Procédés d'oxydation en voie humide

Les réglementations sur les effluents aqueux, imposés par les diverses réglementations (ICPE, lois européennes sur l'eau et sur l'air), obligent à respecter des seuils de plus en plus drastiques sur la composition des rejets. Les procédés de dépollution des effluents se doivent donc d'être plus performants.

Les effluents aqueux industriels sont principalement constitués de molécules organiques synthétisées par l'industrie chimique et les boues de stations de traitement d'eau-déchet. Outre la simplicité et le faible coût du traitement, qui représentent des critères économiques majeurs pour les industriels, les enjeux environnementaux et sociétaux actuels mettent l'accent sur la nécessité de développer des procédés « verts », c'est-à-dire respectueux de l'environnement. Un procédé s'inscrit dans cette démarche, utilisant l'eau sous pression dans des conditions sous-critiques : il s'agit de l'oxydation en voie humide (OVH). Les effluents visés à terme sont des effluents spécifiques possédant un faible taux de biodégradabilité et posant souvent des problèmes de traitement. Considérons les différents procédés de traitement de l'eau-déchet : pour des concentrations inférieures à 1 % massique, le procédé le plus utilisé est biologique (si la biodégradabilité le permet). Pour des teneurs supérieures à 20 %, l'incinération ou la co-incinération peuvent être envisagées. Pour des effluents de teneur intermédiaire, particulièrement pour les eaux contenant une demande chimique en oxygène dure (entre 20 et 200 g.L^-1), le procédé OVH est envisageable. Ce procédé est une oxydation à une température comprise entre 150 et 325 °C pour une large gamme de pression totale (d'air ou d'oxygène) de 2 à 30 MPa. Dans tous les cas, le procédé fonctionne en eau sous-critique sur les conditions de températures. Les faibles températures, comparées à d'autres procédés thermochimiques, limitent la formation de composés toxiques dans la phase gazeuse (dioxines, NO_x…). Le temps de séjour dans le réacteur est compris entre quelques minutes et plusieurs heures. Le rendement d'oxydation est de l'ordre de 70 à 95 %. La réaction peut être catalysée ou non.

Le procédé OVH utilise l'eau sous pression et les propriétés de celles-ci seront présentées. Le principe de fonctionnement du procédé sera expliqué, en particulier avec des développements sur les aspects thermodynamiques et cinétiques (transfert gaz/liquide et chimie). Les différents types de réacteurs ainsi que les contraintes inhérentes au procédé seront exposés. Compte tenu des conditions de pression et de température mises en jeu, les aspects de valorisation et d'optimisation énergétiques seront également évoqués. Enfin, un certain nombre de réalisations industrielles seront détaillées.