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Article

1 - PRINCIPE DE LA DÉSORPTION THERMIQUE

2 - CYCLE DES TERRES

3 - TRAITEMENT DES GAZ

4 - POLLUANTS TRAITABLES PAR DÉSORPTION THERMIQUE

5 - ÉLÉMENTS SPÉCIFIQUES DE SÉCURITÉ

6 - CONCLUSION

7 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : J3984 v1

Cycle des terres
Traitement des sols par désorption thermique conventionnelle

Auteur(s) : Jan HAEMERS, Marie-Odile SIMONNOT

Date de publication : 10 mai 2018

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RÉSUMÉ

La désorption thermique conventionnelle est une technique de dépollution de terres excavées basée sur la vaporisation des polluants. Cet article décrit le principe et l’historique du procédé, puis les traitements des terres (chauffage en four tournant pour vaporiser les polluants) et des gaz (destruction des polluants à haute température, capture des poussières et neutralisation). Sont ensuite présentés les polluants pouvant être traités par désorption thermique, principalement des composés organiques et quelques inorganiques dont le mercure, puis les conditions de sécurité liées aux risques d’incendie et explosion. L’ensemble est illustré par un exemple concret de traitement.

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ABSTRACT

Soil treatment by conventional thermal desorption

Conventional thermal desorption is a clean-up technology of excavated soils based on vaporizing pollutants. This article describes the principle and the history of the process, and then the treatments of soil matriix (heating in rotary kiln to vaporize pollutants) and gases (destruction of pollutants at high temperature, dust capture and neutralization). Then the pollutants that can be treated by thermal desorption are presented, mainly organic compounds and some inorganic ones including mercury, and the safety conditions related to the risk of fire and explosion. The set is illustrated by a concrete example of treatment.

Auteur(s)

  • Jan HAEMERS : Administrateur-Délégué - Haemers Technologies SA (Bruxelles – Belgique)

  • Marie-Odile SIMONNOT : Professeur en Génie des procédés - Université de Lorraine (Nancy – France)

INTRODUCTION

La désorption thermique conventionnelle est une technique physique ex situ de traitement des sols pollués. Elle consiste à chauffer la terre polluée excavée dans un four rotatif, afin de vaporiser les polluants et ainsi les séparer physiquement de la matrice. Celle-ci est ensuite refroidie par mélange avec de l’eau et recyclée. Les gaz produits contenant les polluants sont traités dans une installation, où ils sont oxydés, filtrés, neutralisés voire parfois adsorbés avant rejet à l’atmosphère, en conformité avec la réglementation.

L’intérêt principal de la technique réside dans sa robustesse et son application à tout type de sol et tout type de polluant organique, y compris les mélanges. Le chauffage permet en effet de garantir l’atteinte de teneurs résiduelles très faibles voire non détectables pour les polluants concernés, permettant une réutilisation des terres très large et une élimination définitive de la pollution.

L’inconvénient principal de la technologie, en dehors de son coût parfois élevé dû à la consommation énergétique importante, est sa difficulté d’acceptabilité en raison de la taille des installations, de leur fonctionnement en continu et des nuisances qu’elle peut provoquer durant le traitement proprement dit.

Deux types d’installations sont utilisés : des installations fixes, en milieu industriel, où les nuisances sont bien maîtrisées, fonctionnant comme un centre de traitement de déchets, et des installations mobiles. Celles-ci sont mises en œuvre sur les sites industriels à dépolluer, généralement de grande surface et éloignés des populations, où les quantités de terres à traiter sont importantes (plusieurs dizaines voire centaines de milliers de tonnes) et où les terres après traitement sont replacées à l’endroit d’où elles avaient été excavées.

Les problématiques principales couvertes par la désorption thermique conventionnelle sont surtout liées aux cokeries et usines à gaz, ainsi qu’aux sites chimiques de grande taille. L’industrie pétrolière utilise également largement cette technique qui a été développée au départ pour elle, au niveau des raffineries et dépôts et aussi des stations-service. Aujourd’hui, la désorption thermique conventionnelle s’applique en grande majorité aux sites pétroliers (pétrole brut), aux sites pétrochimiques (raffineries), aux cokeries et usines à gaz (industrie du charbon) et aux grands complexes chimiques (engrais, explosifs, pesticides).

Le présent article a pour but de présenter les bases de la désorption thermique, de décrire les différents types de fours rotatifs, de traitement des gaz et d’apporter pour chacun d’eux les limites d’utilisation et d’application par rapport aux types de sols et types de polluants traitables.

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KEYWORDS

heating   |   rotary kiln   |   soil treatment   |   remediation

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j3984


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2. Cycle des terres

Cette partie décrit le parcours de décontamination suivi par la terre contenant des polluants organiques afin de devenir un matériau noble de construction entièrement décontaminé.

Dans le procédé de désorption thermique par chauffage direct, le cycle des terres est la phase la plus rapide et la plus simple. En résumé, la terre est chauffée afin de volatiliser tous les polluants organiques, puis refroidie, séparément des gaz. Les opérations successives sont détaillées ci-après.

2.1 Préparation des terres

La préparation des terres est sans doute l’étape la plus importante du procédé. En effet, l’unité de désorption doit être alimentée par une charge aussi homogène que possible. Les variations de contenu énergétique dans l’unité primaire se traduisent systématiquement par des problèmes de maintien en régime de l’installation, que ce soit au niveau des filtres à manches, de la post-combustion, voire même dans l’unité primaire.

La préparation de charge combine l’homogénéisation des terres proprement dites (mélange de lots de qualité et de contenu énergétique différents), la séparation des éléments métalliques pouvant endommager l’installation, le criblage, l’émottage et le stockage au sec.

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2.1.1 Homogénéisation

L’homogénéisation des terres consiste à s’assurer que la charge entrant dans le four primaire est la plus constante possible. Il s’agit donc, au préalable, de mélanger autant que possible, à la pelle mécanique, les différents lots de terres de qualité et d’humidité différentes.

Les pièces métalliques (barres à béton, clous vis, boulons etc.) doivent être séparées afin de protéger mécaniquement l’installation. Les petites pièces ne représentent pas un réel problème, mais leur élimination permet d’améliorer sensiblement la qualité des terres propres et d’éviter certaines limitations de réutilisation des terres ; elles peuvent alors, par exemple, être réutilisées en fondation routière.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SHARMA (H.D.), REDDY (K.R.) -   Geoenvironmental Engineering : Site Remediation, Waste Containment and Emerging Waste Management Technologies.  -  John Wiley and Sons, New York (2004).

  • (2) - OGAWA (A.) -   Separation of particles from Air and Gases.  -  Vol. I et II – CRC PRESS (1985).

  • (3) - BICCOCHI (S.), L’HOSPITALIER (C.) -   Les techniques de dépoussiérage des fumées industrielles.  -  Ed. TEC & DOC, Lavoisier, Paris (2002).

  • (4) - WHITE (F.M.) -   Heat and Mass transfer.  -  Addison-Wesley (1988).

  • (5) - HUARD (M.), BRIENS (C.), BERRUTI (F.), GAUTHIER (T.) -   A Review of Rapid Gas-Solid Separation Techniques.  -  International Journal of Chemical Reactor Engineering, Vol. 8 (1) (2010).

  • (6) - SVAROVSKI (L.) -   Solid...

1 Outils logiciels

PROGEPI janvier 2017, Logiciel Cyclone 2.0, PROGEPI, 1 rue Grandville, 54000 Nancy, France

http://www.progepi.fr/

Auditsite – Spaque

http://www.spaque.be/

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2 Sites Internet

BRGM-ADEME Outil interactif de pré-sélection des techniques de dépollution

http://www.selecdepol.fr/

USEPA (Agence de protection de l’environnement des États-Unis) : mise en œuvre de la désorption thermique

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