Etude expérimentale sur la performance de systèmes de biofiltration pour le traitement d'un mélange de composés organiques volatils PDF Download
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Author: Marie-Béatrice Gidas
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Languages : fr
Pages : 245
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Book Description
Un effluent gazeux avec 3 COV (acétone, toluène et TCE) a été traité par biofiltration par 4 biofiltres B1-B4 avec des matériaux différents : un lisier de porc (organique) pour B1 et B2, la pouzzolane (minéral) pour B3 et un mélange des 2 supports pour B4. B1 et B2 ont atteint une efficacité d'élimination de 100% pour l'acétone et 90% pour le toluène. Pour B3 : seulement 50% pour le toluène. B4 a atteint des efficacités équivalentes à B1-B2 après ré-humidification du matériau. La dégradation du TCE a été faible pour les 4 biofiltres. La performance des biofiltres dépend de l'humidité, des pertes de charge et de la température. Le lisier est un bon matériau avec une flore microbienne efficace pour dégrader les COV par biofiltration, avec une durée de vie inférieure à celle de la pouzzolane. Celle-ci est très stable et poreuse, mais nécessite une inoculation et une longue acclimatation. Le mélange compost/pouzzolane permet une bonne performance de la biofiltration sur une longue période.
Author: Marie-Béatrice Gidas
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Languages : fr
Pages : 245
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Un effluent gazeux avec 3 COV (acétone, toluène et TCE) a été traité par biofiltration par 4 biofiltres B1-B4 avec des matériaux différents : un lisier de porc (organique) pour B1 et B2, la pouzzolane (minéral) pour B3 et un mélange des 2 supports pour B4. B1 et B2 ont atteint une efficacité d'élimination de 100% pour l'acétone et 90% pour le toluène. Pour B3 : seulement 50% pour le toluène. B4 a atteint des efficacités équivalentes à B1-B2 après ré-humidification du matériau. La dégradation du TCE a été faible pour les 4 biofiltres. La performance des biofiltres dépend de l'humidité, des pertes de charge et de la température. Le lisier est un bon matériau avec une flore microbienne efficace pour dégrader les COV par biofiltration, avec une durée de vie inférieure à celle de la pouzzolane. Celle-ci est très stable et poreuse, mais nécessite une inoculation et une longue acclimatation. Le mélange compost/pouzzolane permet une bonne performance de la biofiltration sur une longue période.
Author: José Morgado
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Languages : fr
Pages : 164
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Ce travail porte sur le traitement par biofiltration des gaz chargés en COV (Composés Organiques Volatils) des ateliers d'application de peinture de l'industrie automobile. Ces effluents sont caractérisés par un grand débit d'air à traiter avec de faibles concentrations en COV (autour de 0,5 g/m3) ; les xylènes et l'acétate de butyle étant les principaux composés rencontrés. La première partie de la thèse porte sur la sélection de micro-organismes spécifiquement adaptés à la dégradation des xylènes ainsi que sur la sélection d'un matériau de garnissage. A cette fin, les caractéristiques physiques (granulométrie, masse volumique, porosité apparente), chimiques (composition minérale, pH, fonctions de surfaces) et biologiques de quatre matériaux différents sont comparées. Les performances de traitement de biofiltres de laboratoire garnis respectivement des matériaux précédents sont également déterminées avec comme composé teste le m- xylène. Un modèle mathématique basé sur les équations gouvernant les phénomènes physico-chimiques et biologiques intervenant dans le procédé est élaboré. Une comparaison des résultats expérimentaux et prédits par le modèle est réalisée pour le traitement du m-xylène. La deuxième partie de la thèse porte sur la mise en œuvre d'une installation de taille préindustrielle d'une capacité de 2000 m3/h. Cette unité a été construite à partir des principaux résultats obtenus au niveau laboratoire. Après une étude du comportement hydrodynamique du procédé (perte de charge, tassement du lit, distribution des temps de séjour), les performances de traitement de l'installation sont évaluées avec de l'air chargé de xylènes puis d'un mélange xylènes-acétate de butyle
Author: Benjamin Erable
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Languages : fr
Pages : 178
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Les COV sont des polluants atmosphériques indésirables. Or, la qualité de l'air est devenu un enjeu majeur de notre société moderne. Cette prise de conscience amènent donc les industriels à proposer des procédés de traitement innovants pour lutter contre les émissions atmosphériques. C'est dans cette démarche que s'inscrit cette thèse préparée au LBCB et soutenue par l'ADEME et la région Poitou-Charentes. La transformation directement en phase gaz de COV par des micro-organismes déshydratés représente un nouveau concept en biodépollution.. Pour la première fois, il a été mis en évidence la possibilité d'utiliser des bactéries déshydratées telles que Rhodococcus erythropolis NCIMB13064 ou Xanthobacter autotrophicus GJ10 pour transformer des composés halogénés volatils en leurs alcools correspondant dans un biofiltre solide/gaz. Des travaux sur une réaction modèle, la déhalogénation du 1-chlorobutane en butan-1-ol, ont permis d'optimiser l'activité dépolluante de ces bactéries. Ainsi, des paramètres tels que la température, l'activité thermodynamique des molécules dans la phase gaz (eau, COV,...) ou le flux gazeux total influent directement sur la capacité de dégradation et la stabilité du système. Différents prétraitements ont été réalisés sur les bactéries afin d'améliorer leur performance catalytique dans le biofiltre. Les bactéries subissent une perméabilisation de leur paroi (par ultrasons ou lysozyme) avant déshydratation. Ensuite, directement dans le système de dépollution, les bactéries sont traitées pendant quelques minutes ou en continu avec un flux gazeux basique (amoniaque notamment) en circuit fermé. Ces traitements jouent un rôle essentiel au niveau de la durée de vie du catalyseur biologique car ils évitent l'accumulation d'acide chlorhydrique dans le biofiltre souvent responsable de l'inactivation du pouvoir dégradant. L'extension des études à d'autres polluants de la même famille a montré que la capacité de transformation du biofiltre solide/gaz est plus importante pour les composés halogénés qui possèdent une chaîne hydrogénocarbonée longue. Cette caractéristique notoire est très intéressante car ces composés sont généralement insolubles en milieu aqueux et posent donc de réels problèmes en milieu liquide classique.
Author: Matthieu Girard
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Languages : fr
Pages : 152
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Cette étude a été menée dans le cadre d'un souci des nuisances olfactives présentes autour d'une usine de mélange et de stockage de bitume polymérisé. Le traitement par biofiltration des vapeurs émanant de ce bitume présente un défi particulier puisque cet effluent combine des composés odorants avec des composés organiques volatils (COV). L'objectif général de l'étude était de déterminer l'applicabilité de la biofiltration pour le traitement d'air chargé en vapeurs de bitume. Une analyse exhaustive des vapeurs de bitume a d'abord permis d'identifier plus de 100 composés. Cette analyse a ensuite été utilisée pour créer un mélange gazeux synthétique représentatif des vapeurs de bitume : H2S et cinq COV (hexane, décane, toluène, p-xylène et thiophène). Deux biofiltres pilotes ont alors été alimentés avec cet air vicié pendant une période de 106 jours. Le biofiltre 1 était un système simple en une étape et le biofiltre 2 était un système double en deux étapes distinctes. Les pilotes, d'un diamètre de 25 cm, étaient garnis sur 1 et 2 m avec un milieu organique pour obtenir des temps de résidence en fût vide de 36 et 72 secondes respectivement. Les résultats obtenus démontrent qu'une période d'environ 50 jours a été nécessaire pour atteindre le régime stationnaire. Les deux pilotes ont présenté de très bonnes performances épuratoires pour l'H2S; l'enlèvement quasi total de ce composé a été observé après quelques semaines et s'est maintenu pendant toute la durée subséquente de l'expérience. Par contre, le traitement des COV était nettement moins efficace. Le pilote 1 a seulement atteint une efficacité de 20% tandis le pilote 2 a atteint 60%. Les capacités épuratoires maximales ont été obtenues avec le pilote 2 et correspondent à 25 g.m−3.h−1 pour l'H2S et à 5,3 g.m−3.h−1 pour les COV. Ce projet a permis de démontrer le potentiel de la biofiltration pour le traitement simultané d'H2S et de COV. Il a également été possible d'établir certaines conditions d'opération nécessaire au bon fonctionnement du procédé et de déterminer qu'un système en deux étapes serait mieux adapté au traitement des vapeurs de bitume.
Author: Nadia Khammar
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Languages : fr
Pages : 187
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L'émission des composés organiques volatils dans l'atmosphère représente une réelle préoccupation sanitaire et environnementale. Aujourd'hui, de nombreux travaux visent à élargir le champ d'application de la biofiltration, largement utilisée pour le traitement des composés odorants, au traitement des COV. En plus des paramètres physico-chimiques du procédé, la compréhension de l'écologie microbienne au sein de ces systèmes est indispensable pour l'optimisation et la gestion du procédé en cas de dysfonctionnement. L'objectif de ce travail a donc été de caractériser la microflore, de façon quantitative et qualitative, au sein d'unités pilote de biofiltration utilisées pour le traitement d'un mélange complexe de 11 COV. Afin d'obtenir des dénombrements représentatifs et des isolements microbiens exhaustifs, une mise au point méthodologique a tout d'abord été réalisée. Le broyage des échantillons de tourbe issus d'une biofiltre dans une solution tampon dont le pH est proche de la neutralité est plus approprié que l'agitation ou le traitement aux ultrasons dans une solution tampon dont le pH est basique. Parmi les milieux de culture testés (LB, PCA, TSA 1/10), c'est le milieu TSA 1/10 qui permet d'obtenir le plus grand nombre de micro-organismes.Le dénombrement direct (DAPI, CTC) et indirect (UFC) des micro-organismes, l'identification de souches isolées en différents points du biofiltre, l'étude de la diversité grâce aux analyses SSCP ainsi que suivi de la biodégradation des différents COV ont permis de mettre en évidence une structuration longitudinale des communautés microbiennes en terme de densité, de diversité et de fonctionnalité. L'application de perturbations consistant à modifier l'alimentation des biofiltres a permis de montrer (i) l'importance de la structure des communautés microbiennes concernant le maintien du système en terme de la fonctionnalité ainsi que (ii) la complexité des phénomènes d'interactions entre les différents polluants.
Author: Marie-Claude Dion St-Pierre
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Languages : fr
Pages : 138
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L'air que nous respirons est de plus en plus pollué et de nombreuses grandes villes à travers le monde sont affectées par cette pollution résultant, entre autres, en pluies acides et en smog. Ce dernier est une conséquence directe de l'émission à l'atmosphère de composés organiques volatils (COV), d'oxydes d'azote, de matières particulaires, etc. Les COV sont photochimiquement réactifs et se transforment en polluants secondaires toxiques comme l'ozone, composant majeur du smog. Cette étude traite d'un COV en particulier, le styrène. Le styrène est majoritairement utilisé pour produire différents types de matières plastiques et de caoutchoucs synthétiques. Le styrène fait partie de la liste des substances toxiques de la Loi canadienne sur la protection de l'environnement de 1999 adoptée par le Gouvernement du Canada et toujours en vigueur aujourd'hui. L'utilisation de technologies conventionnelles (ex.: adsorption, incinération) pour le traitement des COV est efficace lorsque la concentration de tels contaminants dans l'air est élevée (> 7 g*m -3). Pour une concentration plus faible, ces procédés perdent de leur attrait parce que les coûts d'utilisation augmentent. Dans ce cas, les procédés biologiques deviennent efficaces et rentables. Par ailleurs, ils sont beaucoup moins nocifs pour l'environnement. Le groupe Biocom de l'Université de Sherbrooke étudie un de ces bioprocédés soit la biofiltration depuis plus de 15 ans. Diverses expériences ont été menées à l'échelle laboratoire sur une période d'un peu plus d'un an pour évaluer les performances d'un biofiltre alimenté avec du styrène. La concentration de styrène dans l'air à l'entrée du biofiltre a été variée de 60 à 1100 ppmv pour un débit d'air pollué de 1 m 3 *h -1 . De plus, l'azote étant un nutriment essentiel pour les micro-organismes, une étude sur l'influence de sa concentration sur les performances d'un biofiltre a été effectuée. Les résultats ont confirmé que lorsque la concentration d'azote augmente, le biofiltre élimine de plus en plus de polluant jusqu'à une concentration limite d'azote pour laquelle l'élimination du contaminant se stabilise, N = 3 g*L -1 dans le cas de cette étude. Ces expériences montrent qu'il est possible d'éliminer biologiquement le styrène en causant peu de pollution secondaire.
Author: Amel Leslous
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Languages : fr
Pages : 374
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L'originalité du procédé repose sur l'utilisation des capacités de transferts des lits fluidisé pour la biofiltration de composés organiques volatils (COV). Des particules, écorces de pin duement sélectionnées sont mises en suspension par un gaz ascendant chargé de COV. Les transferts des polluants de la phase gazeuse vers la phase liquide (micro-organismes, eau) entourant la surface des solides sont favorisé par un tel régime fluidisé. Les performance du procédé ont été testés avec succès pour de l'éthanol, et du toluène. Une capacité maximale de 1570 g.m-3.h-1à des charges inférieurs ou égales à 750 g.m-3.h-1 à été observé pour l'éthanol, et 50 g.m-3.h-1 pour le toluène à des charges autour de 26 g.m-3.h-1. Le modèle mathématique développé permet de décrire les performances du biofiltre à lit fluidisé en tenant compte des phénomènes de transferts et de dégradation des polluants, de l'hydrodynamique de la couche fluidisée, propriétés du gaz dans le lit.
Author: Réda Hadjoudj
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Languages : fr
Pages : 300
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Cette étude porte sur la mise en oeuvre d'un procédé d'absorption gaz-liquide en vue de l'élimination des Composés Organiques Volatils chlorés (COV). Les mesures d'équilibre liquide-vapeur de trois COV chlorés dans trois solvants organiques lourds ont été effectuées dans une première étape. Ces mesures sont indispensables au dimmensionnement des contacteurs gaz/liquide. Les coefficients de diffusion de COV chlorés dans un solvant organique lourd ont été mesurés dans une deuxième étape. La corrélation de Wilke- Chang est en bon accord avec la valeur expérimentale du dichlorométhane. Enfin, la troisième étape de l'étude concernait l'étude des performances de lavage des COV avec un solvant lourd dans une colonne de laboratoire à garnissage structuré. Les efficacités d'élimination obtenues ont montré la faisabilité du lavage. Par ailleurs, l'étude du transfert de matière lors de l'absorption de ces COV a permis de mettre en exergue la particularité des ces systèmes.
Author: Emmanuelle Vigne
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Languages : fr
Pages : 478
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Le traitement de l'azote au sein des stations d'épuration des eaux usées devient l'un des principaux enjeux actuels du fait de son impact particulièrement néfaste sur le milieu naturel. A l'aval de traitements secondaires à moyenne et forte charge, les gestionnaires peuvent avoir recours à la nitrification tertiaire par biofiltration, procédé intensif s'insérant bien pour les installations à réhabiliter dans les zones à forte pression foncière. Il s'avère être un procédé capable d'éliminer de très fortes charges dans un espace restreint par sa capacité à accumuler une quantité importante de biomasse active autour du matériau filtrant. La simulation du comportement d'un tel procédé n'est pas directe, et peu de travaux ont mené à un outil utilisable en ingénierie. Or, son usage serait indispensable pour valider le dimensionnement en conditions réelles de fonctionnement et en régime dynamique. L'objectif principal de ce travail a porté sur l'étude et la validation d'un modèle de biofiltration déjà existant mais encore jamais testé avec des données réelles de terrain en traitement tertiaire de nitrification. Dans ce but, le fonctionnement d'une installation pilote semi-industrielle alimentée par un effluent urbain réel provenant de bassins par boues activées a été étudiée. Afin de se placer en condition dynamique de fonctionnement, différents paliers de charges moyennes journalières en azote ont été appliqués, au sein desquels des à-coups de charges hydrauliques ont été provoqués. Les résultats acquis en continu pendant plus d'un an, associés à un protocole de calage systématique issu d'une étude de sensibilité, ont permis d'obtenir un jeu de paramètres calé et validé du modèle. Le protocole a nécessité la mise en?uvre de tests spécifiques caractérisant régulièrement le biofilm développé dans le procédé. Ces essais ont augmenté le nombre de variables d'état observées et à comparer avec les prédictions du modèle, ce qui a permis de mieux en évaluer sa robustesse. En parallèle, les tests spécifiques ont permis d'étudier la dynamique des processus impliqués dans l'élimination de l'azote au sein du procédé. Les paramètres influençant les performances globales du traitement de l'azote, l'activité et la quantification de la biomasse autotrophe, son temps de séjour ou encore sa répartition au sein du milieu filtrant ont ainsi pu être évalués. La double démarche expérimentale et numérique a permis de montrer que le modèle de biofiltration est capable de simuler des performances de traitement de l'azote conformes à la réalité. D'autre part, ce travail a permis d'étudier de manière approfondie les mécanismes inclus dans le modèle et leurs limitations face aux différentes conditions de fonctionnement appliquées au système. Des faiblesses du modèle concernant le comportement des composés particulaires et l'évolution de la perte de charge au sein du pilote ont notamment été dégagées.
Author: Hélène Lalancette
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Languages : fr
Pages : 270
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