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RÉSUMÉ
Le traitement thermique des déchets et des effluents industriels utilise différents processus de transformation thermochimique de la matière et de l’énergie. Un prétraitement peut préparer les déchets aux traitements. Puis les traitements en eux-mêmes reposent sur l'inflammation, l'oxydation, la pyrolyse, la solvolyse ou la gazéification. Ces traitements sont à l’origine de divers produits de transformation, à traiter avant rejet à l’atmosphère.
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Gérard ANTONINI : Professeur, Directeur du laboratoire UMR 6067 CNRS : Génie des procédés industriels à l’Université technologique de Compiègne - Directeur scientifique du GIE Procedis (UTC/Ineris)
INTRODUCTION
Le traitement thermique des déchets et effluents industriels repose sur différents processus de transformation thermochimique de la matière et de l’énergie. Ces processus mettent en œuvre des transferts de masse et de chaleur, associés à la réactivité de la matière à traiter dans les différents environnements réactionnels créés soit pour l’oxydation, la pyrolyse ou la gazéification de leur fraction organique, soit pour la fusion des résidus minéraux formés. Ils sont à l’origine de divers produits de transformation, à traiter avant rejet à l’atmosphère.
Ces processus thermochimiques sont mis en œuvre dans des procédés et équipements visant à l’élimination et/ou la valorisation matière/énergie des déchets ; ceux-ci seront décrits dans l’article
.
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Processus de pyrolyse des déchets
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3. Processus d’oxydation des déchets
La destruction thermique d’un effluent ou d’un déchet peut être obtenue par des réactions d’oxydation entre la matière (gazeuse, liquide ou solide) du déchet et un agent oxydant.
Si les réactions d’oxydation ont lieu dans un thermophore gazeux, l’agent oxydant étant l’air, l’oxygène ou des oxydes métalliques solides, en général à la pression atmosphérique, c’est-à-dire l’eau incluse ou formée étant vaporisée, on parle alors de combustion ou d’incinération.
Si les réactions d’oxydation ont lieu dans un thermophore liquide, sous pression, c’est-à-dire sans départ d’eau, l’agent oxydant étant de l’oxygène, de l’air, de l’ozone dissous ou du peroxyde d’hydrogène, on parle d’oxydation en voie humide.
Les réactions d’oxydation peuvent être catalysées, dans le but d’en améliorer la cinétique et/ou d’en abaisser le niveau de température.
3.1 Processus de combustion à l’air (incinération)
-
Les réactions de combustion nécessitent en général, pour être complètes, un excès d’air par rapport à la demande stœchiométrique en oxygène et, ce, particulièrement pour les solides. Les produits de combustion gazeux (fumées) ou solides (mâchefers, cendres) sont alors incombustibles si les réactions d’oxydation ont été complètes.
Pour atteindre cet objectif, la combustion à l’air d’un déchet est, en général, organisée dans deux enceintes thermiques successives, à savoir, une chambre primaire de combustion, assimilable à un réacteur mélangé, suivie d’une chambre secondaire, assimilable à un réacteur piston, destinée à la post-combustion des gaz issus de la chambre primaire. Une telle disposition est illustrée dans la figure 1.
Pour un déchet de composition donnée, le volume spécifique
effectif d’air mis en jeu par kg de déchet, en vue de sa...
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