FAcULTÉ DES SCIENCES ET DE GÉNIE

MARE-CLAUDE MICHEL

TRAITEMENT DE L'HYDROGENE sULFURÉ PAR BIOLAVAGE

Mémoire présenté

à la Faculté des études supérieures de l'université Laval

pour l'obtention

du grade de maiAtre ès sciences (M.Sc.)

Département de génie civil

FAcULTÉ DES SCIENCES

ET

DE GÉNIE UN~VERSITÉ

LAVAL

O Marie-Claude Michel, 1997

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A h de remédier à la problématique sans cesse grandissante des nuisances oIfactives, il est

essentiel de développer des ^systèmes de traitement simples, efficaces et économiquement viables.

Ce mémoire présente donc les résultats d'une étude visant l'évaluation de la technologie du biola~ge pour le traitement d'effluents gazeux maiodorants, utilisant I'hydrogène sulfuré comme molécule modèle. Des travaux ont été réalissés en laboratoire, à partir d'une unité pilote composée d'un réacteur triphasique et d'un bassin de boues activées. Les résultats obtenus démontrent de bons rendements dans les domaines de charge (QI5 à 2,3 1 kg H,S/m3*d) et de vitesse de filtration (50 à 300 mh) étudiés. Le suivi du comportement hydrodynamique du système a permis de statuer sur le lien étroit existant entre ce paramètre et les performances épuratoires du biohveur. Les données et observafions recueillies à ce niveau ont égaiement mis en aridence le rôle prédominant de la biomasse au sein du contacteur gaz-liquide.

AVANT-PROPOS

Ce projet de makise a été réalisé conjointement entre l'université Laval, le Centre de Recherche Industrielle du Québec et l'École des Mines d'Alès où un stage s'est déroulé de mai à novembre 1995, dam le cadre d'une entente de coopération franco-québécoise. Les travaux de recherche visant le développement de la technologie du biolavage pour le traitement des effluents gazeux

malodorants _ont été & i é s au Laboratoire du Génie de l'Environnement Industriel (LGEI) de l'École des Mines d'Alès.

Je remercie sincèrement les personnes et organismes qui ont permis et supporté la réalisation de ce projet et plus particulièrement:

Monsieur Paul Lessard, directeur de recherche, et Monsieur Gerardo Buelna, codirecteur, pour leur encadrement scientifique et pédagogique, leur disponibilité et leur compréhension;

Monsieur Jean-huis Fado, enseignant-chercheur à

école

des Mines d'Ales, qui a supervisé les travaux expérimentaux, pour son encadrement scientifique et pédagogique, sa compréhension, sa patience et ses bons conseils;

Tous les chercheurs, techniciens, thésards et autre personnel du LGEI pour l'aide et le support qu'ils m'ont apporté par leur connaissance, leur disponibilité et leur gentillesse et plus particulièrement Madame Juliette Brandy-Cléret pour son encadrement technique et ses bons conseils;

L'Université Laval, le Centre de Recherche Industrielle du Québec et l'École des Mines d'Alès pour Leur soutien académique, technique et matériel;

Le programme de Fonds pour la formation de Chercheurs et l'Aide à la Recherche (FCAR) _de même que le programme action concertée FCAR-CRIQ, pour leur participation financière;

Les gouvernements de la France (Ministère des Maires Étrangères et l'Institut National de Recherche Agronomique) et du Québec (Ministère des Affaires internationales, de l'Immigration et des Communautés culturelles) qui ont supporté financièrement le stage réalisé dans le cadre de la coopération fianw-québécoise.

PAGE

. . .

AVANT-PROPOS

II

LISTEDESFIGURES . . . VI . . .

LISTE DES TABLEAUX VIü

1.1 Problématique des odeurs . . . 1

1.1.1 Caractéristiques d'une odeur . . . 2

1.1.2 Principales molécules odorantes . . . 2

1.1.3 Sources de nuisances olfactives . . . 4

1.1.4 Mesure des nuisances olfactives . . . 5

1.1.5 Législation: Exemple du Québec . . . 5

1.2 Procédés bioIogiques de traitement des gaz . . . 7

1.2.1 Biofiltre . . . 8

1.2.2Lit bactérien . . . 10

1.2.3 Laveur biologique . . . 10 1 .2. _3.1 Absorption . . . 12 1.2.3.2 Régénération . . . 16

. . . 1 .2.3.3 Application au cas de l'hydrogène sulfuré 17

a)Absorption . . . 17 . . .

b)Régénération 19

. . .

1.3 Description du projet 23

. . .

1.3.1 Objectifsduprojet 23

. . .

1 -3 -2 Division du mémoire 23

. . .

2.3 Matériel et méthodes 29

2.3.lMatérieI . . . 29 . . .

2.3.1.1 G a ~ m i t é 29

. . .

2.3.1.2 Matériau de garnissage 29

. . .

2.3.1.3 Montage expérimental 30

2.3.2 Méthodes . . . ³³ 2.3 .2.1 Déroulement de l'expérience . . . 33

. . .

2.3.2.2 Échantillonnage et analyse des gaz ³⁴

. . . 2.3 .2.3 Échantillonnage et analyse des liquides 35

2.4 Résultats et discussion . . . 36 2.4.1 Performances épuratoires . . . 36 2.4.1.1 Muence delachargeenH2 . . . 36

. . . 2.4.1 -2 Influence de la vitesse de filtration du ^gaz 37

. . .

2.4.2 Performances hydrauliques 39

2.4.3 Approche des mécanismes . . . 40 2.4.3.1 Influence du comportement hydrodynamique sur l'efficacité

épuratoire du système mesurée en fonction de la charge en

. . .

molécules d'hydrogène sulfuré ₄₃

2.4.3 -2 Influence du comportement hydrodynamique sur l'efficacité épuratoire du système mesurée en fonction de la vitesse de

filtrationdugaz . . . 44

. . .

2.4.4 Transformation de l'hydrogène suIf'ur6 et contrôle des sous-produits 46 . . .

2.5 Conclusion 50

. . .

CHAPITRE III: CONCLUSION GÉNÉRALE 52

. . .

REFÉRENcEs BIBLIOGRAPHIQUES ⁵⁶

. . .

ANNEXE

A: Résultats complémentaires ^{A- 1} . . .

A. l Évolution des formes soufrées ^{A- 1}

. . .

A2 Suivi des Mes et MVeS ^A-5

. . .

ANNEXE B: Résultats bruts B- 1

. . .

ANNEXE C : Photographies de l'expérimentation C- 1

Figure ^2.8: Évolution de I'efficacité après une augmentation de la vitesse

. . .

defiltrationdugaz 45

. . . Figure 2.9. Concentration en d a t e s dans la solution de lavage 47

. . . Figure 2-10: Infiuence des soutirages sur l'efficacité épuratoire 49

. . . Figure A 1 : Évolution des formes _soufrées (28 premiers jours) A-2

. . .

~ i ~ u r e ~ 2Évolution des formes : soufirties A-4 . . . Figure A3 : Évolution de la concentration en Mes et MVeS A-6

. . .

~igure ~ 4Évolution : du pourcentage de M V ~ S A-7 . . .

Figure C . 1: Montage expérimental ^C-2

. . .

Figure C.2. Colonne à garnissage et décanteur C-3

. . .

Figure C.3 : Bassin de régénération ^C-4

. . .

Figure C.4. Garnissage de Poraver ^C-5

LISTE DES TABLEAUX

PAGE

. . .

Tableau 1.1 : Exemple de molécules odorantes 3

. . .

Tableau 1.2. Quelques sources d'odeurs au Québec 4

Tableau 1.3 : Expressions de calcui de la perte de charge en colonne garnie . . . 15 . . . Tableau 1.4. P ~ c i p a l e s bactéries oxydant le soufie 2 2

. . . Tableau 2.1. Caractéristiques du garnissage de Poraver 3 0

. . . Tableau 2.2. Conditions opératoires à l'intérieur du bassin de régénération 3 2

. . .

Tableau 2.3. Débit, charge et temps de séjour pour les vitesses de filtration éudiées 33 Tableau 2.4: Concentrations et charges en H, S étudiées au cours de la seconde partie . . 3 4

. . .

Tableau 2.5. Conditions d'analyse du chromatographe 3 4

. . . Tableau 2.6. Conditions d'échantillonnage et d'analyse de la phase Liquide 35 Tableau 2.7: Efficacité moyenne et a l'état stable en fonction de la vitesse de fiitration . . 45

. . . Tableau B . 1 : Caractéristiques de la phase gazeuse. 1'" partie. Ug-50 m/h B-2

. . . Tableau B.2. Caractéristiques de la phase gazeuse. 1" partie. U@00 d h B-3

. . . Tableau B.3. Caractéristiques de la phase gazeuse. 1- partie. Ug=200 m/h B-4

. . . Tableau B.4. Caractéristiques de la phase gazeuse. 1" partie. Ug=300 d h B-5

. . .

Tableau BS: Caractéristiques de la phase gazeuse. 2' partie. Ug=100 m/h B-6 . . .

Tableau B.6. Caractéristiques de la phase liquide ^B-7

. . . Tableau B.7. Conditions des opérations de soutirage B- 1 l

CHAPITRE 1

1.1 PROBLÉMATIQUE DES ODEURS

Les odeurs et plus particulièrement les mauvaises odeurs sont de plus en plus l'objet des préoccupations des pays industrialisés. Au Québec par exemple, lorsqu'on pense au secteur agricole et notamment à l'élevage porcin ou encore aux usines de pâtes et papiers et aux stations d'épuration d'eaux usées, on associe souvent ces activités a des problèmes de nuisances okfactives. Cette problématique, qu'on pouvait autrefois contourner par des gestes simples tel l'isolement des sources d'odeur, prend de nos jours une ampleur telle qu'elle peut même, dans certains cas, fieiner le développement économique d'un secteur d'activité.

Par conséquent, face aux pressions sociales exercées, aux normes gouvernementales qui se resserrent, aux standards internationaux de plus en plus élevés, le pollueur odorant n'a d'autre choix que de diminuer la pollution qu'il génère s'il veut évoluer en harmonie avec l'environnement qui l'entoure.

II

faut donc développer des moyens simples, efficaces et économiquement viables afin de permettre aux différentes industries de se développer tout en préservant la qualité de l'environnement.

1.1.1 Caractéristiaues d'une odeur

Une odeur est par définition une sensation résultant de la réception d'un stimuli par le système de muqueuses oktives. Bien souvent on la décrît par sa quaiité (fiuité, brûlé, fétide, ...), qui la distingue des autres odeurs de même intensité, son caractère hédoniste, c'est-à-dire la sensation agréable ou désagr&le qu'elle provoque, de même que par son intensité qui traduit I'ampleur de la sensation odorante. Si on ne considère qu'une seule molécule, cette dernière caractéristique est directement liée à la concentration du composé dans l'air. Dans le cas de plusieurs polluants, l'intensité de chanin dépend de la sensibilité olfactive aux substances inhalées.

Pour chaque composé on définit également la concentration minimale de ce polluant dans _l'air pour laquelle son odew est perceptible, c'est-à-dire la concentration pour laquelle 50% des individus _formant un groupe d'experts perçoivent l'odeur de ce corps. Cette valeur constitue le seuil oIfactif ou seuil de perception d'une odeur. Les seuils olfactifs varient en fonction des composés mais sont généralement très fibles, de l'ordre du ppm voire du ppb. Ainsi la plupart des composés sont détectables par l'odorat à des concentrations bien en deçà de leur seuil de toxicité. Le seuil de perception N e r e généralement du seuil de reconnaissance qui lui indique la plus basse concentration d'une odeur qui peut être reconnue ou identifiée par les membres d'un groupe d' experts.

1.1.2 Princi~aIes molécules odorantes

ois Les composés odorants peuvent être de nature organique ou inorganique. On distingue trd grandes familles:

1) les composés soufrés: hydrogène sulfuré, mercaptans, sulfùres, . . . 2) les composés azotés: ammoniac, amines, hétérocycles, . . .

3) les composés owgénés: acides organiques, aldéhydes, cétones, alcools, . ..

Le tableau 1.1 présente les seuils olfactifs et de toxicité pour quelques composés appartenant ^à chacun de ces groupes.

Parmi les composé (0,00047

molécules les plus fréquemment rencontrées, on retrouve l'hydrogène suffiré. Ce a une odeur très désagréable et un seuil de perception excessivement fable ppm selon Le Cloirec et al., 1991) de sorte qu'il est facilement détectable même en petites concentrations. En plus de générer de mauvaises odeurs, l'hydrogène sulfuré est toxique et corrosif entraînant dans certaines installations, comme celles servant au traitement des eaux usées, de sérieux problèmes d'usure prématurée des équipements (Henry et Gehr, 1980).

Tableau 1.1 : Exemple cie m o l é d e s odorantes (adapté de Bouscaren, 1984)

Composés Seuils

Acide butyrique

-

Aniline

1

^3'8

1

¹⁹

ToxÏcité (mg/m3) Acide acétique 25

Acétone Ammoniac

Olfactif (mg/m')

2,s

0,004

-

240 33

Benzène Dimethylamine

Toluène

1

^8.1

1

³⁷⁵

2400 18

Fomaldéhyde Méthyl éthyl cétone Méthyl mercaptan Styrène

Sulfure d'hydrogène

15 0,085

32 18

1

2

29 0,0042

0 2 0,00066

3 590

1 420

14

1.1.3 Sources de nuisances olfactives

Tout comme les composés odorants, les sources de nuisance oIfactive sont nombreuses et diverses (Fado, 1994). Elles peuvent provenir d'origine naturelle telie la décomposition des humus, de la matière organique ou encore d'activités agricoles, industrieiles voire même domestiques Parmi les sources industrielles, on retrouve l'industrie chimique, les activités liées à l'énergie, les industries du bois, du papier et de la viscose, les peintures et polymères de même que l'industrie sidérurgique et cokière. Le domaine agroalïmentaire contribue également a la pollution odorante entre autre, lors de la fabrication de levure ou de sucre. Les déchets solides, pour leur part, représentent d'importantes sources malodorantes que ce soit avec les ordures ménagères ou les déjections aaimales. Un bref apergi de la situation des sources odorantes au Québec est présenté au tableau 1 -2.

Tableau 1.2: Quelques sources d'odeurs au Québec (tid de Nguyen, 1997)

- -

Industries ou Procédés ou produits Contaminants ou odeurs sources

- - --

Pâtes et papieis Procédé

Kr&

_(alcalin) Composés soufi-és (H2S, SOJ Procédé acide au sulfite Diméthyl bisulnte, térébentine,

methyi mercaptan

Porcheries Déchets solides et Ammoniac, bactéries, moisissures liauides

Plastiques Moulage, fibres de Styrène, COV verre, extrusion

--- - -

Station d'épuration Boues d'eaux usées

Hydrogène sulfuré (H2S)

Atelier de peinture Peinture MEK, acétone, toluène, xylènes Traitement des Bains acides

surfaces métalliq ues

Acides sulliiriques, nitriques, etc.. .

-- -

Industrie Alùnents fiits, Café, Variables dimentaire distillerie, hmoir ^à

viande

1,1,4 Mesure des nuisances olfactives

De par sa nature même, l'odorat est une sensation difficilement mesurable qui demeure à ce jour scientifiquement moins bien connue que certains autres sens tel la vue, l'ouïe et le toucher. C'es1 pourquoi il existe deux approches au problème d'évaluation de la sensation odorante. La première est ceile bien connue des méthodes physico-chimiques qui consiste à identifier et à quantifier, à i'aide d'instruments analytiques, chaque composé constituant l'effluent gazeux odorant.

Parmi

ces techniques on retrouve les analyses voiumétriques, calorimétriques, la chromatographie et autres. Cependant, en l'état actuel des connaissances, seul le nez humain _est capable de déterminer si un mélange de molécules est odorant ou non De plus, du fait de la grande complexité des stimuli transmis au cerveau lors de la perception des odeurs, il est dificile de déduire l'intensité de ces stimuli de la seule composition physico-chimique de l'odeur. Ainsi, on doit faire appel à une autre approche de type neuro-sensorielle (~Kactométrie). Ce type d'approche fait intervenir le nez humain comme instrument de mesure et fournit en ce sens une évaluation objective de l'odeur qui nécessite donc l'intervention d'un jury expérimental. De cette fàçon, ces deux méthodes complémentaires permettent une meilleure compréhension du problème des émissions malodorantes.

1.1.5 w l a t i o n : Exemole du Ouébec

Les nuisances oifâctives constituent une forme de poilution atmosphérique immédiatement perçue par le public. Or, avec l'amélioration sans cesse croissante de la qualité de vie, ces émissions gazeuses malodorantes sont de moins en moins bien supportées par ce dernier. Les nombreuses plaintes reçues par les différents organismes à cet égard obligent les divers gouvernements à instaurer une législation plus sévère dans ce domaine.

Au Québec, l'article 16 du Règlement sur la Qualité de L'atmosphère (4-2 r.20) régit les émissions odorantes de certaines industries (usine d'équarrissage, de production d'aliments fiitr ou de torréfàction du café, ...) et fixe une norme limite à 120 degrés d'odeur par mètre cube (10C pour les usines d'équarrissage). Par degré d'odeur on entend le volume, exprimé en métrez

cubes, occupé par un mètre cube d'air contaminé lorsque celui-ci est dilué à la limite de la perception oifactive. Les méthodes de mesure sont décrites à l'article 96 alinéa i. Dans le cas des municipalités fgisant partie de la communauté urbaine de Montréal, c'est le Regiement relatifa l'assainissement de l'air qui s'applique (règlement no. 90, article 3 -04). Il existe également un projet de modification du Règlement sur la Qualité de l'atmosphère. Selon la version technique de novembre 1996, on substitue au terme degré d'odeur celui d'unité odeur qui désigne dorénavant le nombre de dilution avec de l'air inodore nécessaire pour obtenir un mélange au seuil de perception olfactive pour 50% d'un panel formé d'au moins quatre personnes flairant ce mélange. De plus, d'autres secteurs s'ajoutent à ceux déjà touchés (usine de production d'aliments pour consommation animale, usine de traitement des boues municipales, ...) et la norme réfêre maintenant aux nombres d'unités odeur calculées selon le guide cModélisation de la dispersion atmosphérique". Cette nome stipule que le nombre d'unité odeur devra être Merieur à 1 hors des limites de la propriété de l'entreprise. Également, on modifie et d é f i t de façon plus précise le mode d'échantillonnage des émissions atmosphériques.

A

noter que les usines de pâtes et papiers ne sont pas soumises au règlement su. Les odeurs mais font l'objet d'autres normes concernant i'émission de composés sodés réduits (incluant I'H,S) dans un autre règlement.

Le secteur agricole est également au prise avec des problèmes de nuisance oractive. Le ministère de l'Environnement et de la Faune a donc émis en mai 1996 une directive sur la protection contre la pollution de l'air provenant des établissements de production animale. La méthodologie proposée permet de fixer une distance minimale entre le bâtiment d'élevage et les plus proches habitations en fonction du type d'élevage, du projet, du nombre de têtes, des vents, des usages et du zonage. Concernant l'épandage des fumiers, les distances de protection varient selon les techniques d'épandage, le mode de gestion des fiuniers (liquide ou solide) de même que l'espèce animale. La dilution des odeurs est donc la technique privilégiée pour mettre un terme à l'inconfort et au mécontentement des populations et ainsi diminuer les plaintes.

1.2 PROCÉDÉS BIOLOGIQUES DE TRAITEMENT DES GAZ

Étant conifonté a une législation de plus en plus rigoureuse, a des pressions sociales croissantes de nombreux efforts sont déployés a h d'eiiminer ou, à tout le moins, de réduire les nuisance, olfhdves qui, même si elles ne représentent pas toujours un risque pour la santé, n'en demeuren pas moins gênantes. Ainsi, on retrouve à l'heure actuele plusieurs technologies de traitement de.

odeurs. Les méthodes plus traditionnelles tels les procédés physico-chimiques (absorption adsorption) ou themiicpes sont largement ut%sées (Gardais, 1990). Cependant, afin de répondrc aux nouvelles exigences du marché, les biotechnologies se sont développées au cours dei dernières années et connaissent une popularité croissante (Fouhy, 1992).

Ces technologies, qui utilisent des micro-organismes comme "oxydant", ofnent ^à rendemen comparable, des coûts d'investissement et d'opération moins élevés et une simplicité d'opératioi (Ottengraf et Diks, 1992). De plus, eues permettent sous réserve d'une bonne gestion, unc minéralisation complète des polluants en produits inodores et atoxiques contrairement au]

méthodes conventionnelles qui ne font parfois qu'un transfert du polluant d'une phase ^à unc autre. Cependant, leur limitation réside dans le f ~ t qu'elles ne sont applicables qu'aux effluent:

faiblement chargés (1 à 5 g/m3 selon

Van

Groenestijn et Hesselink, 1993) mais ceci corresponc à ce qui est généralement rencontré en désodorisation. Également, de par la lenteur de leu:

cinétique d'oxydation, de longs temps de séjour du gaz à travers le réacteur sont nécessaires e obligent à des tailles d'installation importantes.

Le principe d'utilisation des micro-organismes en désodorisation repose sur les propriétés et lei potentialités de ces derniers en matière de dégradation des composés présents dans le gaz, qu'il!

soient organiques ou non (Le Cloirec et ai., 1991). L'élimination des composés organique!

s'explique par leur utilisation par les organismes comme source de carbone, pour leur proprt biosynthèse, et comme source d'énergie, indispensable à la dégradation d'un substrat. EI conditions aérobies. les produits de l'oxydation complète d'un tel substrat sont constitués dt biomasse, de CO, et d7H20. L'élimination de produits inorganiques tels H,S, SO, et NH, es également possible et résulte en formation de composés acides.

L'application de cette nouvelle génération de technologies pour le traitement des composés organiques ou inorganiques a été démontrée au cours des dernières années. Malgré cela, de nombreuses recherches restent à faire afin de développer des stratégies visant l'amélioration du design, des performances et du contrôle de ces bioréacteurs.

Au sein de cette catégoie on retrouve trois principaux procédés se distinguant les uns des autres par le caractère mobile ou statique de leur phase aqueuse et de leur microflore: le bionltre, le lit bactérien et le laveur biologique ou biolaveur. Ce dernier faisant l'objet de la présente étude, il sera décrit plus en détail dans ce qui suit.

La technologie de la biofiltration est à ce jour bien connue dans le domaine du traitement des eaux usées et son application y est largement répandue. De nombreuses recherches ont conduit au développement de divers médias filtrants ( W i e et Colleran, 1984; McLellan et Rock, 1986;

Dubé et al, 1995). Ainsi, on retrouve des bionltres sur lit organique utiiisant la tourbe, le bois, les composts ou enmre sur lit inorganique utilisant plutôt le sable, les plastiques, le verre, ... De plus, comme les déchets liquides sont souvent associés à des nuisances oKactives, une récente adaptation du procédé consiste a traiter simultanément la pollution aqueuse et gazeuse (Buelna et al., 1997).

Le principe de traitement des gaz par biofltration consiste à faire passer I'enluent malodorant à travers un milieu poreux au sein duquel des populations microbiennes sont fixées et se développent. En circulant au travers du lit filtrant, les composés volatils et l'oxygène présents dans le gaz traité sont absorbés dans la phase aqueuse entourant les particules du garnissage ou adsorbés sur ces dernières, avant d'être transformés par les micro-organismes présents dans le milieu. La biofiltration est donc simplement une reproduction du processus naturel d'épuration des polluants dans le sol sous l'action de divers organismes. Eue se distingue des autres procédés biologiques par le caractère statique de sa phase aqueuse et de sa microflore.

Parmi les médias filtrants les plus utiIises7 on retrouve le soi, les tourbes et les composts (Chercamp et a l , ^1993). Le rôle de ces derniers est dans un premier temps, de semir de support aux micro-organismes qui peuvent être propres au matériau ou bien exogènes, c'est-à-dire provenir d'un ensemencement. Le lit filtrant constitue donc une source, plus ou moins importante, de micro-organismes. De plus, la suMe et la croissance de ces derniers nécessitent la présence d'éléments nutritifs essentiels qui pourront être fournis par le garnissage lui-même (milieu filtrant organique) ou encore introduits dans le système par aspersion d'une solution.

Pour la mise en oeuvre de cette technologie, certaines caractéristiques sont à respecter. D'abord le temps de séjour du gaz à travers le garnissage doit être suflisant pour permettre une efficacité maximale. Selon Mycock et al. (1995)' un temps de résidence d'au moins 15 secondes et typiquement plus long est requis, tout dépendant de la concentration et de la biodégradabilité des polluants. Par ailleurs, l'humidité du lit filtrant est un facteur important puisque la phase aqueuse représente l'habitat des micro-organismes et permet le transfert des composés odorants jusqu'à ceux-ci. Pour obtenir un taux d'humidité optimum, variant selon les médias filtrants, il est possible de procéder par aspersion. Étant donné le caractère statique de la phase aqueuse en biofiltration, une technique idéale consiste à alimenter le biofltre avec juste assez d'eau pour assurer t'humidification de tout le lit sans toutefois qu'il y ait percolation (Brauer, 1986).

L'humidification du gaz près de la saturation avant son passage à l'intérieur du biofiltre est également recommandée. D'autres paramètres sont aussi importants à sumeiller tel le pH du garnissage dont dépend l'activité des micro-organismes ou encore la température du gaz traité.

La biofiltration, en combinant les procédés absorpiiodadsorption et régénération en terme de lieu et de temps, représente ainsi la plus simple des technologies de biodésodorisation (Brauer, 1986).

Son utilisation pour le traitement de composés organiques tels alcools, aldéhydes, amines (Gibson et aL, 1994; Kiared et al., 1997) et de composés inorganiques tels H,S et NH, (Van Langenhove et al, 1986; Hartikainen et al, _1996; Gracian et al., 1996) a démontré d'excellentes capacités épuratoires.

1.2.2 Lit bactérien

Le

principe d'opération du Lit bactérien fait appel à une biomasse fixée sur des éléments d(

remplissage (anneaux Raschig, . . .) ou sur des éléments structurés (plaques ondulées) constitué

de matériaux inertes. Une solution aqueuse est envoyée en tête du système puis s'écoule pa gravité afin d'assurer une constante humidité du lit filtrant. Au cours du fonctiomement, ui b i o f h se fome en SuTfàce du garnissage. De la même fàçon que pour les biofiltres, les composé volatils et I'oxygène contenus dans le gaz traité sont absorbés dans la phase aqueuse afin dl pouvoir être dégradés par les microorganismes k é s au garnissage. Dans ces conditions ont Iiei en permanence le transfert de masse du composé ainsi que son transport jusqu'au biofilm qui lui assure une constante diminution de sa concentration en phase liquide.

A

la différence du biofiltre, le Lit bactérien utilise une phase aqueuse ciradante. Ceci lui confer certains avantages par rapport à la biofiltration. Mentionnons entre autre la facilité de réguler 1 pH voire même la température (Verstraete et aL, 1975) ou encore l'élimination possible, de faço:

continue, des produits de la neutralisation pouvant inhiber le biofilm (Sublette et aL, 1994).

1.2.3 Laveur bioloeiaue

Les laveurs biologiques opèrent en dao< étapes (absorption et régénération) qui ont généralemec lieu dans deux réacteurs différents (figure 1.1). Ainsi, l'épuration des gaz par lavage biologiqu implique d'abord le transfert des molécules odorantes du gaz traité dans une phase aqueus mobile. Cette première étape est réalisée en faisant circuler le gaz à contre ou CO-courant d'un solution de lavage dans un contacteur approprié. Par la suite, grâce a une biomasse en suspensio contenue dans un réservoir en pied de colonne, les molécules absorbées seront transformées e produits inodores. La solution de lavage ainsi régénérée pourra a nouveau être acheminée en têt du contacteur afin d'être réutilisée pour le procédé d'absorption. Cette technologie utilise, d maniére générale, une phase aqueuse et une biomasse mobiles (biomasse en suspension).

Gaz traité

Pompe de recirculation

Figure 1.1 : Schéma général d'une uniré de [mage biolo@pe

Il existe cependant diverses adaptations qui modinent parfois ces caractéristiques. En effet, I'optimisation du mode d'opération de ces systèmes par divers chercheurs a mené à des adaptations intéressantes. Ainsi, le biolavage utilise, en plus d'une biomasse en suspension, des microorganismes fixés au garnissage (Martin, 1995). De cette façon, la régénération a lieu n'ont plus uniquement dans un bassin en pied de colonne mais _également à l'intérieur du contacteur gaz-liquide. Le but d'une telie adaptation est la réduction de la taille des installations.

1.2.3.1 Absorption

L'efficacité du transfert gaz-liquide est iduencée par plusieurs facteurs comme entre autre la solubilité spécifique des composés (constante de Henry). les débits de circulation liquide et gazeux, le temps et les mécanismes de ^contact entre ^les phases de même que le type de contacteur utilisé (Théodore et Buonicore, 1982). En effet, le tradert des composés odorants de la phase gazeuse, vers la phase aqueuse nécessite l'emploi de contacteur gaz-liquide approprié. Il en existe plusieurs types mais l'utilisation de la colonne à garnissage est très répandue puisqu'ele représente la plus simple et la plus traditionnefle des technologies pour ce genre d'application (Trambouze et al., 1984). Elle se compose d'un corps cylindrique à l'intérieur duquel se trouvent des garnissages de type très divers.

Garnissage

Puisque le liquide doit absorber les moléailes odorantes du gaz, une augmentation de la surface disponible pour les échanges est donc souhaitable. Tel est le but de l'utilisation des garnissages qui, selon le type, ofient différentes surfaces par unité de volume et ainsi, différentes conditions de contact entre le liquide et le gaz à l'intérieur de la colonne (Schafer et Prokop, 1995). Dans le cas de traitements biologiques, le choix du garnissage est très important et repose sur certains critères soit: avoir des propriétés physco-chirniques favorisant les transferts inter-phase, avoir un comportement hydrodynamique adapté, être bon marché, ... (Le Cloirec et al, 199 1).

Les matériaux les plus couramment utilisés _sont ceux en forme de selles, de sphères, de teilerettes ou d'anneaux (Perry et Green, 1984). Par exemple, Kirchner et aL (1985) utilisent les anneaux Raschig en verre afin de déterminer les cinétiques d'absorption de l'aldéhyde en laveur biologique. Schirz (1982) a pour sa part testé les telierettes et les polynettes comme garnissage d'un système servant à traiter les émissions provenant d'élevage intensif d'animaux.

Par ailleursy étant donné les coûts assez élevés associés à I'utilisation de ces garnissages plus conventionnels, certains chercheurs préfêrent utiliser ou développer d'autres garnissages (Pomeroy, 1982; Fado, 1994; Kasalaira et Tatsukawa, 1995).

A

ce sujet, les travaux de Fado (1994) ont permis de démontrer la fâisabilite de l'élimination de l'hydrogène sulfuré par biolavage en utilisant des billes de verre recyclé (Poraver) comme m e eCe matériau présente une d a c e extérieure ferme et stable, avec des pores ouverts et des microcellules à l'intérieur du grain (principales caractéristiques présentées au tableau 2.1).

Plus économique que les garnissages conventionnels, le Poraver est également employé dans le but d'améliorer l'opération du système, principalement au niveau de la régénération.

Débit lipide

Étant donné I'objectif d'utilisation des garnissages, soit I'augmentation de la surface disponible pour le transfert, il est essentiel que le débit aqueux soit suffisant afin d'assurer un film continu à la surface du garnissage- Ainsi, Moms et Jackson (1953) proposent une équation afin d'éviter des sous-arrosages trop importants. De même, dans le recueil de Trambowe et al. (1984) sur les réacteurs chimiques, une relation établie à partir des données fournies par les constructeurs permet le caicui du debit liquide minimum en faisant intervenir une tension superficielle critique.

Martin et al (1987) suggèrent également que, non seulement un débit minimum est à respecter, mais que l'efficacité épuratoire du procédé est directement fonction du débit de la solution de lavage. Cependant, chaque système possède une limite à l'augmentation du débit liquide. Au-delà d'une certaine valeur, des problèmes hydrodynamiques apparaissent.

Hy&ocf;vnmnzpe &s colonnes gumies

L'écuuiement d'un _fluide à travers un milieu poreux ne se fait pas sans perte d'énergie mécanique qui est généralement exprimée sous forme d'une baisse de pression ou perte de charge. La connaissance de ce paramètre est essentielle pour l'application des technologies de biolavage en désodorisation puisqu'ii est directement lié à l'efficacité épuratoire du système. La perte de charge est fonction de la vitesse d'écoulement des fluides. Dans le cas de réacteurs triphasiques telles les colonnes garniesy l'évohition de la perte de charge d'un système fonctionnant à contre- courant se divise en trois zones (figure 1.2).

Log

P M

Figure 1.2:

volu ut ion

de laperte de chmge une colonne garnie

(tiré de Martin et Laffort, 1 99 1)

Où: P H : Perte de charge du gaz par mètre de garnissage

QI et

Q,:

Débits liquides ciradant sur le garnissage avec Q, >

Q,

La première zone est cele oii la vitesse du gaz (üg) est faible (zone 1). Le

füm

liquide en surface du garnissage est mince et non déformé par la phase gazeuse qui est continue. Dans la zone de charge (zone 2) la vitesse du gaz est teile que ce dernier crée des turbulences en suface du liquide. Le film liquide en surfàce du garnissage est alors plus épais et remplit les interstices. La section l i r e au passage du gaz devient moins importante, augmentant par conséquent la perte de charge. C'est généralement dans cette zone qu'il est recommandé d'opérer les systèmes puisque la perte de charge est encore acceptable et que les conditions sont optimales pour le transfert.

Lorsque la vitesse du gaz augmente encore, l'écoulement du liquide est bloqué, provoquant une accumulation de ce dernier à l'intérieur de la colonne. Cette zone correspond à l'engorgement (zone 3). EUe est caractérisée par une augmentation extrêmement rapide de la perte de charge.

De nombreux auteurs proposent diverses équations mettant en relation le point d'engorgement, la nature du garnissage et les autres paramétres caractéristiques des fluides. La relation graphique de Sherwood (1938) est la plus classique et repose sur la connaissance du facteur de garnissage.

On retrouve egdement un grand nombre de travaux portant sur la détermination des pertes de charge subies par un gaz s'écoulant a contre ou CO-courant de liquides, sur garnissages variés.

PIusieun auteurs se sont intéressés à cette relation établie par Sherwood pour élaborer des modèles permettant la caractérisation des pertes de charge en colonne garnie. Les plus connues sont présentées au tableau 1.3. D'autres modèles plus élaborés et plus complexes ont été déveIoppés récemment (Talcahashi et al, 1979; Billet et Schultes, 1990; MacKowiack, 199 1).

Tableau 1.3 : ~ r e s s i o m ak cahd de la perte de charge en colonne ganiie (tid de Brandy, . 1994)

Perte de charge en colonne garnie, APm @ d m )

- Al'

= K,U, +K2Ut avec

KI

= ~,a:r], (1

-

^{E ) ~}

Z ^g3

I& et Hg sont nspedvement lcs constantes de Kozeny-Carman et Burice-Plummer (pur un garnissage sec)

B ^et constantes ddpendant du garnissage

n = r n 2 + s

p,q,r,s: constantes ddpendant du garnissage

Leva, ¹⁹⁵⁴

Wuithier, 1984

Dans _le cas de garnissages non commtionnels, l'application de ces modèles nécessite parfois de!

adaptations. Par exemple, la modélisation de la perte de charge sur garnissage de Poraver er condition abiotique est possible par la corrélation de Leva ou mieux encore, par le modèle de Prahl utilisant toutefois les coeflicients qé&cpes de ce matériau (Fanlo, 1994). La même étude en réacteur biotique a d'abord pend de conclure que la fixation de la biomasse sur ce garnissage se fait majoritairement dans les vides interstitiels ahsi qu'à l'intérieur des micro-cellules plutôi qu'en surface du matériau. Malgré cela, l'utilisation des modèles précédemment cités conduit i une prédiction globalement médiocre de la perte de charge dans de telles conditions.

1.2.3.2 Régénération

La biomasse utilisée peut être spécifique ou non aux composés à dégrader. Les suspension:

bactériennes origiaant d'installations servant au traitement des ^eaux usées ont été adaptées pou utilisation comme solution de lavage dans ces procédés (Fanlo, 1994; Kirchner et al., 1985). Or retrouve aussi des exemples d'application utilisant des souches particulières. Martin et al. (1987:

rapportent les travaux de CourtauIds (1976) qui élimine les composés sou£iés malodorants pai lavage avec une - solution de 27iiobaczllus thiopms et ThiobaciZZus thiooxyhts. Lz désodorisation est voisine de 100% avec un temps de séjour de 30 minutes et des temps de contact entre 7 et 26 minutes. De même, Partidario et Carrondo (1993) emploient trois typa précis de bactéries pour la dégradation de la triméthylamine.

Dans le cas de systèmes opérant en circuit fermé, la phase de régénération est très importantr puisqu'elle affecte l'efficacité de l'absorption et par le fait même, le rendement épuratoire dr système. En effèt, SefiCacité de la régénération détermîne la teneur résiduelle du composé dan!

la solution de lavage ce qui peut M e r le transfert lors de la recirculation. Par conséquent, pou]

obtenir un meilleur gradient de concentration, il est nécessaire que la teneur du produit absorbt en phase aqueuse soit la plus faible possible au moment de la recirnilation de la solution dt lavage. Les conditions optimales de croissance des micro-organismes varient énormément d'unt espèce à une autre. Par conséquent, cet aspect de l'opération sera abordé plus en détail dans l i

section suivante.

1.2.3.3 Application au cas de I'hydrogène sulfuré

Étant donné l'omniprésence de l'hydrogène sulfllré dans les problèmes de nuisance otfactive, cette molécule est souvent utilisée cornme modèle afin d'évaluer les performances de divers systèmes

senmnt au traiternent des gaz malodorants. L'application de ce compose aux principales étapes rencontrées en désodorisation par lavage biologique ou biolavage est présentée dans cette section.

Les théories présentées précédemment sont maintenant appliquées au cas particulier de ce composé puisque cela constitue le sujet de la présente recherche.

Absorption

En ce qui concerne l'absorption de l'hydrogène sulfuré en phase aqueuse, la constante de Henry de ce composé est élevée et de fait, sa solubilité en phase aqueuse est relativement faible. En pratique, cela se traduit par la nécessité de conserver une faible concentration molaire dans la solution de lavage afin de maintenir un bon rendement d'absorption du système (Schafer et al., 1995). L'augmentation du pH de la phase aqueuse peut contribuer à maintenir un tel état.

Comme lYH,S a des .propriétés acides, cela favorisera sa dissociation sous forme d'ions hydrogène

0

et sous forme de deux ions soufirés (HS- et S2-). Sa concentration dans la solution de lavage s'en trouvera par le fait même réduite (Dague, 1972).

L'hydrogène sulfiué en milieu aqueux se dissocie selon les équilibres suivants (Martin et Laffort, 199 1):

H,S + H20 + HS +

H,O* FI)

HS' +

H,O

+ S" + H,O' (KJ

De nombreux auteurs ont mesuré pK, (= -log K,) à 25°C dans l'eau selon diverses méthodes et ont trouvé des résultats semblables, compris dans la gamme de 7,01 0,02. Par contre, les valeurs obtenues pour pK, présentent une plus grande variation soit 13,78

+

^0,74 (Paloc- Risson, 1993).

18

Le diagramme suivant présente la répartition des espèces so~&ées de degré d'oxydation (-II), en fonction du pH à 25 OC et à force ionique négligeable.

CR ~ U P L C C ~ I

rs-ni

80

4

60-

J O -

*

20

-

Figure 1 -3 : Influence du pH sur l'équilibre de I'HJ et de ses formes dissuutes (tiré de Paloc-Risson, 1993)

Régénération: tmnsformation biologique de l'hydrogène sulfuré

Sur la représentation schématisée du cycle du soufie présentée ⁱⁱ la figure 1.4, on s'intéresse principalement a la dissimilation du soufke inorganique et plus particulièrement à 170>cydation de l'hydrogène sulfuré par les bactéries chirniolithotrophes. Selon Kennedy (1992), ces demières constituent l'oqdant le plus important et le plus commun pour les sulfures réduits tel l'H,S.

Figure ^1.4: Cycle du _soufre (thide Sawyer et Mccarty, 1967)

L7H2S peut être transformé par voie aérobie ou anaérobie en soufre élémentaire

(S4.

Ce dernier peut à son tour être oxydé de la même façon en sulfates (SO;'). L'hydrogène sulfuré peut égaiement, en présence d'oxygène, être directement transformé en sulfates. Les domees recueillies à ce jour suggèrent que ces trois principales transformations se représentent à l'aide des équations 1.3 à 1.5 (Mas et Bartha, 1987). Les principaux produits de la transformation biologique de 17H2S sont donc le soufre éIémentaire et les sulfates. Au cours d'une étude en laboratoire portant sur l'élimination de l'hydrogène sulfuré par lavage biologique, Martin et aL (1987) observent un taux de transformation des molédes absorbées de ^{40 à} 50% en soufre élémentaire, le reste se retrouvant sous forme de d a t e s .

Les équations 1.4 et 1.5 démontrent que I'oqdation de l'hydrogène sulfuré en sulfate résulte égaiement en produits acides donc en une diminution du pH du milieu de la transformation.

Cependant, les bactéries impliquées dans l'oxydation de I'hydrogène suffiré sont généralement bien adaptées aux conditions extrêmes de pH acide (Kennedy, 1992). Tout dépendant des conditions de biodégradation préconisées, les produits ainsi formés peuvent représenter un problème à prendre en charge et ce, peu importe le procédé biologique utilisé. Ainsi, B r e ~ a n et al. (1 996) notent une baisse significative du pH des lits filtrants de systèmes de biofiltration traitant un gaz chargé de 2 à 60 ppm en H2S après seulement trois semaines d'opération. Iis choisissent toutefois d e corriger ^cette baisse par adjonction de poudre de carbonate de calcium dans l'eau senant à I'humidihtion de ^ces Lits. De même, Morton et Caballero (1996) observent aussi une chute du pH de la phase aqueuse d'un systéme de traitement par lit bactérien. Ces demiers ont cependant opté pour une opération dans de teiles conditions.

La transformation biologique de l'hydrogène sulfuré peut également inhiber le fonctionnement de systèmes de biodésodorisation du fait de l'accumulation des produits de la transformation et plus particulièrement des sulfates au lieu de l'oxydation. Au delà d'une certaine limite, la

présence de ^sdfkîes devient problématique pour les populations microbie~es dont l'activité es ainsi significativement réduite. C'est du moins ce qu'ont remarqué Yang et Men (1994) d même que Fanlo (1994). Les premiers évaluent qu'au delà de 25 mg S-SO:-/g de milieu fiitran (compost), l'efficacité du ^système de biofiitration faisant l'objet de leur étude est grandemen réduite. De même, Fanlo observe qu'une concentration en sulfates d'environ 0,27 g S-SOz-A de solution de lavage constitue un seuil b i t e pour le bon fonctionnement d'un système d biolavage. Son étude suggère un contrôle de ce paramètre par optimisation du débit de recyclag des boues.

Plusieurs groupes de micro-organismes sont impliqués dans la transformation des produit soufrés. Le tableau 1.4 présente un résumé non exhaustif des principales bactérie chimiolithotrophes oxydant les diverses formes soufiées avec, pour chacune des espèces, le conditions de pH de croissance de même que les principaux produits utilisés.

Tel que mentionné précédemment, il est possible d'utiliser des souches de micro-organisme spécifiques ou non aux composés

A

dégrader, c'est-à-dire à l'hydrogène sulfiiré. Dans _{le premie} cas, ï i faut dors ajuster Les conditions opératoires (température, pH, nutriments, ..) du system en fonction du domaine de croissance des micr0i)rganismes choisis. Si on opte pour des souche non spécifiques, il y aura plutôt adaptation et sélection des micro-organismes. Parmi tous ceu présents, seuls ceux capables d'utiliser L'EX$ comme source d'énergie et de carbone vont sunivr et croître. La différence entre ces deux méthodes se situe principalement lors du démarrage de systèmes et réside dans la durée d'adaptation qui peut être légèrement plus longue dans le sewn cas.

Tableau 1 -4: PrinczpZes bactéries oxydant le s o u j e (chimioIithotrophes) ^{(tke de} ~mk, 1 994)

Donneur d'électron Gamme de pH de croissance Espéce Iniubaàllrs croissant dans un

milieu organique pauvre

T. thiopam

sO,

^{S 2 0 3 6-8}

T. d&nitrr@uns H A

sO,

^{s 2 0 3 6-8}

T. néapolitunus

sO,

^{s203 6-8}

T. thi00md411~ SO ^2-4

T. .ferrooxidans SO, FeN 2-4

Espéces îRiubaciIIlrcs croissant dans un milieu organique

T. intermédius 3-7

Fidamenteuses diimioiithotrophes

Beggiatoa H2s1 s 2 0 3 6-8

Zhiothrix H2S 6-8

Autres espèces

Thiomicrospira s2039 H2s 6-8

l 2 iospae ra

H2s7

^s203~ H2 6-8

mermotrix HzS* s203 SO< 6.5-7.5

SuIfohbus H2S7 SO 1-5

Acidiantcs SO 1-5

1-3 DESCRIPTION DU PROJET

Une étude antérieure réalisée en laboratoire sur une unité de biolavage garnie de billes de verre recyclé poraver) a permis de démontrer la faisabilité de l'élimination de I'hydrogène sulfûré par une biomasse neutrophile pour des charges d a n t de 0'2 à 1'8 kg H,S/d*d (Fado, 1994). La présente étude a donc été réalisée dans l'optique de poursuiMe les travaux de développement de cette technologie et d'approfondir la connaissance des mécanismes impliqués.

1-3-1 Objectifs du moiet

L'objectif global du projet consistait en l'observation du comportement hydrodynamique et épuratoire d'une unité expérimentale de biolavage utilisant comme matériau de garnissage, des billes de verre recyclé (Poraver). Plus précisément, le travail visait:

0 l'observation du comportement hydrodynamique en réacteur biotique,

0 la détermination de l'influence des variables opératoires telles la charge en molécules odorantes et la .vitesse de fltration du gaz sur les performances épuratoires du système,

O l'évaluation de l'effet du contrôle de la concentration en produits d'oxydation sur le comportement épuratoire du système.

Pour ce fàire, une unité expérimentale de biolavage a été opérée pendant plus d e 120 jours avec un gaz chargé à différentes concentrations en hydrogène s u h é .

1.3.2 Division ^du mémoire

Cette première partie constitue une introduction générale au projet, présentant quelques informations obtenues de la iittérahue sur les divers aspects de la biodésodorisation Le matériel et les méthodes utilisés de même que l'essentiel des résultats obtenus au cours de _cette expérimentation sont présentés au chapitre 2, rédigé sous forme d'article. Une conclusion générale portant sur l'ensemble du travail réalis8 constitue le troisième chapitre de cet ouvrage.

A l'annexe A sont ensuite présentés quelques résultats n'étant pas visés par les objectifs principaux du travail mais demeurant complémentaires à l'étude. Finaiement, les résultats expérimentaux bruts ainsi que quelques photos des installations ayant servies à l'étude sont présentés en annexe B et C.

ÉTUDE DES PERFORMANCES HYDRAULIOUES ET ÉPURATOIRES D'UN BIOLAVEUR APPLIQm AU TRAITEMENT DE L'HYDROGÈNE SULFURÉ

Afin de remédier &la problématique des nuisances oIfactives, il est essentiel d e développer des systèmes de traitement simples, efficaces et économiquement viables. En ce sens, des travaux ont été réalisés en laboratoire afin d'évaluer la technologie du biolavage pour le traitement d'effluents gazeux malodorants. L'unite pilote, composée d'un réacteur triphasique et d'un bassin de boues activées, a été ahentée pendant plus de 120 jours avec un eHuent chargé en hydrogène sulfuré, moléaùe modèle choisie. Les résultats obtenu démontrent une efficacité épuratoire variant entre 40 et 100% pour des charges allant de 0,15 à 2,3 1 kg H,S/m3*d. La transformation de l'hydrogène sulfuré au sein de ce système résulte principalement en formation de sulfates. De plus, l'augmentation de la vitesse de filtration du gaz de 50 à 300 m/h entraîne une diminution du rendement moyen Par ailleurs, le suivi du comportement hydrodynamique du procédé confirme le lien &oit existant entre ce paramètre et les performances épuratoires du biolaveur. Les données et observations recueillies à ce niveau mettent également en évidence le rôle prédominant des micro-organismes au sein du contacteur gaz-liquide.

Les odeurs tout comme les poussières sont certainement les nuisances les plus fortement et les plus immédiatement ressenties en terme de qualité de l'atmosphère (Bouscaren, 1984). De nos jours, de nombraises activités, industrielies ou non, sont responsables du rejet de polluants dans le müieu naturel qui, par leurs propriétés malodorantes, sont parfois très désagréables. Or, avec 1'arnéIioration sans cesse croissante de la qualité de vie, ces émissions gazeuses malodorantes sont de moins en moins bien tolérées par le public en général.

L'hydrogène d f h é figure panni les composés malodorants les plus fréquemment rencontrés.

En plus d'avoir une odeur extrêmement désagréable, son seuil de perception est très faible (0,00047 ppm selon Le Cloirec et al., 199 1) ce qui rend sa détection d'autant plus facile, même en petites concentrations. L'hydrogène sulfuré est un composé qui est également toxique et corrosif, entraînant dam certaines installations, la détérioration voire la perte des équipements (Henry et Gehr, 1980). Plusieurs activités sont responsables de l'émission de ce polluant dans l'atmosphère: production animale, pâtes et papiers, station d'épuration d'eaux usées,. . .

Lorsque les sources de mauvaises odeurs se situent a prorcllnite d'habitations, leur présence devient alors problématique. Les pressions sociales exercées depuis quelques années sur les gouvernements ont donné lieu à un resserrement de la législation dans ce domaine. Le développement de techniques et d'appareils de mesure contribue également à l'élaboration de normes plus sévères en terme d'émissions malodorantes.

Ces changements expliquent à leur tour la recherche active de solutions aux problèmes de nuisances olfactives. Plusieurs techniques thermiques ou physico-chimiques (adsorption, absorption) existent à ce jour. Ces techniques ' ~ o m e l l e s ' ' représentent toutefois des imrestissements et des coûts d'opération élevés pour les entreprises (Ottengraf et Diks, 1992).

De plus, ce sont des systèmes relativement complexes qui demandent de bonnes comaissances afin de contrôler et de gérer leur opération. C'est pourquoi, nous assistons, depuis quelques années, à la recherche et au développement de nouvelles solutions. Les procédés biologiques sont

de cette génération Ils ont i'avantage d'offrir' ^à rendement comparable, un investissement et des coûts d'opération inférieurs à ceux des techniques plus traditionneiles. Ils sont également d'une gestion simple. Cependant, leur application se limite au cas d'etnuents faiblement chargés (1 à 5 gld d'après Van Groenestijn et Hesselink, 1993).

Trois principaux procédés composent cette dernière catégorie soit le biofltre, le lit bactérien et le laveur biologique ou biolaveur- Ce dernier se compose de deux unités auxquelles sont associées les deux étapes d'opération: l'absorption et la régénération La phase gazeuse circule à contre ou co-courant d'une phase aqueuse à travers un contacteur3 ghéralement de type colonne garnie, afin de permettre l'absorption des molécules malodorantes. Ensuite, la solution de lavage est acheminée au bassin de régénération qui, grâce à une biomasse en suspension, transforme les composés malodorants et parfois toxiques en produits inodores et atoxiques. La phase aqueuse peut alors être a nouveau utilisée pour l'absorption. Une distinction a récemment été fate entre les laveurs biologiques et les biolaveurs. Selon Martin (1995), les premiers n'utilisent qu'une biomasse en suspension dans le bassin de régénération alors que les seconds utilisent à la fois une biomasse en suspension et une biomasse fixée au garnissage.

Pour le traitement de composés à caractère acide, tel l'hydrogène sulfiiré, les laveurs biologiques ou. biolaveurs s'utilisent avantageusement puisqu'ils permettent un contrôle facile du pH du milieu ainsi que des produits de l'oxydation grâce à leur phase aqueuse circulante Fouhy, 1992).

Les applications pratiques de la technologie du lavage biologique ou biolavage sont moins nombreuses que celles des autres procédés biologiques. L'utilisation d'éléments de remplissage coûteux, la tailie relativement importante des installations due à la présence simultanée de deux réacteurs et d'autres facteurs y sont certainement pour cause. Cependant, les études réalisées a ce jour sur ce sujet démontrent des potentialités intéressantes pour l'application de cette technologie à la désodorisation et suggèrent également certaines modifications.

A ce sujet, Fado a réalisé en 1994 une etude de faisabilité concernant l'application de la technologie du biolavage pour le traitement de l'hydrogène sulfûré en utilisant un garnissage non