Adsorption sur charbon actif pour l'élimination des odeurs industrielles
La perception des odeurs étant subjective, les efforts de contrôle sont complexes en raison des attentes variables quant à leur efficacité. Les flux odorants contiennent souvent diverses molécules nécessitant des méthodes d'élimination variées. Malgré cette complexité, la filtration sur charbon actif est très efficace pour éliminer des composés tels que le sulfure d'hydrogène, l'ammoniac, les terpènes et les thiols, ce qui la rend idéale pour des industries comme le traitement des eaux usées, l'agroalimentaire et la production d'asphalte.
Aperçu de la technologie à base de charbon actif
Principes de base de l'adsorption sur 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.
Régénération du charbon actif :
La capacité d'adsorption du charbon actif saturé peut être restaurée par désorption, également appelée régénération ou réactivation. Ce procédé consiste en une pyrolyse à haute température (700–1000 °C) sous vapeur d'eau et en l'absence d'oxygène, qui élimine les adsorbants. Ce procédé restaure les caractéristiques du charbon actif, qui peut alors être réutilisé, réduisant ainsi les déchets. Des systèmes de post-traitement des gaz d'échappement, tels que des épurateurs ou des postcombusteurs, sont utilisés pour détruire les molécules désorbées.
Charbon issu de la houille vs charbon renouvelable issu de coquilles :
Les charbons actifs peuvent provenir du charbon ou de sources renouvelables comme les coquilles de noix.
- Les charbons actifs à base de charbon ou houille, dérivés de sources fossiles, ont tendance à avoir des tailles de pores variables, adaptées à la capture de molécules plus grosses.
- Les charbons actifs à base de coquilles renouvelables présentent généralement un volume de micropores plus important. De ce fait, ils sont plus adaptés à la capture des petites molécules de COV .
Les recherches de DESOTEC ont démontré que les charbons actifs à base de coquilles présentent des capacités de charge supérieures à celles des charbons minéraux pour certaines molécules. De plus, la libération des adsorbants par les charbons à base de coquilles est plus progressive, ce qui réduit le risque de dépassement des limites d'émission, notamment lors d'opérations par lots.
L'utilisation de précurseurs renouvelables pour réduire l'impact environnemental de la production de charbon actif suscite un intérêt croissant. Les analyses de cycle de vie (ACV) démontrent que l'emploi de biomasse résiduelle, comme les coques de noix, au lieu du charbon est plus respectueux du climat, avec des avantages encore plus importants lorsque le charbon est réactivé plutôt que remplacé. La gamme de charbon actif DESOTEC intègre un nombre croissant de grades renouvelables, remplaçant progressivement les grades à base de charbon fossile dans de nombreuses applications, lorsque cela est approprié.
Facteurs clés dans la conception des solutions 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 traversant le lit filtrant est crucial pour optimiser les performances de filtration. Dans les applications industrielles, la zone de transfert de masse (ZTM), où se produit le gradient entre l'influent et l'effluent, s'élargit en raison de la diffusion, de l'adsorption compétitive et des variations de concentration des adsorbants.
Un débit plus élevé allonge la zone de transition et, s'il dépasse la longueur du filtre, la concentration souhaitée dans l'effluent risque de ne pas être atteinte. Par conséquent, un lit de charbon actif plus long et à section constante améliore le temps de contact et réduit le risque de non-respect des limites d'émission d'odeurs.
Température
Les températures élevées tendent à réduire la capacité d'adsorption, notamment lors des processus de physisorption, qui sont exothermiques. Pour éviter tout risque pour la sécurité, la température de fonctionnement ne doit pas dépasser 60 °C.
Humidité relative (HR)
La capacité d'adsorption diminue généralement avec l'augmentation de l'humidité relative. Une humidité relative élevée peut entraîner la condensation de la vapeur d'eau dans les pores du charbon actif, ce qui risque de réduire les performances de filtration. Pour limiter l'humidité, l'eau à traiter peut être refroidie afin de condenser l'eau avant son passage dans le filtre. De plus, les filtres doivent être conçus pour un drainage efficace et un contact minimal avec l'humidité.
Composition des contaminants :
Il est essentiel de comprendre et d'analyser la composition du flux contaminé pour optimiser l'efficacité de son élimination. Si le charbon actif vierge peut adsorber physiquement les odeurs organiques, la chimisorption est nécessaire pour les molécules inorganiques. Les contaminants secondaires, comme la poussière, doivent être filtrés avant d'atteindre le charbon afin d'éviter son 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 accroît la consommation d'énergie. Pour y remédier, on peut utiliser des sections de filtration plus importantes ou des systèmes de filtration en parallèle.
Considérations relatives à la conception industrielle
La conception des filtres doit tenir compte des variations de composition des flux d'air et d'eau dues à des facteurs tels que les modifications de procédé, les types de contaminants et leurs concentrations. Un dimensionnement adéquat des filtres est essentiel pour optimiser leurs performances et leur rentabilité, même s'il peut s'avérer complexe en raison des incertitudes liées à la composition des gaz et aux débits, notamment en conditions d'humidité élevée.
Les installations pilotes permettent d'estimer la durée de vie des filtres et la consommation de charbon actif, tandis que les unités de filtration mobiles offrent une plus grande 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 liés à la manutention et au traitement du charbon actif usagé. Ils sont particulièrement utiles en cas de débit élevé, permettant des remplacements plus rapides et plus sûrs avec un temps d'arrêt minimal. Les filtres peuvent être montés en série ou en parallèle selon les besoins : les montages en parallèle conviennent aux débits élevés et aux faibles pertes de charge, tandis que les configurations en série optimisent la consommation de charbon actif, garantissant la conformité aux normes d'émissions en permettant au second filtre de prendre le relais une fois le premier saturé.
Étude de cas : Traitement des odeurs dans une station d’épuration d’une entreprise chimique
Cette étude de cas illustre la capacité de DESOTEC à fournir des solutions de filtration rapides, efficaces et durables, adaptées aux besoins de ses clients dans le secteur des produits chimiques de spécialité.
Défi
Une entreprise de chimie de spécialité, cliente de DESOTEC, rencontrait des problèmes d'odeurs dans sa station d'épuration en raison de concentrations élevées de composés odorants tels que les alcools (757 µg/m³) et les composés organiques soufrés (1 846 µg/m³). Ces composés volatils, notamment le disulfure de diméthyle et le 2-éthyl-1-hexanol, suscitaient des plaintes de la part des employés et du voisinage, surtout pendant les mois chauds. L'entreprise recherchait une solution efficace et rapide pour éliminer ces odeurs.
Solution
DESOTEC a mis en œuvre son système de filtration mobile AIRCON 3000 avec du charbon actif renouvelable B-PURE 10 NB. Ce système a capturé les émissions odorantes du réservoir tampon et a évacué l'air purifié par une cheminée. Son installation, réalisée en 30 minutes grâce à la technologie Plug & Play, n'a entraîné aucune interruption de service.
Résultats
Le système de filtration a permis de réduire de 99,5 % les composés odorants. En service depuis plus de trois ans, il a efficacement prévenu les plaintes. Le filtre mobile doit être remplacé annuellement pour garantir des performances optimales, et DESOTEC assure le recyclage sûr et durable des filtres usagés, en réactivant le charbon actif pour créer un processus circulaire et respectueux de l'environnement.
Points clés
- Atténuation efficace et rapide des odeurs
Le système de filtration mobile de DESOTEC a réduit les COV odorants de 99 %, résolvant rapidement les plaintes et assurant la conformité lors des défis saisonniers.
- Perturbation opérationnelle minimale
La conception Plug & Play permet une installation rapide et un remplacement facile des filtres sans interruption de service, garantissant ainsi un fonctionnement optimal de l'entreprise.
- Gestion durable et circulaire des déchets
La réactivation hors site des filtres de DESOTEC minimise l'impact environnemental, simplifie la gestion des déchets et correspond aux 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
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