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RÉSUMÉ
On recherche pour les procédés de traitement de l'air des procédés robustes, performants et économiques. Très utilisés en traitement des eaux usées, les bioprocédés sont relativement récents en traitement de l'air et semblent répondre à ces besoins de simplicité et d'efficacité. Cet article présente le principe et la mise en oeuvre des procédés biologiques les plus couramment utilisés en traitement de l'air. La valorisation potentielle des sous-produits issus de ces procédés est également abordée.
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Pascaline PRÉ : Maître de conférences École des mines de Nantes
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Yves ANDRÈS : Maître de conférences, habilité à diriger des recherches École des mines de Nantes
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Claire GÉRENTE : Ingénieur de recherche École des mines de Nantes
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Pierre Le CLOIREC : Professeur Directeur du département Systèmes énergétiques et Environnement École des mines de Nantes
INTRODUCTION
Si les phénomènes de dégradation biologiques sont largement répandus dans la nature et couramment employés en épuration d’eau usée, l’utilisation des micro-organismes dans le traitement de l’air est récente.
De manière générale, des procédés de traitement rustiques, performants et économiques sont recherchés. C’est dans ce cadre que les procédés biologiques trouvent normalement leur place pour la dégradation de molécules biodégradables seules ou en mélanges complexes dans l’air. En outre, afin d’éviter toute inhibition du milieu vivant, les bioprocédés sont adaptés pour des concentrations faibles à moyennes en polluant mais s’appliquent à de forts débits d’air à traiter.
Cet article présente les procédés biologiques les plus couramment mis en œuvre pour abattre les composés polluants présents dans l’air. Il en explique le principe ainsi que les mécanismes biologiques intervenant, décrit la mise en œuvre des procédés et propose quelques exemples d’applications. Les sous-produits induits par ce type de traitement sont abordés en termes de valorisation potentielle.
La modélisation des bioréacteurs, qui constitue un outil intéressant pour prédire les performances obtenues sur une installation existante ou pour aider au dimensionnement d’unités nouvelles, sera traitée dans l’article suivant [G 1 781].
Pour de plus amples renseignements concernant les différentes méthodes de traitement de l’air, le lecteur pourra consulter les références à .
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3. Procédés : mise en œuvre et applications
3.1 Conceptions de base des bioréacteurs
Les bioréacteurs , dans lesquels se trouvent présents une phase gazeuse, une phase liquide et des micro-organismes, doivent permettre, pour le traitement d’air, de réaliser en même temps l’étape de transfert vers la phase liquide et la biodégradation.
Afin de classer les différents systèmes existants, on considère les conditions de mobilité de la phase liquide et de la flore microbienne (tableau 3). Ainsi, puisqu’il n’est pas physiquement envisageable d’avoir en même temps une phase aqueuse immobile et une biomasse libre, seuls trois types différents de procédés peuvent être mis en œuvre : les biofiltres, les filtres percolateurs (ou lits bactériens) et les biolaveurs.
Inspirés des installations classiquement utilisées en traitement et épuration des eaux, les systèmes appliqués au traitement biologique de l’air sont équipés de réacteurs contenant la biomasse (X), libre ou supportée. Les schémas de principe présentés figure 3 décrivent les dispositifs mis en place, ainsi que la circulation des phases fluides : air pollué par des matières organiques volatiles (MO) et eau (H2O).
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Le biofiltre est constitué d’une colonne à garnissage servant de support à la croissance microbienne. La biomasse est fixée sous la forme d’un biofilm contenant la phase aqueuse immobile, qui se développe à la surface des particules solides. Sur les unités conventionnelles, le matériau employé pour le garnissage est d’origine naturelle, souvent organique, si bien que les nutriments et la flore microbienne associée se trouvent naturellement présents. L’humidité du filtre est alors...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - LE CLOIREC (P.) - Les composés organiques volatils (COV) dans l’environnement - . 734 p. Tec & Doc, Lavoisier Paris ISBN 2-7430-0232-8 (1998).
-
(2) - MARTIN (G.), LAFFORT (P.) - Odeurs et désodorisation dans l’environnement - . 452 p. Tec & Doc, Lavoisier, Paris, ISBN 2-85206-605-X (1991).
-
(3) - DEGRÉMONT - Mémento technique de l’eau - . Degrémont Distributeur Tec & Doc, Lavoisier, Paris, 221 p. (1989).
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(4) - TREYBAL (R.E.) - Mass transfer operations - . 784 p. McGraw Hill New York USA ISBN 0-07-Y66615-6 (1980).
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(5) - MAIER (R.M.), PEPPER (I.L.), GERBA (C.P.) - Environmental microbiology - . Academic Press, San Diego (2000).
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(6) - PRESCOTT, HARLEY, KLEIN - Microbiologie - . DeBoeck-Wesmael S.A. Bruxelles (1995).
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