Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les réglementations sur les effluents aqueux imposent des seuils de plus en plus bas quant à la composition des rejets. Les procédés de dépollution des effluents se doivent donc d'être plus performants, plus simple, moins onéreux, mais également plus respectueux de l’environnement. L'oxydation en voie humide (OVH) s'inscrit totalement dans cette démarche. Ce procédé serait envisageable pour le traitement des effluents qui posent problème de par leur faible taux de biodégradabilité et des teneurs intermédiaires (comprises entre 1 et 20%). L’oxydation en voie humide est réalisée à une température comprise entre 150 et 325 °C pour une large gamme de pression totale (d'air ou d'oxygène). L’article présente le principe de fonctionnement des différents types de réacteurs, ainsi que les contraintes inhérentes au procédé.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
The regulations relating to aqueous effluents impose lower and lower thresholds concerning the discharge composition. The remedial action for effluent treatment must be more efficient, simpler, less expensive, but also more environmentally friendly. The wet oxidation procedure is fully consistent with this approach. This procedure would be feasible for the treatment of effluents that are problematic in terms of their low biodegradability and intermediate contents (between 1 and 20%). Wet oxidation is performed at a temperature comprised between 150 and 325°C for a wide range of total pressure (air or oxygen). This article presents the principle operation of the various types of reactors, as well as the constraints inherent to the procedure.
Auteur(s)
-
Olivier BOUTIN : Docteur en génie des procédés - Ingénieur de l'École nationale supérieure des industries chimiques - Maître de conférences, université Paul Cézanne d'Aix Marseille - Directeur du master professionnel Écotechnologies et Procédés Propres - Chercheur au laboratoire Modélisation, Mécanique et Procédés Propres, UMR CNRS 6181.
-
Jean-Henry FERRASSE : Docteur en systèmes énergétiques - Maître de conférences, université Paul Cézanne d'Aix Marseille - Chercheur au laboratoire Modélisation, Mécanique et Procédés Propres, UMR CNRS 6181.
-
Sébastien LEFEVRE : Docteur en génie des procédés - Ingénieur Procédés R&D (A3i)
INTRODUCTION
Les réglementations sur les effluents aqueux, imposés par les diverses réglementations (ICPE, lois européennes sur l'eau et sur l'air), obligent à respecter des seuils de plus en plus drastiques sur la composition des rejets. Les procédés de dépollution des effluents se doivent donc d'être plus performants.
Les effluents aqueux industriels sont principalement constitués de molécules organiques synthétisées par l'industrie chimique et les boues de stations de traitement d'eau-déchet. Outre la simplicité et le faible coût du traitement, qui représentent des critères économiques majeurs pour les industriels, les enjeux environnementaux et sociétaux actuels mettent l'accent sur la nécessité de développer des procédés « verts », c'est-à-dire respectueux de l'environnement. Un procédé s'inscrit dans cette démarche, utilisant l'eau sous pression dans des conditions sous-critiques : il s'agit de l'oxydation en voie humide (OVH). Les effluents visés à terme sont des effluents spécifiques possédant un faible taux de biodégradabilité et posant souvent des problèmes de traitement. Considérons les différents procédés de traitement de l'eau-déchet : pour des concentrations inférieures à 1 % massique, le procédé le plus utilisé est biologique (si la biodégradabilité le permet). Pour des teneurs supérieures à 20 %, l'incinération ou la co-incinération peuvent être envisagées. Pour des effluents de teneur intermédiaire, particulièrement pour les eaux contenant une demande chimique en oxygène dure (entre 20 et 200 g.L-1), le procédé OVH est envisageable. Ce procédé est une oxydation à une température comprise entre 150 et 325 °C pour une large gamme de pression totale (d'air ou d'oxygène) de 2 à 30 MPa. Dans tous les cas, le procédé fonctionne en eau sous-critique sur les conditions de températures. Les faibles températures, comparées à d'autres procédés thermochimiques, limitent la formation de composés toxiques dans la phase gazeuse (dioxines, NOx...). Le temps de séjour dans le réacteur est compris entre quelques minutes et plusieurs heures. Le rendement d'oxydation est de l'ordre de 70 à 95 %. La réaction peut être catalysée ou non.
Le procédé OVH utilise l'eau sous pression et les propriétés de celles-ci seront présentées. Le principe de fonctionnement du procédé sera expliqué, en particulier avec des développements sur les aspects thermodynamiques et cinétiques (transfert gaz/liquide et chimie). Les différents types de réacteurs ainsi que les contraintes inhérentes au procédé seront exposés. Compte tenu des conditions de pression et de température mises en jeu, les aspects de valorisation et d'optimisation énergétiques seront également évoqués. Enfin, un certain nombre de réalisations industrielles seront détaillées.
L'expertise technique et scientifique de référence
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Chimie verte
(160 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Technologies des réacteurs
En anglais
1. Positionnement du procédé d'oxydation en voie humide
1.1 Propriétés particulières de l'eau sous-critique
L'eau, à l'état liquide dans les conditions ambiantes de pression et de température, peut être utilisée pour réaliser des réactions d'oxydation avancée de la matière organique dans ces conditions (différents agents oxydants sont alors utilisés : oxygène, peroxyde d'hydrogène, réactif de Fenton, rayonnement ultraviolet...), mais également à plus hautes températures, pour améliorer l'efficacité de dégradation du procédé. Dans ce cas, afin de ne pas avoir rapidement une vaporisation totale de la phase aqueuse qui conduirait à une chute drastique des cinétiques de réaction, une augmentation de la pression est nécessaire, et le fonctionnement se situe alors dans une zone avec un équilibre entre une phase gazeuse et une phase liquide. Dans le diagramme (pression / température) de l'eau pure, la ligne de coexistence des phases liquide et vapeur se termine par une discontinuité, un point appelé « point critique ». Dans le cas de l'eau, il correspond à une température de 374 °C et une pression de 22,1 MPa. Les procédés d'oxydation en voie humide se positionnent toujours à une température inférieure à la température critique de l'eau. Pour des raisons de limitation de la quantité d'eau vaporisée, il est possible de se positionner à des pressions supérieures à la pression critique. Dans les domaines considérés, certaines propriétés de l'eau varient de façon significative et cela a une influence sur la mise en œuvre du procédé. Ainsi, les 1 à 4 présentent les évolutions de différentes propriétés en fonction de la température, cela pour différentes pressions, inférieures, égales ou supérieures à la pression critique. Sur ces figures apparaît très nettement le franchissement de la température critique de l'eau à 374 °C. Pour les courbes à 10 MPa, il y a changement d'état de liquide à vapeur à 310 °C et donc une discontinuité, alors que pour les pressions supérieures il y a continuité du passage de l'eau liquide à l'eau supercritique. Certaines propriétés évoluent de façon significative avant le passage du point critique, en fonction de la température. Les propriétés dépendent peu de la pression. Ainsi, la 1 montre...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Chimie verte
(160 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Positionnement du procédé d'oxydation en voie humide
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LIN (S.H.), HO (S.J.) - Kinetic and Performance Characteristics of Wet Air Oxidation of High-Concentration Wastewater. - Industrial & Engineering Chemistry Research. 35, 307 (1996).
-
(2) - DONLAGIC (J.), LEVEC (J.) - Does the catalytic wet oxidation yield products more amenable to biodegradation?. - Applied Catalysis B: Environmental. 38, 1 (1998).
-
(3) - JAPAS (M.L), FRANCK (E.U.) - High pressure phase equilibria and PVT-data of the water-nitrogen system to 673K and 250MPa. - Berichte der Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie. 86, 793 (1985).
-
(4) - JAPAS (M.L), FRANCK (E.U.) - High pressure phase equilibria and PVT-data of the water-oxygen system including water-air to 673K and 250MPa, - Berichte der Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie. 85, 1268 (1985).
-
(5) - LEFEVRE (S.), BOUTIN (O.), FERRASSE (J.H.), MALLERET (L.), FAUCHERAND (R.), VIAND (A.) - Thermodynamic and kinetic study of phenol degradation by a non catalytic Wet Air Oxidation process. - Chemosphere. doi:10.1016/j.chemosphere.2011.05.049.
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
LINNHOFF Marc, Introduction to Pinch Technology, 1998 http://www.linnhoffmarch.com.
HAUT DE PAGE
Directive no 91/271 du 21/05/91 relative au traitement des eaux urbaines résiduaires.
HAUT DE PAGE
Waste Disposal, Zimpro, USPTO 2665249, 1950.
Device for treating waste water by wet oxidation, Toshiba, JP1307494, 1989.
Procédé de traitement par oxydation par voie humide de matières polluantes organiques dans des eaux usées, Bayer, EP0738238 (A1), 1996.
Shaft reactor for wet oxidation of sewage at high temperature and pressure, Mannesmann, DE19614766, 1997.
Procédé de traitement d"effluents par voie biologique et oxydation ne produisant pas ou peu de boues en excès, OTV, EP0936190 (A1), 1999.
Treatment of excess sludge coming from biological purification process includes digestion step and wet oxidation step, OTV, FR2786763 (A1), 2000.
Procédé de traitement d'effluents contenant des métaux, par oxydation en milieu humide en présence de boues, OTV, EP1319631 (A1), 2003.
A high-efficient method for wet air oxidation of spent caustic contained sulphide compounds,...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Chimie verte
(160 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
