A-Introduction 

.Définition :

Les effluents gazeux sont habituellement constitués d'air contaminé par des composés organique volatils, des poussières, des composés nitreux ou sulfurés, du dioxyde ou du monoxyde de carbone et/ou des métaux volatils. Certains effluents gazeux se présentent sous la forme d'une substance pure ou mélangée contenant très peu ou aucun air. C'est le cas notamment du méthane produit par la biodégradation anaérobie des déchets organiques, celui de l'azote gazeux produit par la purge de désorbeurs thermiques ou celui du gaz de combustion des incinérateurs.

Les filtres sont largement utilisés dans l’industrie (HVAC, Dispositifs de confinement) pour épurer les effluents gazeux de tous types de matières mises en suspension et qui constituent les aérosols. Ainsi, les filtres à air se définissent comme des structures poreuses disposant de la capacité à piéger des particules

Entraînées par un effluent gazeux. Ces structures poreuses peuvent être composées de différents types de matériaux (lit granulaire, enchevêtrement de fibres, ….). Dans le domaine de la ventilation, ce sont les médias fibreux qui sont le plus couramment utilisés et qui sont constitués par un enchevêtrement de fibres maintenues par un liant et dont la nature varie en fonction des performances attendues du filtre (efficacité de filtration, résistance mécanique ou chimique, décolmatage). En fonction de leur domaine d’application

B-les sources d'effluents gazeux :

 Sont nombreuses et parfois imprévisibles. Il convient d'évaluer chaque lieu et chaque projet d'assainissement afin de repérer les sources éventuelles de ces effluents. Les principales sont :

• les émissions passives provenant directement de lieux contaminés :
  • méthane produit par la biodégradation naturelle de la matière organique;
  • gaz sulfurés produits par la dégradation de la matière organique;
  • composés organiques volatils ou semi volatils s'échappant des pores des sols contaminés;
  • poussières soulevées par le vent;
  • gaz s'échappant des réservoirs non étanches ou de vieux contenants mis au rebut.
• les émissions résultant du traitement in situ de lieux contaminés :
  • extraction sous vide du sol;
  • chauffage du sol pour la volatilisation des contaminants;
  • barbotage;
  • bioventilation (bioventing);
  • stripping à la vapeur.
• les émissions résultant de travaux d'excavation ou d'autres interventions en surface :
  • émissions volatiles s'échappant de sols, de sédiments ou de déchets perturbés;
  • poussières soulevées par les équipements de construction;
  • gaz d'échappement de moteurs et de véhicules.
• les émissions produites par le traitement ex situ des eaux souterraines :
  • strippeur à l'air;
  • lagunes, bassins d'équilibrage, bassins de stockage et autres plans d'eau exposés;
  • unités de filtration;
  • méthodes de traitement biologique (p. ex., lit bactérien);
  • chambres d'aération;
  • installations de stockage et de mélange de produits chimiques.
• les émissions produites par le traitement ex situ des matières solides :
  • surfaces exposées des matières solides durant le stockage, la manipulation et le mélange;
  • gaz de combustion des incinérateurs;
  • gaz de purge des désorbeurs thermiques;
  • réacteurs pour le traitement biologique des boues
  • épandage des boues sur le sol;
  • traitement des agents de fixation dans le sol ou les sédiments.

Les sources d'effluents gazeux peuvent être départagées en deux grandes catégories, selon que les effluents proviennent de conduites, de cheminées ou d'évents ou, plutôt, de la surface d'un lieu ou de réservoirs de retenue ou d'un traitement. Les émissions appartenant à la première catégorie ont essentiellement une origine ponctuelle et sont relativement faciles à maîtriser et à recueillir lorsqu'un traitement s'avère nécessaire. Les effluents gazeux issus de sources ponctuelles sont souvent émis par une série d'évents (p. ex., galerie de puits de ventilation du sol). Habituellement, ces évents sont raccordés à un collecteur, et les effluents sont pompés vers une installation de traitement centrale.

Les effluents gazeux provenant de surfaces sont essentiellement de nature diffuse et plus difficiles à maîtriser et à recueillir. Leur gestion repose sur l'application de l'un des procédés suivants :

• aspiration sous vide des effluents gazeux - ces méthodes visent à créer une pression négative vue d'aspirer la totalité ou la majorité des émissions s'échappant des surfaces exposées, au moyen de conduites d'air installées au-dessus ou à proximité des surfaces exposées et d'une unité centrale de pompage. Selon la méthode utilisée, les conduites acheminent les effluents vers une cheminée d'évacuation des gaz non traités ou vers une unité de traitement. Dans certains cas, on entoure les surfaces exposées de hottes afin d'accroître l'efficacité de la collecte.
• confinement des effluents gazeux par des moyens physiques et une pompe à vide : avec cette technique, les surfaces exposées sont confinées à l'intérieur d'un bâtiment ou d'une tente, et l'application des méthodes se fait à l'intérieur de cette structure. Le bâtiment ou la tente est pourvu d'un évent par lequel tout l'air confiné à l'intérieur de la structure doit passer. L'extraction de l'air intérieur s'effectue par création d'une légère dépression. Sous l'influence de cette dépression, la pression de l'air à l'intérieur de la structure s'abaisse, et l'air extérieur s'infiltre par toutes les fissures ou orifices pour chasser l'air intérieur par l'évent de collecte. L'air ainsi expulsé peut alors être acheminé vers un système de traitement. Dans certains cas (p. ex., en cas de confinement provisoire), on peut utiliser une bâche sans système de collecte pour prévenir la création d'effluents gazeux.

c-Méthodes de traitement des effluents gazeux :

Il est parfois nécessaire de traiter les effluents gazeux, ou émissions gazeuses, afin d'éliminer ou de détruire les contaminants qu'ils renferment. Sont considérées comme des effluents gazeux les émissions résultant du traitement des eaux souterraines et du sol, celles provenant directement de la surface du sol ou des eaux souterraines, ou encore celles produites par les méthodes de ventilation in situ. Malgré la diversité des sources d’effluents gazeux, le nombre de techniques de traitement applicables aux émissions gazeuses demeure relativement restreint.

il existe de nombreuses options pour le traitement des effluents gazeux Dans la majorité des provinces, certains effluents peuvent être rejetés directement dans l'atmosphère s'ils satisfont aux normes applicables aux émissions atmosphériques. Cette option peut être envisagée dans certains cas (p. ex., ventilation des vapeurs d'essence), cependant elle ne sera pas examinée plus à fond dans le présent document. Nous passerons vite sur les méthodes essentiellement axées sur le dépoussiérage. L'élimination des poussières en suspension dans l'air ne soulève pas de difficultés majeures, et de nombreuses méthodes ont été mises au point à cette fin. Ces méthodes seront décrites sommairement dans la prochaine sous-section.

c-1.Dépoussiéreur à haute température (Clinox)

Description de la technologie :

Le dépoussiéreur Clinox permet de filtrer des effluents gazeux à haute température contenant des particules incandescentes. Cette technologie est fondée sur le principe des systèmes conventionnels de filtres à manches. Toutefois, les sacs filtrants utilisés sont faits d'acier inoxydable et résistent aux températures inférieures à 600° C. Le procédé Clinox rend donc possible le traitement des effluents gazeux provenant, notamment, des chaudières à écorces, des cimenteries et des usines du secteur métallurgique.

Les principales composantes de ce procédé de filtration sont :

·         un déflecteur;

·         des sacs filtrants;

·         un système de décolmatage par inversion d'air comprimé;

·         des trémies d'évacuation des cendres et des particules;

·         une trappe d'accès pour l'inspection et le remplacement des sacs;

·         un système de contrôle du procédé de filtration.

Performances :

Le procédé Clinox permet d'obtenir une concentration de poussière inférieure à 50 mg/Nm³ à la sortie de la cheminée (concentration sèche corrigée à 8 % d'oxygène). Il présente, de plus, les caractéristiques suivantes :

·         l'investissement nécessaire à sa mise en place est moindre que pour les systèmes d'électrofiltres conventionnels ;

·         aucun rejet liquide n'est généré

·         le tout est facile à opérer grâce au système de contrôle du procédé;

·         les sacs filtrants sont durables (4 à 7 ans) ;

·         la vitesse de filtration des émissions gazeuses est de l'ordre de 1,8 m/min.

Limites d'application :

La température des gaz pouvant être filtrés par ce procédé ne doit pas dépasser 600 °C. Quant à la vitesse de filtration, elle ne peut excéder 3,0 m/min.

Installation et fonctionnement :

L'effluent gazeux à traiter est tout d'abord admis dans un compartiment où un déflecteur assure la première phase de la filtration. Les plus grosses particules sont alors interceptées et acheminées vers un trémie d'évacuation située à la base du déflecteur. Le flux d'air traverse ensuite les sacs filtrants en tissu d'acier inoxydable qui récupèrent les particules fines.

Un système de décolmatage par jet d'air pulsé permet de nettoyer périodiquement les sacs. Un jet d'air propre traverse alors les sacs dans le sens contraire de l'effluent gazeux à traiter et les particules se détachent du tissu pour tomber dans une trémie. Un klaxon qui génère des ondes sonores à basse fréquence peut également être utilisé pour améliorer l'efficacité de décolmatage des sacs filtrants.

Enfin, une trappe d'accès permet de réaliser l'entretien du matériel, et un système de contrôle assure l'automatisation du procédé de filtration.

Les dimensions d'un dépoussiéreur à sacs en acier inoxydable Clinox sont fonction du débit d'air à traiter, du type de particules et de la température. À titre d'exemple, un dépoussiéreur Clinox d'une capacité d'environ 850 m³/min mesure de 3,7 m de large par 9,1 m de long et 12,2 m de haut.

Coûts :

Les coûts d'installation et d'opération d'un dépoussiéreur à sacs en acier inoxydable Clinox varient selon le débit d'air à traiter. Toutefois, de façon générale, les coûts à prévoir pour l'achat et l'installation du système sont de 350 $ par m³/min d'air à traiter et, pour l'opération, de 25 $/m³/min/année.

Information supplémentaire :

Le procédé Clinox a été mis à l'essai à l'usine de Stone Consolidated, à Ville de La Baie, à l'usine de Wayagamack de Stone-Consolidated, à Trois-Rivières, à l'usine d'Uniboard, à Mont-Laurier, ainsi qu'à l'usine Salmon Falls Stoneware, aux USA. Des essais supplémentaires sont prévus en 1996 à Mont-Laurier afin d'établir les paramètres de conception d'une unité industrielle en vue de la commercialisation du procédé.

La mise au point du dépoussiéreur à sacs en acier inoxydable Clinox a, depuis cinq ans, nécessité un investissement d'un million de dollars. Le développement de cette technologie a été réalisé avec la participation de l'Université Laval et grâce au soutien financier du ministère de l'Environnement du Québec, de Ressources Naturelles Canada, ainsi que du ministère des Ressources naturelles du Québec.

c-2.Traitement des effluents gazeux par absorption :

Description de la technologie :

La technologie d'absorption par voie humide permet le traitement des polluants dans les émissions gazeuses. Elle s'applique particulièrement aux émissions reliées à la combustion, aux émissions acides et aux odeurs. Ces polluants sont notamment produits par les industries papetières, métallurgiques et chimiques ainsi que par les entreprises procédant à l'incinération des déchets.

Le traitement des émissions gazeuses par la méthode d'absorption par voie humide consiste à neutraliser les contaminants à l'aide d'un liquide d'épuration. Ce liquide d'épuration, dont la nature varie en fonction des contaminants à traiter, est mis en contact avec les émissions gazeuses. Les contaminants sont alors captés par le liquide et extraits de l'effluent gazeux. À la sortie du système, les eaux d'épuration peuvent être rejetées dans le réseau d'égout municipal ou, si leurs caractéristiques l'exigent, dirigées vers un système de traitement.

Nature des contaminants traités par le procédé

• benzène, toluène, éthylbenzène et xylène

Performances

• Le système de traitement des effluents gazeux mis au point par MESAR/ENVIRONAIR permet l'élimination de la plupart des contaminants contenus dans les émissions gazeuses. Il s'adapte aux variations de concentration des contaminants contenus dans les émissions gazeuses à traiter, et le temps de réponse est inférieur à 2,5 secondes.
  
  L'enlèvement des gouttelettes de liquide d'épuration (5 microns) est assuré à 99 %, minimisant ainsi la quantité de liquides qui, dans certains cas, devront faire l'objet d'un procédé de traitement postérieur ou qui seront émises dans l'atmosphère. D'autre part, un rendement de 98 % peut être obtenu sur la consommation des réactifs