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Article

1 - PRINCIPE DE LA DÉSORPTION THERMIQUE

2 - CYCLE DES TERRES

3 - TRAITEMENT DES GAZ

4 - POLLUANTS TRAITABLES PAR DÉSORPTION THERMIQUE

5 - ÉLÉMENTS SPÉCIFIQUES DE SÉCURITÉ

6 - CONCLUSION

7 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : J3984 v1

Traitement des gaz
Traitement des sols par désorption thermique conventionnelle

Auteur(s) : Jan HAEMERS, Marie-Odile SIMONNOT

Date de publication : 10 mai 2018

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RÉSUMÉ

La désorption thermique conventionnelle est une technique de dépollution de terres excavées basée sur la vaporisation des polluants. Cet article décrit le principe et l’historique du procédé, puis les traitements des terres (chauffage en four tournant pour vaporiser les polluants) et des gaz (destruction des polluants à haute température, capture des poussières et neutralisation). Sont ensuite présentés les polluants pouvant être traités par désorption thermique, principalement des composés organiques et quelques inorganiques dont le mercure, puis les conditions de sécurité liées aux risques d’incendie et explosion. L’ensemble est illustré par un exemple concret de traitement.

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Auteur(s)

  • Jan HAEMERS : Administrateur-Délégué - Haemers Technologies SA (Bruxelles – Belgique)

  • Marie-Odile SIMONNOT : Professeur en Génie des procédés - Université de Lorraine (Nancy – France)

INTRODUCTION

La désorption thermique conventionnelle est une technique physique ex situ de traitement des sols pollués. Elle consiste à chauffer la terre polluée excavée dans un four rotatif, afin de vaporiser les polluants et ainsi les séparer physiquement de la matrice. Celle-ci est ensuite refroidie par mélange avec de l’eau et recyclée. Les gaz produits contenant les polluants sont traités dans une installation, où ils sont oxydés, filtrés, neutralisés voire parfois adsorbés avant rejet à l’atmosphère, en conformité avec la réglementation.

L’intérêt principal de la technique réside dans sa robustesse et son application à tout type de sol et tout type de polluant organique, y compris les mélanges. Le chauffage permet en effet de garantir l’atteinte de teneurs résiduelles très faibles voire non détectables pour les polluants concernés, permettant une réutilisation des terres très large et une élimination définitive de la pollution.

L’inconvénient principal de la technologie, en dehors de son coût parfois élevé dû à la consommation énergétique importante, est sa difficulté d’acceptabilité en raison de la taille des installations, de leur fonctionnement en continu et des nuisances qu’elle peut provoquer durant le traitement proprement dit.

Deux types d’installations sont utilisés : des installations fixes, en milieu industriel, où les nuisances sont bien maîtrisées, fonctionnant comme un centre de traitement de déchets, et des installations mobiles. Celles-ci sont mises en œuvre sur les sites industriels à dépolluer, généralement de grande surface et éloignés des populations, où les quantités de terres à traiter sont importantes (plusieurs dizaines voire centaines de milliers de tonnes) et où les terres après traitement sont replacées à l’endroit d’où elles avaient été excavées.

Les problématiques principales couvertes par la désorption thermique conventionnelle sont surtout liées aux cokeries et usines à gaz, ainsi qu’aux sites chimiques de grande taille. L’industrie pétrolière utilise également largement cette technique qui a été développée au départ pour elle, au niveau des raffineries et dépôts et aussi des stations-service. Aujourd’hui, la désorption thermique conventionnelle s’applique en grande majorité aux sites pétroliers (pétrole brut), aux sites pétrochimiques (raffineries), aux cokeries et usines à gaz (industrie du charbon) et aux grands complexes chimiques (engrais, explosifs, pesticides).

Le présent article a pour but de présenter les bases de la désorption thermique, de décrire les différents types de fours rotatifs, de traitement des gaz et d’apporter pour chacun d’eux les limites d’utilisation et d’application par rapport aux types de sols et types de polluants traitables.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j3984


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3. Traitement des gaz

3.1 Principe du traitement des gaz

Les gaz de désorption contiennent tous les polluants organiques désorbés, des poussières et des produits parasites (e.g. soufre (S), mercure (Hg), chlore (Cl), brome (Br)) désorbés à des températures inférieures ou égales aux températures de fonctionnement du four rotatif. L’installation de traitement des gaz a pour objectif de détruire par oxydation thermique les produits organiques désorbés, capturer physiquement les poussières et neutraliser l’ensemble des autres polluants présents dans les gaz, afin de respecter les impositions légales du point de vue des émissions atmosphériques.

Le traitement des gaz se divise en trois parties :

  • la capture des poussières ;

  • l’oxydation des produits organiques ;

  • le traitement de finition (neutralisation, adsorption).

L’ordre de ces opérations varie selon le type d’installation, en configuration froide ou chaude.

HAUT DE PAGE

3.1.1 Configuration froide

En configuration froide, les poussières sont capturées par un filtre à manches avant la post-combustion (figure 1). Les gaz à dépoussiérer contiennent encore les polluants désorbés. Le filtre à manches opérant à des températures basses, les produits désorbés peuvent se condenser sur les manches du filtre. Afin d’éviter ce phénomène et les risques liés, soit le type de polluants traité doit être limité aux fractions plus légères ne présentant pas de risque de condensation, soit les concentrations doivent être réduites dans la charge initiale. Certaines installations utilisent une atmosphère inerte dans le filtre à manches afin de permettre la condensation dans les fines, puis effectuent un retraitement des fines séparément.

Comme les gaz ne sont pas encore passés au travers de l’unité de post-combustion, le flux gazeux n’a pas été augmenté des gaz de combustion du second brûleur....

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SHARMA (H.D.), REDDY (K.R.) -   Geoenvironmental Engineering : Site Remediation, Waste Containment and Emerging Waste Management Technologies.  -  John Wiley and Sons, New York (2004).

  • (2) - OGAWA (A.) -   Separation of particles from Air and Gases.  -  Vol. I et II – CRC PRESS (1985).

  • (3) - BICCOCHI (S.), L’HOSPITALIER (C.) -   Les techniques de dépoussiérage des fumées industrielles.  -  Ed. TEC & DOC, Lavoisier, Paris (2002).

  • (4) - WHITE (F.M.) -   Heat and Mass transfer.  -  Addison-Wesley (1988).

  • (5) - HUARD (M.), BRIENS (C.), BERRUTI (F.), GAUTHIER (T.) -   A Review of Rapid Gas-Solid Separation Techniques.  -  International Journal of Chemical Reactor Engineering, Vol. 8 (1) (2010).

  • (6) - SVAROVSKI (L.) -   Solid...

1 Outils logiciels

PROGEPI janvier 2017, Logiciel Cyclone 2.0, PROGEPI, 1 rue Grandville, 54000 Nancy, France

http://www.progepi.fr/

Auditsite – Spaque

http://www.spaque.be/

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2 Sites Internet

BRGM-ADEME Outil interactif de pré-sélection des techniques de dépollution

http://www.selecdepol.fr/

USEPA (Agence de protection de l’environnement des États-Unis) : mise en œuvre de la désorption thermique

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