eau, à la création de radicaux oxygénés à la surface du semi-conducteur. Ces radicaux attaquent les composés organiques adsorbés sur le semi-conducteur et, par succession de réactions chimiques, impliquant l'oxygène de l'air et de l'eau, dégradent des composés 35 organiques jusqu'à ce que le carbone des chaînes carbonées soit complètement transformé en dioxyde de carbone (CO2). The principle of photocatalysis is well known. Schematically, the photocatalytic reaction is initiated by activating a semiconductor solid called photocatalyst agent, for example titanium dioxide (TiO2) by UV radiation of a wavelength of 380 nm causing electronic changes in the semi and conducting, in the presence of air or water, the creation of oxygen radicals on the surface of the semiconductor. These radicals attack the organic compounds adsorbed on the semiconductor and, by successive chemical reactions, involving the oxygen of air and water, degrade organic compounds until the carbon of the carbon chains is completely converted to carbon dioxide (CO2).
Dans le document précité, la photocatalyse est assurée par biais de supports spécifiques dénommés médias filtrants associant support fibreux proprement dit et agent photocatalyseur au moyen d'un agent liant. Ces supports sont positionnés dans l'embrasure des ouvertures d'un bâtiment, c'est-à-dire dans une zone naturellement éclairée par les UV. Le bâtiment étant en surpression, l'air circule de l'intérieur vers l'extérieur au travers des supports, lesquels assurent ainsi la dépollution de l'air. In the aforementioned document, photocatalysis is provided by means of specific supports called filter media associating fibrous support itself and photocatalyst agent by means of a binding agent. These supports are positioned in the embrasure of the openings of a building, that is to say in an area naturally illuminated by UV. The building being under overpressure, the air circulates from the inside to the outside through the supports, which thus ensure the depollution of the air.
L'inconvénient majeur de cette installation réside dans son incapacité à traiter des quantités importantes de boues dans la mesure où la surface de média nécessaire pour traiter les effluents de manière efficace est beaucoup trop élevée. The major drawback of this installation lies in its inability to handle large quantities of sludge insofar as the media area needed to treat the effluents effectively is much too high.
En d'autres termes, le problème que se propose de résoudre l'invention est de mettre au point un procédé du même type que celui décrit dans le document précité, ainsi qu'un bâtiment permettant de mettre en oeuvre le procédé qui puisse assurer le traitement d'une quantité maximum de boues dans une enceinte de taille la plus limitée possible. In other words, the problem to be solved by the invention is to develop a method of the same type as that described in the aforementioned document, and a building to implement the method that can ensure the treatment of a maximum quantity of sludge in a chamber of the most limited size possible.
Pour ce faire, le Demandeur a mis au point un procédé consistant à concentrer l'air 2 0 pollué dans des zones du bâtiment spécifiques, en pratique à proximité des ouvertures, en alternant un régime de dépression et de surpression, le traitement par photocatalyse étant réalisé dans la zone de surpression. To do this, the Applicant has developed a method of concentrating the polluted air in specific areas of the building, in practice near the openings, alternating a depression and overpressure regime, the photocatalyst treatment being performed in the overpressure zone.
Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de désodorisation de l'air 25 généré par des effluents malodorants, selon lequel : - on met en dépression l'enceinte dans laquelle est généré l'air malodorant, - préalablement à son évacuation à l'extérieur à pression atmosphérique, on traite l'air pollué, par photocatalyse au sein d'une zone en surpression. More specifically, the subject of the invention is a process for the deodorization of air generated by malodorous effluents, according to which: the chamber in which the malodorous air is generated is depressed, prior to its evacuation at outside at atmospheric pressure, the polluted air is treated by photocatalysis within an overpressurized zone.
30 En d'autres termes, l'invention consiste à stocker les effluents dans une enceinte en dépression, puis à intercaler entre la zone en dépression et l'extérieur de l'enceinte où l'air est à pression atmosphérique, une zone en surpression pourvue d'un système de photocatalyse permettant ainsi d'attirer l'air pollué dans une zone spécifique et de la traiter avant son évacuation vers l'extérieur. 35 Selon l'invention, le traitement par photocatalyse consiste à traiter l'air, sous irradiation UV, par passage au travers d'un support perméable contenant un agent photocatalyseur. In other words, the invention consists in storing the effluents in a vacuum chamber and then in interposing between the vacuum zone and the outside of the chamber where the air is at atmospheric pressure, an overpressurized zone. equipped with a photocatalytic system thus attracting polluted air in a specific area and treat it before evacuation to the outside. According to the invention, the photocatalyst treatment consists in treating the air, under UV irradiation, by passing through a permeable support containing a photocatalyst agent.
Dans un mode de réalisation particulier, le procédé de désodorisation de l'invention concerne plus particulièrement un procédé de séchage solaire, de boues dans lequel les rayonnements solaires sont seuls responsables de l'apport thermique. In a particular embodiment, the deodorization process of the invention relates more particularly to a method of solar drying, sludge in which solar radiation is solely responsible for the heat input.
L'invention concerne également un bâtiment pour la mise en oeuvre du procédé. The invention also relates to a building for implementing the method.
A l'instar du bâtiment décrit dans le document FR-A-2 888 270, le bâtiment de l'invention comprend une enceinte dans laquelle est généré l'air pollué ainsi que des ouvertures réparties sur tout ou partie de la périphérie du bâtiment, lesdites ouvertures étant munies de moyens aptes à détruire par photocatalyse les polluants organiques présents dans l'air pollué. Like the building described in document FR-A-2 888 270, the building of the invention comprises an enclosure in which the polluted air is generated as well as openings distributed over all or part of the periphery of the building, said openings being provided with means able to destroy by photocatalysis the organic pollutants present in the polluted air.
Selon l'invention, ce bâtiment se caractérise en ce qu'il est en dépression et en ce qu'il contient des caissons rendus solidaires de chaque ouverture, les caissons étant en surpression. Le bâtiment est avantageusement complètement démontable associant des montants métalliques avec des bâches. According to the invention, this building is characterized in that it is in depression and in that it contains boxes made integral with each opening, the boxes being in overpressure. The building is advantageously completely dismountable associating metal uprights with tarpaulins.
Avantageusement, la section des caissons est de taille identique à celle de 25 l'embrasure des ouvertures de sorte à ce que la totalité de l'air pollué emprisonné, puis traité dans les caissons, est évacué par lesdites ouvertures. Advantageously, the section of the caissons is of identical size to that of the embrasure of the openings so that all the polluted air trapped, then treated in the caissons, is evacuated by said openings.
Selon l'invention, la mise en depression de l'enceinte et en surpression du caisson est obtenue par la mise en oeuvre sur la paroi arrière de chaque caisson, d'un ventilateur 3 0 assurant la communication de l'air depuis l'enceinte en dépression jusqu'à l'intérieur du caisson en surpression. According to the invention, the depression of the chamber and overpressure of the box is obtained by the implementation on the rear wall of each box, a fan 30 ensuring the communication of air from the enclosure in depression to the inside of the box in overpressure.
Selon une autre caractéristique, les moyens aptes à détruire par photocatalyse les polluants organiques présents dans les effluents combinent au moins un support 35 perméable recouvert d'un agent photocatalyseur (dénommé également support photocatalytique) avec au moins une source de rayonnement UV.20 Dans un mode de réalisation avantageux, les supports photocatalytiques sont maintenus au sein d'un cadre agencé dans l'embrasure des ouvertures. Idéalement, les supports photocatalytiques sont au nombre de trois, respectivement deux supports maintenus dos à dos, en contact ou non l'un de l'autre et disposés en regard de l'ouverture et un support indépendant en regard du fond du caisson, le support indépendant étant séparé des autres supports par au moins une source de rayonnement UV. Dans ce cas de figure, les deux supports maintenus dos à dos sont recouverts d'agent photocatalytique sur leur face externe, c'est-à-dire coté extérieur pour l'un et coté source lumineuse pour l'autre. Le troisième support est quant à lui recouvert d'agent photocatalytique au moins sur la face en regard de la source lumineuse. According to another characteristic, the means able to destroy by photocatalysis the organic pollutants present in the effluents combine at least one permeable support covered with a photocatalyst agent (also called photocatalytic support) with at least one UV.20 radiation source. advantageous embodiment, the photocatalytic supports are maintained within a frame arranged in the embrasure of the openings. Ideally, the photocatalytic supports are three in number, respectively two supports held back to back, in contact or not with each other and arranged opposite the opening and an independent support facing the bottom of the box, the independent support being separated from the other supports by at least one UV radiation source. In this case, the two supports held back to back are covered with photocatalytic agent on their outer face, that is to say outside side for one and side light source for the other. The third support is in turn covered with photocatalytic agent at least on the side facing the light source.
Dans un mode de réalisation préféré et en fonction de la taille du bâtiment, le cadre comporte quatre fenêtres destinées à recevoir chacune une série de trois supports tels 15 que précédemment décrits. In a preferred embodiment and depending on the size of the building, the frame has four windows each for receiving a series of three supports as previously described.
S'agissant du support perméable proprement dit, celui-ci associe, comme déjà dit, support fibreux et agent photocatalytique au moyen d'un agent liant. De tels supports sont plus particulièrement décrits dans le document EP-A-1 069 950, de même que 2 0 dans les documents WO 00/13950 et WO 04/033069. Regarding the permeable support itself, it associates, as already said, fibrous support and photocatalytic agent by means of a binding agent. Such supports are more particularly described in EP-A-1 069 950, as well as in WO 00/13950 and WO 04/033069.
Dans un mode de réalisation préféré, le support perméable se présente sous la forme de trois couches superposées, respectivement une couche interne et deux couches externes, la couche interne étant constituée de 80 à 95 % en poids sec de carbone 25 activé, le complément à 100% étant constitué de fibres chimiques, organiques et/ou inorganiques, les couches externes comprenant de 5 à 25% en poids sec de carbone activé, le complément à 100% étant constitué de fibres chimiques, organiques et/ou inorganiques. In a preferred embodiment, the permeable support is in the form of three superimposed layers, respectively an inner layer and two outer layers, the inner layer consisting of 80 to 95% by dry weight of activated carbon, the balance being 100% consisting of chemical, organic and / or inorganic fibers, the outer layers comprising from 5 to 25% by dry weight of activated carbon, the complement to 100% consisting of chemical, organic and / or inorganic fibers.
3 0 Dans la suite de la description et dans les revendications, par l'expression "fibres chimiques organiques et/ou inorganiques", on désigne parmi les fibres organiques à l'exception des fibres de carbone activé, notamment les fibres de cellulose, les fibres synthétiques du type, par exemple polyester, polyéthylène, polypropylène, polyamide, polychlorure de vinyl, alcool polyvinylique, acrylique, nylon, les fibres 35 artificielles, par exemple viscose, acétate de cellulose; les fibres naturelles, par exemple coton, laine, pâte de bois, et parmi les fibres inorganiques, notamment les fibres minérales, par exemple verre ou céramique. In the remainder of the description and in the claims, the expression "organic and / or inorganic chemical fibers" is used to designate organic fibers, with the exception of activated carbon fibers, in particular cellulose fibers, synthetic fibers of the type, for example polyester, polyethylene, polypropylene, polyamide, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, acrylic, nylon, artificial fibers, for example viscose, cellulose acetate; natural fibers, for example cotton, wool, wood pulp, and among inorganic fibers, especially mineral fibers, for example glass or ceramic.
En ce qui concerne la couche à base d'agent photocatalyseur, celle-ci contient en pratique entre 5 et 40 g/m2, avantageusement 20 g/m2 d'agent photocatalyseur choisi dans le groupe comprenant les oxydes métalliques, les oxydes comprenant les alcalino-terreux, les oxydes d'actinide et les oxydes de terre rare. En pratique l'agent photocatalyseur se présente sous la forme d'un mélange comprenant entre 10 et 60 parties en sec, avantageusement 50 parties d'une dispersion colloïdale aqueuse de dioxyde de silice, le complément à 100% étant constitué de TiO2 anatase. De même, les particules de SiO2 représentent de 1 à 50 % en poids de la dispersion colloïdale, ayant un diamètre compris entre 10 et 40 nm. With regard to the photocatalyst-based layer, the latter contains in practice between 5 and 40 g / m 2, advantageously 20 g / m 2 of photocatalyst agent chosen from the group comprising metal oxides, the oxides comprising the alkalinos -terrous, actinide oxides and rare earth oxides. In practice, the photocatalyst agent is in the form of a mixture comprising between 10 and 60 parts in sec, advantageously 50 parts of an aqueous colloidal dispersion of silica dioxide, the 100% complement consisting of TiO 2 anatase. Likewise, the SiO 2 particles represent from 1 to 50% by weight of the colloidal dispersion, having a diameter of between 10 and 40 nm.
Lorsque le support contient du charbon actif comme précédemment indiqué, celui-ci peut se présenter avantageusement sous la forme de fibres de particules ou de poudre de carbone activé, de granulométrie comprise entre 2 et 300 m. When the support contains activated carbon as previously indicated, it may advantageously be in the form of particle fibers or activated carbon powder, with a particle size of between 2 and 300 m.
L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront bien des exemples de réalisation suivants, à l'appui des figures annexées. The invention and the advantages resulting therefrom will emerge from the following exemplary embodiments, in support of the appended figures.
La figure 1 est une représentation schématique d'une serre de séchage de boues selon l'invention. La figure 2 est une vue de l'intérieur de ladite serre. La figure 3 représente le détail des caissons de surpression agencés au niveau des 2 5 ouvertures des serres. Les figures 4a et 4b correspondent à un mode de réalisation préféré des moyens de photocatalyse. La figure 5 est une représentation schématique détaillée en coupe, des moyens de photocatalyse. 30 Dans cet exemple, l'invention est plus particulièrement décrite en relation avec le séchage de boues d'épuration au moyen d'une serre par rayonnements solaires. Figure 1 is a schematic representation of a sludge drying greenhouse according to the invention. Figure 2 is a view of the interior of said greenhouse. FIG. 3 represents the detail of the pressure booths arranged at the level of the openings of the greenhouses. Figures 4a and 4b correspond to a preferred embodiment of the photocatalytic means. Figure 5 is a detailed schematic sectional representation of photocatalytic means. In this example, the invention is more particularly described in connection with the drying of sewage sludge by means of a greenhouse by solar radiation.
Comme représenté sur la figure 1, cette serre désignée par la référence générale (1) 3 5 est une serre entièrement démontable. Plus précisément, elle présente un toit (2), ainsi que des faces latérales (3), la face avant (4) étant munie d'une ouverture (5) permettant l'approvisionnement en boues d'épuration. Cette serre présente une série de montants transversaux (6) reliés chacun par une toile (7) aussi bien au niveau du toit (2) qu'au niveau de la périphérie (3), la toile laissant passer les rayonnements UV. Selon l'invention, la périphérie du bâtiment est munie d'ouvertures (8) dans l'embrasure desquelles sont agencés les systèmes de photocatalyse définis par la référence générale (9). As shown in Figure 1, this greenhouse designated by the general reference (1) 3 5 is a greenhouse completely removable. More specifically, it has a roof (2), as well as side faces (3), the front face (4) being provided with an opening (5) for the supply of sewage sludge. This greenhouse has a series of transverse uprights (6) each connected by a fabric (7) both at the level of the roof (2) and at the periphery (3), the fabric allowing the UV radiation to pass. According to the invention, the periphery of the building is provided with openings (8) in the embrasure of which are arranged the photocatalyst systems defined by the general reference (9).
Sur la figure 1, on peut également apercevoir la présence des caissons (10) disposés à l'intérieur du bâtiment (1), lesquels apparaissent clairement sur la figure 2. Chaque caisson (10) présente, dans sa plus grande section, une section identique à la section des ouvertures (8). Par ailleurs, les faces arrière (11) des caissons sont munies de ventilateurs (12) communiquant avec le coeur de l'enceinte. Dans l'enceinte, l'air est brassé en dépression au moyen de ventilateurs (13). In Figure 1, one can also see the presence of the boxes (10) arranged inside the building (1), which are clearly shown in Figure 2. Each box (10) has, in its largest section, a section identical to the section of the openings (8). Furthermore, the rear faces (11) of the boxes are provided with fans (12) communicating with the core of the enclosure. In the enclosure, the air is stirred into depression by means of fans (13).
Les caissons sont plus particulièrement représentés sur la figure 3. Chaque caisson, dans sa section la plus large (14), est rendu solidaire d'un cadre (15) dans lequel est agencée l'unité de photocatalyse (16). The boxes are more particularly shown in FIG. 3. Each box, in its widest section (14), is secured to a frame (15) in which the photocatalyst unit (16) is arranged.
Cette unité est détaillée sur les figures 4a, 4b. Plus précisément, l'unité de photocatalyse (16) présente une face avant (17) et une face arrière (18) solidaire du cadre (15). La face avant (17) est munie de 8 supports perméables superposés 2 à 2 (19) répartis symétriquement, tandis que la face arrière (18) est munie de 4 supports perméables (20) situés en regard des supports perméables (19) de la face avant (17). Les supports (19) sont séparés des supports (20) par l'intermédiaire de plusieurs sources de rayonnement UV (21) réparties sur la surface des supports. This unit is detailed in Figures 4a, 4b. More specifically, the photocatalyst unit (16) has a front face (17) and a rear face (18) integral with the frame (15). The front face (17) is provided with 8 superposed permeable supports 2 to 2 (19) distributed symmetrically, while the rear face (18) is provided with 4 permeable supports (20) located opposite the permeable supports (19) of the front face (17). The supports (19) are separated from the supports (20) via a plurality of UV radiation sources (21) distributed over the surface of the supports.
La disposition des supports au niveau d'une des 4 fenêtres de l'unité de photocatalyse est représentée en coupe sur la figure 5. Sur cette figure sont représentées les sources de rayonnement UV (21), ainsi que le ventilateur (12). Les références (19-I, 19-II et 20) représentent respectivement les trois supports maintenus dans l'armature ou cadre (15) au niveau des faces avant et arrière. Pour assurer la réaction photocatalytique, le support perméable (20) est enduit sur la face en regard de la lampe UV (21) d'une couche d'un agent photocatalytique (22). La même couche (22) est appliquée sur la surface du support (19-II) en regard de la lampe UV (21). En outre, la couche (22) est appliquée sur la face externe du support (19-I) en regard de l'ouverture du bâtiment. Il est à noter que les supports (19-I et 19- II) sont en contact l'un de l'autre et mis en place dans une enveloppe textile non représentée. The arrangement of the supports at one of the four windows of the photocatalyst unit is shown in section in FIG. 5. This figure shows the UV radiation sources (21) and the fan (12). The references (19-I, 19-II and 20) respectively represent the three supports held in the frame or frame (15) at the front and rear faces. To ensure the photocatalytic reaction, the permeable support (20) is coated on the face facing the UV lamp (21) with a layer of a photocatalytic agent (22). The same layer (22) is applied to the surface of the support (19-II) facing the UV lamp (21). In addition, the layer (22) is applied to the outer face of the support (19-I) opposite the opening of the building. It should be noted that the supports (19-I and 19-II) are in contact with one another and placed in a textile envelope not shown.
Le fonctionnement de l'installation est le suivant. The operation of the installation is as follows.
Les boues sont stockées pour séchage dans la serre et réparties sur la totalité du sol de celle-ci. L'atmosphère est mise en dépression grâce à la présence des ventilateurs présents sur la paroi arrière des caissons, puis l'air pollué est conduit dans les caissons par phénomène de dépression/surpression. Dans les caissons, l'air pollué est traité par photocatalyse pour s'échapper, une fois traité, par les ouvertures du bâtiment. The sludge is stored for drying in the greenhouse and spread over the entire soil of the greenhouse. The atmosphere is depressed due to the presence of fans on the rear wall of the boxes, then the polluted air is conducted in the boxes by depression / overpressure phenomenon. In the caissons, the polluted air is treated by photocatalysis to escape, once treated, through the openings of the building.
De la sorte, l'odeur des boues reste confinée dans le bâtiment. In this way, the smell of sludge remains confined in the building.
Un tel système permet, grâce à la concentration de l'air dans des zones spécifiques, d'assurer le traitement par photocatalyse d'une quantité de boues très importante avec des bâtiments de taille limitée. Le procédé s'applique au séchage des boues d'épuration de même qu'au traitement des boues de compostage sans pour autant que ce soit limitatif.20 Such a system makes it possible, thanks to the concentration of air in specific areas, to ensure the photocatalysis treatment of a very large quantity of sludge with buildings of limited size. The process is applicable to the drying of sewage sludge as well as to the treatment of composting sludge without limiting it.
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