Adsorption au charbon actif pour l'élimination des odeurs industrielles
La perception des odeurs est subjective, ce qui complique les efforts de contrôle en raison des attentes divergentes en matière d'efficacité. Les flux d'odeurs contiennent souvent diverses molécules nécessitant des méthodes d'élimination variées. Malgré cette complexité, la filtration au charbon actif est très efficace pour éliminer les composés tels que le sulfure d'hydrogène, l'ammoniac, les terpènes et les thiols, ce qui la rend idéale pour les industries telles que le traitement des eaux usées, la transformation des aliments ou la production d'asphalte.
Aperçu de la technologie du charbon actif
Notions de base sur l'adsorption au charbon actif
Le charbon actif capture les molécules odorantes (adsorbats) à sa surface par deux méthodes principales :
- Physisorption : Les molécules se fixent faiblement à la surface du charbon grâce à des forces intermoléculaires. Cette liaison est réversible.
- Chimisorption : les molécules forment des liaisons plus fortes, souvent permanentes, avec la surface du charbon. Cette méthode est utile pour piéger des composés comme l'ammoniac et le sulfure d'hydrogène.
Charbon Actif Régénérant :
La capacité d'adsorption du charbon actif saturé peut être restaurée par désorption, également appelée régénération ou réactivation. Il s'agit d'un processus de pyrolyse à haute température (700-1000°C) avec de la vapeur et sans oxygène, qui élimine les adsorbats. Ce processus restaure les caractéristiques du charbon actif, qui peut ensuite être réutilisé, réduisant ainsi les déchets. Des systèmes de post-traitement des gaz d'échappement, tels que des épurateurs ou des postcombustions, sont utilisés pour détruire les molécules désorbées.
Charbon actif à base de charbon fossile contre charbon renouvelable à base de coquilles ou noyaux
Les charbons actifs peuvent provenir du charbon fossile ou de sources renouvelables comme les coquilles de noix.
- Les charbons actifs à base de charbon, dérivés de sources fossiles, ont tendance à avoir des tailles de pores variées, adaptées à la capture de molécules plus grosses.
- Les charbons renouvelables à base de coquilles ont généralement un volume de micropores plus important. Cela rend les charbons actifs à base de coquilles plus adaptés à la capture de molécules de COV plus petites.
Les recherches de DESOTEC ont montré que les charbons actifs renouvelables à base de coquilles peuvent atteindre des capacités de charge plus élevées que les charbons à base minérale pour certaines molécules. De plus, les charbons à base de coquilles libèrent les adsorbats plus progressivement, ce qui réduit le risque de dépasser les limites d'émission lors des opérations par lots, par exemple.
Les précurseurs renouvelables suscitent un intérêt croissant pour réduire l'impact environnemental de la production de charbon actif. Les analyses du cycle de vie (ACV) montrent que l'utilisation de déchets de biomasse, comme les coquilles de noix, à la place du charbon est plus respectueuse du climat, avec des avantages encore plus importants lorsque le charbon est réactivé plutôt que remplacé. La gamme de charbon actif DESOTEC comprend de plus en plus de grades renouvelables, remplaçant progressivement les grades à base de charbon dans de nombreuses applications lorsque cela est approprié.
Facteurs clés dans la conception d'une solution de filtration
Il existe une série de paramètres opérationnels à prendre en compte lors de la conception d’une solution optimale de filtration des odeurs avec des filtres à charbon actif.
Débit
Le débit du flux pollué à travers le lit filtrant est crucial pour optimiser les performances de filtration. Dans les applications industrielles, la zone de transfert de masse (MTZ) - où se produit le gradient entre l'influent et l'effluent - s'élargit en raison de la diffusion, de l'adsorption concurrente et des concentrations d'adsorption variables.
Un débit plus élevé allonge la MTZ et, s'il dépasse la longueur du filtre, la concentration d'effluent souhaitée risque de ne pas être atteinte. Ainsi, un lit de charbon plus long avec une section transversale constante améliore le temps de contact et réduit le risque de non-respect des limites d'émission d'odeurs.
Température
Des températures plus élevées ont tendance à réduire la capacité d'adsorption, en particulier dans les processus de physisorption, qui sont exothermiques. Les températures de fonctionnement ne doivent pas dépasser 60 °C pour éviter les risques de sécurité.
Humidité relative (HR)
La capacité d'adsorption diminue généralement avec l'augmentation de l'humidité relative. Une humidité relative élevée peut provoquer la condensation de la vapeur d'eau dans les pores du charbon actif, ce qui peut réduire les performances de filtration. Pour contrôler l'humidité élevée, l'influent peut être refroidi pour condenser l'eau avant que le flux n'atteigne le filtre. De plus, les filtres doivent être conçus pour un drainage efficace de l'eau et un contact minimal de l'humidité avec le charbon.
Composition des contaminants :
Il est essentiel de comprendre et d'analyser la composition du flux contaminé pour maximiser l'efficacité de l'élimination. Alors que le charbon actif vierge peut adsorber physiquement les odeurs organiques, la chimisorption est nécessaire pour les molécules inorganiques. Les contaminants secondaires, tels que la poussière, doivent être filtrés avant d'atteindre le charbon pour éviter le colmatage.
Chute de pression
La perte de charge dans le lit de charbon augmente avec le débit et peut être aggravée par l'accumulation de poussière, ce qui réduit la durée de vie du charbon. Une perte de charge excessive nécessite des ventilateurs plus puissants, ce qui augmente la consommation d'énergie. Pour atténuer ce problème, des sections transversales plus grandes ou des configurations de filtres parallèles peuvent être utilisées.
Considérations sur la conception industrielle
La conception des filtres doit tenir compte des variations de la composition des flux d'air et d'eau en raison de facteurs tels que les changements de processus, les types de contaminants et les niveaux de concentration. Le dimensionnement approprié du filtre est essentiel à la fois pour les performances et la rentabilité, même si cela peut s'avérer difficile en raison des incertitudes liées à la composition du gaz et aux débits, en particulier en cas d'humidité élevée. Les installations pilotes aident à estimer la durée de vie du filtre et la consommation de charbon, tandis que les unités de filtration mobiles offrent une flexibilité et réduisent les risques financiers par rapport aux systèmes fixes.
Les filtres mobiles, généralement plus sûrs et plus économiques que les filtres fixes, réduisent les risques de manipulation et de travail manuel associés au charbon usagé. Ils sont particulièrement utiles dans les situations de débit élevé, permettant des remplacements plus rapides et plus sûrs avec un temps d'arrêt minimal. Les filtres peuvent être disposés en série ou en parallèle en fonction des besoins : les configurations parallèles conviennent à des débits plus élevés et à des pertes de charge plus faibles, tandis que les configurations en série optimisent l'utilisation du charbon, garantissant la conformité des émissions en permettant au deuxième filtre de s'activer une fois le premier saturé.
Étude de cas : Traitement des odeurs dans l'usine de traitement des eaux usées d'un producteur de produits chimiques
Cette étude de cas illustre la capacité de DESOTEC à fournir des solutions de filtration rapides, efficaces et durables adaptées aux besoins des clients dans le secteur des produits chimiques de spécialité.
Défi
Une entreprise de produits chimiques spécialisés, cliente de DESOTEC, a dû faire face à des problèmes d'odeurs dans sa station d'épuration des eaux usées en raison de niveaux élevés de composés odorants comme les alcools (757 µg/m³) et les composés organiques soufrés (1 846 µg/m³). Ces composés volatils, notamment le diméthyldisulfure et le 2-éthyl-1-hexanol, ont suscité des plaintes de la part des employés et des voisins, surtout pendant les mois les plus chauds. L'entreprise a cherché une solution efficace et rapide pour remédier à ces odeurs.
Solution
DESOTEC a mis en place son système de filtration mobile AIRCON 3000 avec du charbon actif renouvelable B-PURE 10 NB. Le système capte les émissions odorantes du réservoir tampon et évacue l'air propre par une cheminée, installée en 30 minutes grâce à la technologie Plug & Play, sans interrompre les opérations.
Résultats
Le système de filtration a permis une réduction de 99,5 % des composés odorants. Opérationnel depuis trois ans, il a permis d'éviter efficacement de nouvelles plaintes. Le filtre mobile nécessite un remplacement annuel pour garantir des performances optimales, et DESOTEC gère l'élimination sûre et durable des filtres usagés, en réactivant le charbon pour créer un processus circulaire et respectueux de l'environnement.
En résumé:
- Atténuation efficace et rapide des odeurs
La filtration mobile de DESOTEC réduit les COV odorants de 99 %, résolvant rapidement les plaintes et garantissant la conformité lors des défis saisonniers.
- Perturbation opérationnelle minimale
La conception Plug & Play a permis une configuration rapide et un remplacement des filtres sans temps d'arrêt, garantissant ainsi des opérations commerciales transparentes.
- Gestion durable et circulaire des déchets
La réactivation du filtre hors site de DESOTEC minimise l'impact environnemental, simplifie la gestion des déchets et s'aligne sur les valeurs des clients.
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Contrôle des odeurs
Les industries sont au cœur des communautés. En gardant l’air frais, votre entreprise entretient de bonnes relations avec son voisinage. -
Nos solutions de filtration
Nous proposons une large gamme de modèles de filtres et de qualités de charbon pour répondre à vos besoins industriels en matière de purification de l’eau ou de l’air. -
Gestion des déchets et des eaux usées
Purification durable de l’air et de l’eau pour la gestion et le recyclage des déchets afin de protéger notre environnement et de contrôler les odeurs.
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