-
Les spécialistes de l'eau et de l'ozone| -
Les spécialistes de l'eau et de l'ozone |
|
| Page d'accueil > Applications |
L'ozone est utilisée depuis de nombreuses années
aux Etats-Unis pour contrôler les odeurs liées au
traitement des eaux usées. La méthode la plus simple
est l'ozonisation directe, dont il est question dans ce texte.
Une méthode alternative est le lavage d'air à l'eau
ozonée, méthode plus complexe à mettre en
oeuvre et réservée aux grandes installations.
Le traitement de l'odeur par l'ozone est utilisé afin d'éviter
que le voisinage d'une STEP ne soit dérangé par
les odeurs dégagées. L'ozonisation peut s'appliquer
à diverses étapes du traitement de l'eau (par exemple
sur le dégrilleur), mais aussi dans le traitement des boues.
Théorie
La méthode d'élimination des odeurs par l'ozone
est fondamentalement très simple. Les molécules
malodorantes sont des composés réducteurs, alors
que l'ozone est un oxydant puissant. Lorsque ces deux types de
molécules se retrouvent en contact, ils réagissent
en formant de nouveaux composés. La molécule d'ozone
(O3) perd un atome d'oxygène pour devenir une
molécule d'oxygène (O2). L'addition d'un
atome d'oxygène au composé odorant provoque sa rupture
en des composants plus petits, ou sa transformation en un nouveau
composé stable (par exemple, H2 devient H2O).
Ces nouvelles molécules produites ne sont plus malodorantes.
Dans le traitement des eaux usées, diverses molécules
sont responsables des odeurs. Elles proviennent essentiellement
de la dégradation des composés azotés ou
soufrés : amines, amoniaque, mercaptans, etc. Mais la molécule
qui pose le plus de problème est généralement
l'hydrogène sulfuré (H2S), qui possède
une odeur caractéristique d'oeuf pourri.
Il existe deux réactions possibles de l'hydrogène
sulfuré avec l'ozone :
(réaction principale)
(réaction secondaire)
Le méthane et l'ammoniaque réagissent aussi avec
l'ozone :
Le méthane se transforme en dioxyde de carbone et en
eau
L'ammoniac se transforme en azote (gaz) et en vapeur d'eau
Dimensionnement
Les paramètres à prendre en compte dans le traitement
des odeurs par l'ozone sont les suivants :
L'ozone peut être utilisée pour détruire complètement
les odeurs ou pour les réduire à un niveau acceptable.
L'expérience a montré qu''un rapport de 1.5 à
2 molécules d'ozone par molécule de H2S
est généralement suffisant, lorsque les conditions
sont bonnes. En utilisant un rapport de 2, il est possible de
faire face aux périodes du pointe par une augmentation
de la dose d'ozone.
Si l'on désire ramener l'odeur à un niveau zéro,
ou dans des conditions difficiles (hautes température et
humidité), la dose nécessaire peut être un
peu plus élevée. Si les odeurs sont très
concentrées (traitement des boues, par exemple), il faut
également prévoir une quantité d'ozone un
peu plus élevée.
La température et l'humidité sont importantes à
deux niveaux. Le générateur
d'ozone de la gamme AIR de ozone.ch
doit être placé dans un endroit sec et frais. Dans
ces conditions, il produira la plus grande concentration d'ozone
et les électrodes se préserveront au mieux.
Au contraire, l'ozone réagit mieux lorsqu'il est injecté
dans un air chaud et humide. Pour ces raisons, le générateur
est généralement placé à l'extérieur
de l'endroit où se déroule la réaction.
Lors de la conception, il faut porter une attention particulière
à la mise en contact de l'ozone avec le gaz malodorant.
Les concentrations d'hydrogène sulfuré et d'ozone
sont de l'ordre de quelques ppm. On comprend donc facilement qu'il
faut un bon mélange pour que les molécules puissent
réagir entre elles. Il existe deux solutions pour mettre
l'ozone en contact avec le gaz :
1) On injecte l'ozone dans le système d'aération,
avant que l'air ne soit rejeté à l'extérieur.
Il faut que le gaz et l'ozone soient en contact durant un temps
suffisant pour réagir ensemble. Certaines réactions
se passent rapidement, mais généralement il faut
compter un temps de contact minimum de 10 à 15 secondes.
Si cela est possible, on recommande plutôt 30-40 secondes.
On prévoit pour cela une chambre de mélange avant
le rejet du gaz dans l'air ambiant.
Solution N° 1 : La réaction se produit dans
la chambre de mélange
Le volume de la chambre de mélange est déterminé
par le débit d'air de l'aération et le temps de
contact désiré. Si le temps de contact est faible,
il est recommandé de prévoir une concentration d'ozone
plus élevée. Il faut toutefois éviter de
surdimensionner une installation pour qu'il n'y ait pas de dégagement
d'ozone dans l'atmosphère. Si ce cas se présente,
il faudrait installer un destructeur d'ozone avant la sortie de
l'air traité dans l'atmosphère. Ce destructeur peut
être une unité thermocatalytique ou bien un traitement
U.V. de l'air.
Une concentration excessive d'ozone et un temps de contact long
risquerait aussi de produire du trioxyde de soufre. Cette étape
suivante de la réaction est indésirable car le trioxyde
de soufre se combine avec l'eau pour former de l'acide sulfurique,
substance très corrosive.
En utilisant cette solution, la pièce reste accessible
en permanence par le personnel, car elle ne contient pas d'ozone.
Il faut malgré tout y installer un détecteur d'ozone
pour assurer la sécurité dans l'installation.
2) La réaction se déroule directement dans le pièce.
Des tuyaux amènent l'air ozoné à la source
de l'odeur (dégrilleur, bac de stockage). Ce système
convient particulièrement bien lorsque la source de l'odeur
est très localisée.
Solution N° 2 : La réaction se déroule dans
toute la pièce
Pour dimensionner le système, il faut connaître :
- La concentration en molécules malodorantes
- Le volume de la pièce à traiter
- Si il y a une aération, le débit d'air renouvelé
- Le temps de rétention de l'air dans la pièce
Ce système est plus léger à mettre en place
mais il ne permet pas d'accéder à la pièce
traitée en permanence. Un détecteur
d'ozone permet de savoir, depuis l'extérieur, quel
est la concentration d'ozone à l'intérieur. Quelques
minutes avant d'accéder à la pièce, il faut
déclencher le générateur d'ozone et attendre
que le détecteur indique que concentration est redescendue
à un niveau acceptable (inférieur à 0.1 ppm)
On peut ainsi concevoir des installations relativement bon marché
qui conviennent très bien à de petites STEP, où
le personnel n'accède aux installations que ponctuellement.
Auteurs:
Enrico Riboni, Ingénieur EPFL en mécanique (eriboni@ozone.ch)
Myriam Robert, Ingénieure EPFL en génie rural
Copyright © ozone.ch Sàrl, les spécialistes de l'eau et de l'ozone, Boudry, Suisse, novembre 2000