Les polluants et les techniques d'épuration des fumées

ETUDE N 08-0227/1A

LES POLLUANTS ET LES TECHNIQUES DEPURATION DES FUMEES. CAS DES UNITES DE TRAITEMENT ETDE VALORISATION THERMIQUE DES DECHETS

ETAT DE LART

RAPPORT FINALseptembre 2009

S. BICOCCHI - CADET INTERNATIONAL

www.record-net.org

Cre en 1989 linitiative du Ministre en charge de lEnvironnement, lassociation RECORD REseau COopratif de Recherche sur les Dchets est le fruit dune triple coopration entre industriels, pouvoirs publics et chercheurs. Lobjectif principal de RECORD est le financement et la ralisation dtudes et de recherches dans le domaine des dchets et des pollutions industrielles. Les membres de ce rseau (groupes industriels et organismes publics) dfinissent collgialement des programmes dtudes et de recherche adapts leurs besoins. Ces programmes sont ensuite confis des laboratoires publics ou privs.

En Bibliographie, ce document sera cit sous la rfrence : RECORD, Les polluants et les techniques dpuration des fumes. Cas des units de traitement et de valorisation thermique des dchets. Etat de lart, 2009, 399 p, n08-0227/1A.

Ces travaux ont reu le soutien de lADEME (Agence de l'Environnement et de la Matrise de l'Energie) www.ademe.fr

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REMERCIEMENTS Nous tenons remercier lensemble des membres de RE.CO.R.D. pour nous avoir retenu pour llaboration de cette tude ainsi que pout leurs changes qui ont contribu lenrichissement de cette tude.

De mme, ce travail est le fruit des contacts frquents et riches denseignements avec la direction de RE.CO.R.D. en la personne de Madame Couffignal.

Ce document est le rsultat dune coopration entre plusieurs personnes qui ont tous contribu sa ralisation et que nous tenons remercier par laboutissement de cet ouvrage.

Nous remercions particulirement Madame Corinne lHospitalier et Messieurs Grard Antonini et Marc Thijssen pour avoir particip activement llaboration de cette tude.

En conclusion, nous remercions les membres du comit de pilotage ainsi que toutes les personnes, organismes, entreprise ou centre de documentation pour nous avoir fournis autant de renseignements.

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CHAPITRE 1.

CONTEXTE

La gestion des dchets est lun des enjeux majeur du 21me sicle. Si la rduction des dchets la source, le dveloppement des filires de tri et des nouveaux modes de valorisation (tri mcanobiologique mthanisation) permet de diminuer le volume des dchets traiter, il subsiste toujours une fraction quil convient de grer dans le cadre de la protection des milieux et des tres vivants. Parmi les oprations de valorisation considres, lutilisation des dchets comme combustible principal ou autre moyen de produire de lnergie est cite. En fonction de la composition des dchets, cette combustion entrane la formation de substances polluantes. Les modes de formation et les traitements de ces polluants sont des phnomnes pouvant tre complexes apprhender. Cette tude, intitule Les polluants et les techniques dpuration des fumes, Cas des units de traitement et de valorisation thermique des dchets, Etat de lart est ralise pour le compte de lassociation dindustriels RE.CO.R.D. (Rseau Coopratif de Recherche sur les Dchets). Cette tude fait suite une tude ralise en 1998 sur le mme thme et publie chez TEC&DOC. Les units de destruction thermique des dchets, aujourdhui dnomme couramment CVE (Centre de Valorisation Energtique) sont soumises aux prescriptions rglementaires dcrites dans les arrts du 20 septembre 2002, relatifs aux installations dincinration et de co-incinration de dchets dangereux et aux installations dincinration et de co-incinration de dchets non dangereux et aux installations incinrant des dchets dactivits de soins risques infectieux, et abrogeant les arrts du 25 janvier 1991 et du 10 octobre 1996. Ces arrts prcisent que Les installations doivent tre conues afin de permettre un niveau d'incinration aussi complet que possible tout en limitant les missions dans l'environnement, notamment par la mise en uvre de technologies propres et l'utilisation de techniques de valorisation et de traitement des effluents et des dchets produits, selon les meilleures techniques disponibles un cot conomiquement acceptable, en s'appuyant, le cas chant, sur les documents de rfrence, et en tenant compte des caractristiques particulires de l'environnement d'implantation. La directive 1996/61/CE du 24 septembre 1996 relative la prvention et la rduction intgres de la pollution prsente le terme "Meilleures Techniques Disponibles" (MTD) comme tant "le stade de dveloppement le plus efficace et avanc des activits et de leurs modes d'exploitation, dmontrant l'aptitude pratique de techniques particulires constituer, en principe, la base de valeurs limites d'mission visant viter et, lorsque cela s'avre impossible, rduire de manire gnrale les missions et l'impact sur l'environnement dans son ensemble". Les meilleures techniques disponibles relatives aux installations dincinration des dchets ont t adoptes par la commission europenne en aot 2006. Les volutions rglementaires ont entran le dveloppement de nouvelles technologies et les volutions techniques des traitements des fumes existants. Cette nouvelle tude permet dactualiser les donnes issues de ces nouvelles technologies. Dans cette optique, il a t dress un inventaire le plus complet possible des techniques de traitement des fumes existantes et de celles en voie de dveloppement. Ltude prsente le fonctionnement de ces systmes et les donnes de dimensionnement principales, permettant dinitier un large public aux problmatiques poses par le traitement des fumes issues des units de traitement thermique des dchets. Une synthse des techniques de traitement des fumes applicables aux polluants prsents dans les fumes des units de traitement thermique des dchets est dresse.


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Background

Waste management is one of the greatest challenges for the 21st century. Although, nowadays we are able to reduce the amount of waste by reducing their production, by developing waste sorting facilities and by developing new recovery technologies (as mechanical and biological treatment, biogas production), is there still an amount of residual waste to manage in order to protect the environment and human health. Among the different kind of waste-to-energy operation, the use of waste as combustible or as mean to produce energy is adverted. Depending on waste nature, the energy-from-waste process leads to pollutants-forming. Their creation as well as their treatment can be difficult to handle. The study entitled Pollutants and flue-gas treatment technologies (case study on waste thermal destruction units) was written under the leadership of the industrial consortium R.E.C.O.R.D (network of industrials and public bodies on waste research). This study updates the previous one, written in 1998 on the same subject and published by TEC&DOC. Waste thermal destruction units, named widely as Energy Recovery Centre are under the scope of two regulations. Indeed two amendments refer to this kind of facilities. These two amendments of the 20th of September 2002 concern incineration and co-incineration of hazardous waste as well as nonhazardous waste and concern incineration of hazardous health waste. These amendments repeal the amendment of the 25th of January 1991 and the amendment of the 10th of October 1996. These amendments point out that the waste-to-energy facilities have to be designed in a way that the level of incineration has to be the most completed as possible as well as limited in pollutants emission. This has to be done by implementing cleaning technologies and by implementing wastewater and waste treatment and recovery techniques, according to the Best Available Technologies (BATs). The BATs must be economically acceptable and must take into account the environment of the site where the unit will be implemented. The Council Directive 1996/61/EC of 24th September 1996 concerning integrated pollution prevention and control defines the term Best Available Technologies as the most effective and advanced stage in the development of activities and their methods of operation which indicate the practical suitability of particular techniques for providing in principle the basis for emission limit values designed to prevent and where that is not practicable, generally to reduce emissions and the impact on the environment as a whole. The BATs concerning waste thermal destruction units were passed by the European Union in august 2006. From 1996 up to now regulation changes, led to develop new technologies and new flue-gas cleaning techniques. Thus, this study strives to update the data collecting from these new technologies and techniques from the existing ones. In light of these facts, an inventory was drawn up on flue-gas cleaning techniques (existing and the ones in development). The study details the systems working and the main data of designing. The study introduces, to a broad public, the problems of flu-gas cleaning from waste thermal destruction. A synthesis of flue-gas cleaning techniques applicable to the existing pollutants in flue-gas from energy-from-waste facilities is drawn up also.


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CHAPITRE 2.

RESUME

Afin dapprhender les techniques dpuration des fumes issues des units de traitement thermique des dchets, il est ncessaire de sintresser aux diffrents composs forms lors de la combustion des dchets. Une fois ces mcanismes de formation dtaills, un focus sur les mthodes de mesure et danalyse des polluants permettra au lecteur de bien comprendre les limites physiques de la surveillance de ces polluants. La plupart des polluants tant forms lors de ltape de combustion dans le four, nous nous attarderons sur cette problmatique afin de bien cerner les enjeux de la bonne matrise de la combustion. Toutes ces donnes tant acquises, nous pouvons alors dvelopper les diffrentes techniques dpuration des fumes en fonction des polluants capter. Les traitements des fumes sarticulent autour du traitement de neutralisation des polluants acides. Aussi, ceux-ci seront dabords prsents : -Traitements secs (ractif calcique, ractif sodique) -Epuration par voie semi-humide -Traitements humides -Epuration par voie combine Ces traitements tant dtaills, nous prsenterons les diffrentes techniques de captation des poussires, associes aux traitements de neutralisation. -Dpoussireurs mcaniques : les cyclones -Laveurs -Electrofiltres -Dpoussireurs mdia filtrants Les techniques de traitement des NOx (oxydes dazotes) seront alors prsentes. -Rduction Slective Non Catalytique (SNCR) -Rduction Slective Catalytique (SCR) -Reburning -Autres mthodes de traitement des NOX Aprs ces techniques de traitements principaux, les techniques de traitements secondaires seront prsentes : -Procds par adsorption -Epuration par oxydation thermique -Epuration par condensation -Traitement du dioxyde de carbone -Bioprocds -Nouvelles technologies Les lments prsents permettent dapporter des lments de rflexion quant au choix dune technologie lors de la rnovation ou de la conception dune nouvelle unit. Cependant, lapplication de certaines technologies peut dpendre du contexte dapplication (type dinstallation, type de dchets, paramtres de fonctionnement, environnement, rglementation locale). Aussi, une tude technicoconomique complte est fortement recommande. De plus, compte tenu des volutions permanentes de la rglementation et des technologies, nous conseillons au lecteur de vrifier lors de sa lecture que les donnes prsentes dans cette tude sappliquent bien au contexte tudi.


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MOTS CLES Incinration, traitement des fumes, polluants, traitement sec, semi-sec, humide, ractifs calciques, sodiques, absorption, SNCR, SCR, reburning, adsorption, voie combine, oxydation thermique, condensation, bioprocds.


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Summary In order to handle flue-gas treatment techniques of energy-from-waste facilities, it is needed to settle a background concerning the different components generated during waste combustion. Once these mechanisms defined and detailed a focus on pollutants measurement and analyses methods will give to the readers a frame to understand physical limits of pollutants supervising. Most of the pollutants are generated during the stage of combustion into the furnace. That is why we will strive to develop this issue in order to give a highlight of the scope of a good combustions command. After explaining all of these data, we will detail different flue-gas cleaning processes. The treatment processes are different according to the pollutant to catch. We will first define major treatment processes and then we will study some minor ones. Flue-gas cleaning is mostly done by treatments enable to catch acid gases, as: -Dry scrubbing processes (limestone and sodium reagent), -Semi-dry scrubbing processes, -Wet scrubbing processes , -Combined scrubbing processes. Then we will detail different techniques of dust catching, combined to counteraction techniques abovementioned: -Mechanical dust arrestor : cyclones, -Scrubbers, -Electro static precipitator, -Dust arrestor by bag filters. NOx treatment technologies will also be defined, in particular: -Selective non-catalytic reduction (SNCR), -Selective catalytic reduction (SCR), -Re-burning, -Others, Finally the book presents minor flue-gas cleaning processes: -Adsorption processes, -Thermal oxidation purification, -Condensate purification, -Carbon dioxide treatment, -Bio-processes, -New technologies. Choosing a technology when renovating or designing a new Energy Recovery Unit can be done on the basis of the data set out in this book. However it is needed to be careful when choosing a flue-gas cleaning technology, because these one depend on the context (kind of equipment, kind of waste to treat, working parameter, environment, local regulation ). That is why a complete technico-economic study is highly recommended before beginning every project. Moreover as regulation always change as well as technologies, we advice readers to verify when reading the book that the data presented can be applied to their own context.


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KEY WORDS Incineration, smoke remediation, flue-gas cleaning processes, pollutants, wet, semi-dry and dry scrubbing processes, limestone and sodium reagent, absorption, selective non-catalytic reduction (SNCR), selective catalytic reduction (SCR), re-burning, adsorption, combined processes, thermal oxidation, condensate, bio-processes.


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SOMMAIRE CHAPITRE 1. CHAPITRE 2. CHAPITRE 3. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.

Contexte ................................................................................................................... 4 Resum..................................................................................................................... 6 Les polluants contenus dans les fumes ............................................................ 20

Conversion des units .............................................................................................................. 20 Monoxyde de carbone (CO) ..................................................................................................... 22 Dioxyde de carbone (CO2) ....................................................................................................... 27 Poussires................................................................................................................................ 31 Chlorure dhydrogne (HCl)...................................................................................................... 41 Fluorure dhydrogne (HF) ....................................................................................................... 46 Anhydride sulfureux (SO2)........................................................................................................ 49 Anhydride sulfurique(SO3)........................................................................................................ 54 Le sulfure d'hydrogne (H2S) ................................................................................................... 57 Oxydes d'azote(NOx) ................................................................................................................ 61 Ammoniac (NH3)....................................................................................................................... 72 Mtaux lourds ........................................................................................................................... 76 Dioxines/Furanes...................................................................................................................... 98 Composs organiques volatils (COV) .................................................................................... 107 Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ........................................................... 118 Composs broms et iods.................................................................................................... 126 Siloxanes ................................................................................................................................ 131 Mthodes de mesures et danalyses des polluants.......................................... 133

CHAPITRE 4. 1. 2. 3. 4.

Aspect reglementaire et normatif ........................................................................................... 133 Traitement des donnes......................................................................................................... 135 Mesure en continu .................................................................................................................. 137 Methodes de mesures des organismes de contrles............................................................. 154 Le traitement thermique des dchets................................................................. 164

CHAPITRE 5. 1. 2. 2.1. 2.2. 2.3. 3. 4.

Gnralits ............................................................................................................................. 164 Destruction thermique en atmosphre oxydante (incinration) ............................................. 164 Les fours grilles ............................................................................................................... 165 Les fours tournants ............................................................................................................ 165 Les fours lit fluidis.......................................................................................................... 165 Destruction thermique en atmosphre rductrice .................................................................. 166 Lgislation .............................................................................................................................. 166


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CHAPITRE 6. Techniques dpuration des fumes .................................................................. 168 1. Introduction............................................................................................................................. 168 2. Traitements secs .................................................................................................................... 177 Epuration par voie sche par ractif calcique .................................................................... 177 Description du procd ...................................................................................................... 177 Procd sec classique................................................................................................... 177 Procd sec refroidi....................................................................................................... 178 Nature des ractifs ............................................................................................................. 178 Ractions mises en jeu ...................................................................................................... 179 Efficacit par rapport aux diffrents polluants.................................................................... 179 Rapport entre le HCl et le SO2 capt............................................................................. 180 Influence de la temprature ........................................................................................... 180 Consommation de ractifs ................................................................................................. 182 Procd sec la chaux sans refroidissement (temprature suprieure 250 C)....... 182 Procd sec refroidi la chaux (Temprature de lordre de 150 C) ............................ 182 Performances du procd.................................................................................................. 182 Procd sec la chaux sans refroidissement ............................................................... 182 Procd sec refroidi....................................................................................................... 183 Efficacit sur les Polluants Organiques Persistants ...................................................... 183 Sous-produits de la raction .............................................................................................. 183 Nature ............................................................................................................................ 183 Quantit ......................................................................................................................... 184 Devenir des sous-produits ............................................................................................. 185 Avantages et inconvnients du procd ............................................................................ 185 Perspectives de dveloppement du procd..................................................................... 185 Rfrences densembliers ............................................................................................. 186 Installations .................................................................................................................... 187 Epuration par voie sche par ractif sodique..................................................................... 188 Description du procd ...................................................................................................... 188 Prsentation gnrale.................................................................................................... 188 Principe de fonctionnement du procd NEUTREC de Solvay................................... 188 Nature des ractifs......................................................................................................... 189 Ractions mises en jeu.................................................................................................. 189 Efficacit par rapport aux diffrents polluants.................................................................... 189 Consommation de ractifs ................................................................................................. 190 Dimensionnement .............................................................................................................. 191 Performances du procd en neutralisation des gaz acides ............................................. 191 Sous-produits de la raction .............................................................................................. 192 Devenir des sous-produits ................................................................................................. 193 Cas gnral.................................................................................................................... 193 Valorisation des sous-produits....................................................................................... 193 Avantages et inconvnients du procd ............................................................................ 194 Perspectives de dveloppement du procd..................................................................... 194 Rfrences densembliers ............................................................................................. 194 Installations .................................................................................................................... 195 Comparaison des differents ractifs alcalins ..................................................................... 195

2.1. 2.1.1. 2.1.1.1. 2.1.1.2. 2.1.2. 2.1.3. 2.1.4. 2.1.4.1. 2.1.4.2. 2.1.5. 2.1.5.1. 2.1.5.2. 2.1.6. 2.1.6.1. 2.1.6.2. 2.1.6.3. 2.1.7. 2.1.7.1. 2.1.7.2. 2.1.7.3. 2.1.8. 2.1.9. 2.1.10. 2.1.11. 2.2. 2.2.1. 2.2.1.1. 2.2.1.2. 2.2.1.3. 2.2.1.4. 2.2.2. 2.2.3. 2.2.4. 2.2.5. 2.2.6. 2.2.7. 2.2.7.1. 2.2.7.2. 2.2.8. 2.2.9. 2.2.10. 2.2.11. 2.3.


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3. Epuration par voie semi-humide............................................................................................. 196 3.1. Description du procd ...................................................................................................... 196 3.2. Aspect thorique ................................................................................................................ 197 3.3. Nature du ractif................................................................................................................. 198 3.4. Technologie........................................................................................................................ 198 3.5. Efficacit par rapport aux diffrents polluants.................................................................... 199 3.6. Consommation de ractifs ................................................................................................. 200 3.7. Dimensionnement .............................................................................................................. 200 3.8. Performance du procd.................................................................................................... 201 3.9. Nature et quantit des sous-produits de la raction .......................................................... 201 3.10. Devenir des sous-produits ................................................................................................. 202 3.11. Perspectives de dveloppement du procd..................................................................... 202 3.12. Avantages et inconvnients du procd ............................................................................ 202 3.13. Rfrences densembliers.................................................................................................. 203 3.14. Installations ........................................................................................................................ 203 4. Traitements humides .............................................................................................................. 204 4.1. Dscription du procd ...................................................................................................... 204 4.1.1. Systme de dpoussirage................................................................................................ 204 4.1.2. Refroidissement ................................................................................................................. 204 4.1.3. Polluants capts................................................................................................................. 205 4.2. caractristiques des laveurs............................................................................................... 205 4.2.1. Type de colonne................................................................................................................. 206 4.2.1.1. garnissage ..................................................................................................................... 206 4.2.1.2. a plateaux ...................................................................................................................... 207 4.2.1.3. La pulvrisation.............................................................................................................. 207 4.2.2. choix de la solution de lavage ............................................................................................ 208 4.2.2.1. Loi de henry ................................................................................................................... 208 4.2.2.2. Vitesse de raction ........................................................................................................ 208 4.2.3. vitesse et dbit ................................................................................................................... 209 4.3. configurations possibles..................................................................................................... 210 4.3.1. Lavage un tage ............................................................................................................. 210 4.3.1.1. Ractif............................................................................................................................ 210 4.3.1.2. Fonctionnement ............................................................................................................. 210 4.3.1.3. Performances................................................................................................................. 211 4.3.2. Lavage deux tages........................................................................................................ 211 4.3.2.1. Etage acide.................................................................................................................. 212 4.3.2.2. Etage basique.............................................................................................................. 212 4.3.2.3. Performances du lavage humide deux tages ........................................................... 213 4.4. Devenir des effluents liquides issus du lavage .................................................................. 214 4.4.1. Traitement physico-chimique ............................................................................................. 216 4.4.2. Traitement biologique......................................................................................................... 218 4.4.3. vaporation......................................................................................................................... 218 4.4.3.1. vaporation en ligne ...................................................................................................... 218 4.4.3.2. vaporation spare...................................................................................................... 218 4.5. Consommation de ractifs et quantit de produits obtenus............................................... 219 4.5.1. Consommation d'eau et de soude ..................................................................................... 219 4.5.2. Consommation de chaux ................................................................................................... 219 4.6. Avantages et inconvnients du procd ............................................................................ 220 Etude RECORD n 08-0227/1A

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4.7. 4.7.1. 4.7.2. 4.7.3. 4.7.4. 4.7.5. 4.8. 4.9. 4.10.

Evolutions du procd humide........................................................................................... 220 Rduction de la consommation d'eau ................................................................................ 220 Traitement biologique anarobie (conversion des sulfates) .............................................. 220 Application de la technologie membranaire ....................................................................... 221 Dveloppement de nouvelles tours datomisation ............................................................. 221 Optimisation de la solution de lavage ................................................................................ 221 Perspectives de dveloppement........................................................................................ 222 Rfrences de contructeurs ............................................................................................... 222 Installations ........................................................................................................................ 223

5. Epuration par voie combine.................................................................................................. 224 5.1. puration combine semi-humide / charbon actif .............................................................. 224 5.1.1. Dscription du procd ...................................................................................................... 224 5.1.2. efficacit ............................................................................................................................. 225 5.2. puration combine SEC / SCR......................................................................................... 226 5.2.1. principe............................................................................................................................... 226 5.2.2. performances ..................................................................................................................... 227 5.2.3. avantages/inconvnients.................................................................................................... 227 5.3. Epuration combinee humide /semi-humide........................................................................ 228 5.3.1. Dscription du procd ...................................................................................................... 228 5.3.2. Module semi-humide.......................................................................................................... 228 5.3.3. Dpoussirage ................................................................................................................... 228 5.3.4. Module humide................................................................................................................... 228 5.3.5. Traitement d'eau ................................................................................................................ 229 5.3.6. Spcificits du procd combin ....................................................................................... 229 5.3.7. Nature des ractifs ............................................................................................................. 230 5.3.8. Nature des polluants capts - mcanismes ....................................................................... 230 5.3.9. Consommation de ractifs ................................................................................................. 231 5.3.10. Produits issus du procd ............................................................................................. 231 5.3.10.1. Nature et quantit ...................................................................................................... 231 5.3.10.2. Devenir des rsidus................................................................................................... 232 5.4. Performances du procd combin ................................................................................... 232 5.5. Observations ...................................................................................................................... 232 5.6. Rfrences de constructeurs ............................................................................................. 232 5.7. Installations ........................................................................................................................ 233 Techniques de dpoussirage ............................................................................................... 234 6. 6.1. Gnralits ......................................................................................................................... 234 6.1.1. Choix du dpoussireur ..................................................................................................... 234 6.1.2. Couts de fonctionnement ................................................................................................... 235 6.2. Dpoussireurs mcaniques : les cyclones....................................................................... 236 6.2.1. Principe .............................................................................................................................. 236 6.2.2. Evolution............................................................................................................................. 238 6.2.2.1. Cyclone lectrostatique ................................................................................................. 238 6.2.2.2. Recirculation des poussires......................................................................................... 238 6.2.3. Avantages inconvnients ................................................................................................ 240 6.3. Les Laveurs........................................................................................................................ 241 6.3.1. Principe de fonctionnement des laveurs Venturi................................................................ 241 6.3.2. Efficacit et perte de charge .............................................................................................. 242 6.3.3. Dimensions......................................................................................................................... 243 Etude RECORD n 08-0227/1A

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6.3.4. Caractristiques et inconvnients dun laveur Venturi....................................................... 243 6.4. Electrofiltres........................................................................................................................ 244 6.4.1. Principe .............................................................................................................................. 244 6.4.2. Caractristiques de l'lectrofiltre ........................................................................................ 245 6.4.3. Conditions de fonctionnement............................................................................................ 246 6.4.3.1. Influence de la composition du gaz ............................................................................... 246 6.4.3.2. Influence de la rsistivit des particules ........................................................................ 246 6.4.3.3. Influence de la temprature ........................................................................................... 246 6.4.3.4. Influence de la pression................................................................................................. 247 6.4.4. Rendement......................................................................................................................... 247 6.4.5. Performances ..................................................................................................................... 248 6.4.6. Dimension .......................................................................................................................... 249 6.4.7. Avantages et inconvnients d'un lectrofiltre..................................................................... 249 6.4.8. Electrofiltres particuliers ..................................................................................................... 250 6.4.8.1. Electrofiltre humide ........................................................................................................ 250 6.4.8.2. Le Venturi lectrofiltrant................................................................................................. 251 6.4.8.3. Llectrofiltre Ion Blast ................................................................................................... 251 6.4.8.4. Llectrofiltre MEEP Hitachi ........................................................................................... 252 6.4.8.5. Membrane pour ESP (Universit dOhio, Southern Environmental Inc.)....................... 252 6.4.8.6. Combinaison Laveur - lectrofiltre ................................................................................. 252 6.4.9. Perspectives dEvolution .................................................................................................... 253 6.5. Dpoussireur mdia filtrants ......................................................................................... 254 6.5.1. Principe .............................................................................................................................. 254 6.5.2. Mdia filtrant - Surface filtrante .......................................................................................... 255 6.5.2.1. gnralits ..................................................................................................................... 255 6.5.2.2. Surface de filtration........................................................................................................ 258 6.5.2.3. Les traitements de surface ............................................................................................ 259 6.5.3. Temprature de fonctionnement........................................................................................ 261 6.5.4. Conditionnement du flux traiter ....................................................................................... 261 6.5.5. Perte de charge.................................................................................................................. 262 6.5.6. Particularits du filtre manches....................................................................................... 263 6.5.7. Particularits du filtre ceramique........................................................................................ 264 6.5.8. Performances ..................................................................................................................... 266 6.5.9. Avantages et inconvnients des filtres manches ............................................................ 268 6.5.10. Fournisseurs .................................................................................................................. 268 6.5.11. Evolution ........................................................................................................................ 269 6.5.11.1. Dveloppement des mdias...................................................................................... 269 6.5.11.2. Double filtration.......................................................................................................... 269 6.6. Comparaison des electrofiltres et des filtres manches ................................................... 270 6.6.1. Performances ..................................................................................................................... 270 6.6.2. Cots dinvestissement ..................................................................................................... 270 6.6.3. Frais dexploitation ............................................................................................................. 271 6.6.4. Surveillance........................................................................................................................ 272 6.6.5. Influence de la temprature ............................................................................................... 272 6.6.6. Capacit dvolution........................................................................................................... 272 6.6.7. Utilisation dans les installations de traitement thermique des dchets ............................. 272 6.7. Perspectives dvolution : La thermophorese .................................................................... 273 6.8. Fournisseurs des traitements de poussires ..................................................................... 274


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7. Rduction Slective Non Catalytique (SNCR) ....................................................................... 275 7.1. Description ......................................................................................................................... 275 7.1.1. Ractions mises en jeu ...................................................................................................... 275 7.1.2. Influence de la temprature ............................................................................................... 276 7.1.3. Technologie........................................................................................................................ 278 7.2. Injection dune solution ammoniaque............................................................................... 278 7.2.1. Principe .............................................................................................................................. 278 7.2.2. Mise en oeuvre................................................................................................................... 278 7.2.3. Stoechiomtrie ................................................................................................................... 279 7.2.4. Choix du ractif ammoniacal.............................................................................................. 279 7.3. Emissions de polluants secondaires.................................................................................. 281 7.4. Devenir des sous-produits de la raction........................................................................... 283 7.4.1. Gnralits ......................................................................................................................... 283 7.4.2. Traitement du NH3.............................................................................................................. 283 7.5. Evolution............................................................................................................................. 283 7.5.1. Utilisation des micro-ondes ................................................................................................ 284 7.5.2. Adaptation : Injection de billes dure solide...................................................................... 284 7.5.3. Le systme ECO TUBE ..................................................................................................... 285 7.5.3.1. Principe .......................................................................................................................... 285 7.5.3.2. Mise en uvre ............................................................................................................... 286 7.5.3.3. Performances................................................................................................................. 286 7.6. Dimensions et consommation de ractif ............................................................................ 287 7.7. Performances ..................................................................................................................... 288 7.8. Avantages et inconvnients du procd SNCR................................................................. 289 7.9. Rfrences de constructeurs ............................................................................................. 289 7.10. Installations ........................................................................................................................ 290 8. Rduction Slective Catalytique (SCR).................................................................................. 291 8.1. Description du procd ...................................................................................................... 291 8.2. Principe Gnral ................................................................................................................ 292 8.3. Catalyseur .......................................................................................................................... 293 8.3.1. Principe .............................................................................................................................. 293 8.3.2. Dure de vie - dsactivation............................................................................................... 294 8.3.3. Rgneration...................................................................................................................... 295 8.4. Ractions mises en uvre ................................................................................................ 295 8.5. Tempratures ..................................................................................................................... 295 8.6. Polluants traits.................................................................................................................. 296 8.7. Comparaison des diffrents placements possibles ........................................................... 297 8.7.1. SCR High Dust ............................................................................................................. 297 8.7.2. SCR a haute temprature .................................................................................................. 297 8.7.3. SCR a basse temprature.................................................................................................. 298 8.8. Stchiomtrie / consommations de ractifs/ dimensions ................................................. 298 8.9. Performances ..................................................................................................................... 300 8.10. Avantages inconvnients ................................................................................................ 301 8.11. Perspectives de dveloppement........................................................................................ 302 8.12. Rfrences de constructeurs ............................................................................................. 302 8.13. Installations SCR................................................................................................................ 303


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9. Reburning ............................................................................................................................... 307 9.1. Prsentation ....................................................................................................................... 307 9.2. Principe .............................................................................................................................. 307 9.3. Combustibles utiliss ......................................................................................................... 310 9.4. Temprature de Reburning ................................................................................................ 310 9.5. Performances ..................................................................................................................... 311 9.6. Avantages - inconvnients ................................................................................................. 312 10. Autres mthodes de traitement des NOX............................................................................... 313 10.1. Hybrid reburn et Advanced Reburn ................................................................................... 313 10.1.1. Principe .......................................................................................................................... 313 10.1.2. Avantages et inconvnients........................................................................................... 313 10.1.3. Perspectives d'volution ................................................................................................ 314 10.1.4. Rfrences de socits ................................................................................................. 314 10.1.5. Installations .................................................................................................................... 314 10.2. Les techniques primaires ................................................................................................... 315 10.2.1. Combustion tage........................................................................................................ 315 10.2.2. Recirculation des fumes .............................................................................................. 315 10.2.3. Injection doxygne ........................................................................................................ 315 10.3. Les filtres a manches catalytiques ..................................................................................... 316 10.3.1. Principe .......................................................................................................................... 316 10.3.2. Traitements des NOX ..................................................................................................... 316 10.3.3. Traitements des dioxines/furanes.................................................................................. 316 10.3.4. Avantages/inconvnients............................................................................................... 318 10.4. Filtres ceramiques catalytiques.......................................................................................... 319 10.4.1. princip .......................................................................................................................... 319 10.4.2. efficacit......................................................................................................................... 319 10.4.3. avantages/inconvnients ............................................................................................... 320 11. Procds par adsorption ........................................................................................................ 321 11.1. Dscription du procd ...................................................................................................... 321 11.2. Ractifs utiliss .................................................................................................................. 321 11.3. Les adsorbants................................................................................................................... 322 11.3.1. Le charbon actif ............................................................................................................. 322 11.3.2. Les mlanges chaux-charbon actif ................................................................................ 322 11.3.3. Le coke de lignite ........................................................................................................... 322 11.3.4. Les zolithes .................................................................................................................. 323 11.3.5. Les gels de silice............................................................................................................ 323 11.3.6. Les alumines actives ................................................................................................... 323 11.3.7. Les adsorbants a base de polymres............................................................................ 323 11.4. Capacit dadsorption et porosit ...................................................................................... 324 11.4.1. Caractristiques des adsorbants ................................................................................... 324 11.4.2. Modle de langmuir ....................................................................................................... 324 11.4.3. Synthse ........................................................................................................................ 325 11.5. Types de polluants capts ................................................................................................. 326 11.6. Solutions technologiques utilises ..................................................................................... 327 11.6.1. Reacteur lit fixe ........................................................................................................... 327 11.6.1.1. Garnissage type ADIOX ......................................................................................... 327 11.6.1.1.1. Principe...................................................................................................................... 327 11.6.1.1.2. Spcificits ................................................................................................................ 327 Etude RECORD n 08-0227/1A

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11.6.1.1.3. Devenir du ractif ...................................................................................................... 328 11.6.1.1.4. avantages et inconvnients....................................................................................... 328 11.6.2. Filtres a bain statique..................................................................................................... 328 11.6.2.1. Principe...................................................................................................................... 328 11.6.2.2. Devenir du ractif ...................................................................................................... 329 11.6.2.3. avantages et inconvnients....................................................................................... 329 11.6.3. Racteur en lit mobile .................................................................................................... 329 11.6.3.1. Principe...................................................................................................................... 329 11.6.3.2. Spcificits ................................................................................................................ 329 11.6.3.3. Devenir du ractif ...................................................................................................... 331 11.6.3.4. Avantages et inconvnients du lit mobile .................................................................. 331 11.6.4. Racteur de transport .................................................................................................... 332 11.6.4.1. Principe...................................................................................................................... 332 11.6.4.2. Spcificits ................................................................................................................ 333 11.6.4.3. Devenir des rsidus................................................................................................... 333 11.6.4.4. Avantages et inconvnients du racteur de transport............................................... 333 11.6.5. Racteur lit fluidis circulant ...................................................................................... 334 11.6.5.1. Principe...................................................................................................................... 334 11.6.5.2. Devenir des sous-produits......................................................................................... 334 11.6.5.3. Avantages et inconvnients du racteur en lit fluidis circulant................................ 335 11.7. Dimensions......................................................................................................................... 335 11.8. Performances des procds d'adsorption.......................................................................... 335 11.9. DDiox catalytique par voie humide .................................................................................. 337 11.9.1. Principe .......................................................................................................................... 337 11.9.2. Performances................................................................................................................. 337 11.10. Perspectives .................................................................................................................. 337 11.10.1. gneralits ..................................................................................................................... 337 11.10.2. Tissus de carbone activ et Electrodesorption.............................................................. 338 11.10.3. Adsorption-ozonation..................................................................................................... 338 11.10.4. Charbon actif imprgn de catalyseur........................................................................... 338 11.11. rgneration................................................................................................................... 339 11.12. Rfrences de constructeurs......................................................................................... 340 11.13. Installations .................................................................................................................... 341 12. Epuration par oxydation thermique Post combustion.......................................................... 342 12.1. principe............................................................................................................................... 342 12.2. Destruction thermique rcuprative ................................................................................... 345 12.3. Destruction thermique rgnrative................................................................................... 345 12.4. Destruction thermique catalytique...................................................................................... 347 12.5. avantages - inconvnients ................................................................................................. 347 12.6. constructeurs...................................................................................................................... 348


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13. puration par condensation .................................................................................................... 349 13.1. Description du procde ...................................................................................................... 349 13.2. Principe de fonctionnement................................................................................................ 349 13.3. Condensation de surface ................................................................................................... 349 13.3.1. Gnralits..................................................................................................................... 349 13.4. Consommations ................................................................................................................. 350 13.4.1. Consommation de chaux ............................................................................................... 350 13.4.2. Consommation deau..................................................................................................... 350 13.5. Nature des polluants capts............................................................................................... 350 13.6. Performances du procd.................................................................................................. 351 13.7. Condensation de contact ................................................................................................... 351 13.7.1. Principe .......................................................................................................................... 351 13.7.2. efficacit......................................................................................................................... 352 13.8. Condensation des COV ..................................................................................................... 354 13.8.1. Systmes de compression............................................................................................. 354 13.8.2. Condensation lazote liquide....................................................................................... 354 13.9. Efficacit de condensation des solvants ............................................................................ 355 13.10. Perspectives de dveloppement de lpuration par condensation ................................ 355 13.10.1. gneralits ..................................................................................................................... 355 13.10.2. Dpoussireur electrostatiques condensation............................................................ 355 13.11. avantages/inconvenients ............................................................................................... 356 13.12. Constructeurs................................................................................................................. 356 13.13. installations .................................................................................................................... 356 14. Traitement du dioxyde de carbone......................................................................................... 357 14.1. Problmatique .................................................................................................................... 357 14.2. Valorisation energtique .................................................................................................... 357 14.3. Valorisation Chimique ........................................................................................................ 357 14.4. Capture du CO2 produit...................................................................................................... 358 14.4.1. absorption ...................................................................................................................... 358 14.4.2. adsorption ...................................................................................................................... 358 14.4.3. Sparation cryognique................................................................................................. 358 14.4.4. sparation membranaire................................................................................................ 358 14.4.5. Devenir du CO2 capt .................................................................................................... 359 14.5. Evolution............................................................................................................................. 359


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15. Bioprocds............................................................................................................................ 360 15.1. gnralits.......................................................................................................................... 360 15.2. Conditions opratoires ....................................................................................................... 360 15.2.1. Temprature .................................................................................................................. 360 15.2.2. Humidit......................................................................................................................... 360 15.2.3. pH .................................................................................................................................. 361 15.2.4. Polluants ........................................................................................................................ 361 15.3. Polluants traits.................................................................................................................. 361 15.3.1. Dioxines et furanes ........................................................................................................ 362 15.3.2. Composs organiques volatils....................................................................................... 363 15.4. types de reacteurs.............................................................................................................. 364 15.4.1. Biofiltre ........................................................................................................................... 364 15.4.1.1. generalits ................................................................................................................. 364 15.4.1.2. evolution des garnissages......................................................................................... 364 15.4.1.3. Dimensions................................................................................................................ 366 15.4.2. Filtre percolateur ............................................................................................................ 366 15.4.3. Biolaveur ........................................................................................................................ 367 15.4.4. Synthse ........................................................................................................................ 368 15.5. Polluants gners .............................................................................................................. 369 15.6. Evolution............................................................................................................................. 369 15.6.1. filtration membranaire .................................................................................................... 370 15.6.2. Solvant organique/mineral ............................................................................................. 371 15.6.3. Epuration du NH3 ........................................................................................................... 371 15.7. Avantages et inconvnients ............................................................................................... 372 15.8. constructeurs...................................................................................................................... 372 15.9. references .......................................................................................................................... 372 16. Nouvelles technologies........................................................................................................... 373 16.1. Lepuration par plasma semi-humide................................................................................. 373 16.1.1. Principe .......................................................................................................................... 373 16.1.2. Efficacit ........................................................................................................................ 374 16.2. epurateur dhuile ................................................................................................................ 375 16.3. Traitement du mercure....................................................................................................... 375 16.3.1. Injection de bromure de sodium .................................................................................... 375 16.3.2. mercox ........................................................................................................................... 375 CHAPITRE 7. CHAPITRE 8. CHAPITRE 9. Conclusion ............................................................................................................ 376 Tableaux et figures............................................................................................... 377 REFERENCES : ..................................................................................................... 384


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CHAPITRE 3.

LES POLLUANTS CONTENUS DANS LES FUMEES

1. CONVERSION DES UNITESLes donnes de cette tude sont exprimes suivant les units du systme international. Les quations cidessous permettent de convertir les units, dans les conditions normales de temprature et de pression (273K et 101,3*103 Pa), en intgrant les corrections lies la concentration relle doxygne et le taux dhumidit. -Unit de volume Les concentrations prcises dans larrt prfectoral sont exprimes en Nm (normal mtre cube). Pour certains appareils, la conversion m Nm est ncessaire :

C N (TN , PN ) = C (T , P)Avec : CN TN PN C T P

T * PN TN * P

concentration dans les conditions normales de temprature et de pression (en mg/Nm) temprature normale (273 K) pression normale (101,3*103 Pa) concentration (mg/Nm) temprature en K pression en Pa

-Correction en humidit La concentration corrige pour se rapporter aux conditions dfinies par larrt (concentrations exprime sur gaz sec) peut tre calcule ainsi :

CS =CS CH E

100 CH 100 E

concentration dans le gaz sec (mg/Nm) concentration sur le gaz humide (mg/Nm) teneur volumique en vapeur deau dans le gaz (%)


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CONVERSION DES UNITES (SUITE) :-Correction en oxygne La valeur en O2 corrige pour se rapporter aux conditions dfinies par larrt (11% doxygne sur gaz sec) peut tre calcule ainsi :

21 O2 REF CCOR = C MES 21 O2 MES Avec CMES CCOR O2REF concentration mesure concentration corrige teneur doxygne prcise par larrt

O2MES teneur en oxygne des gaz mesurs -Conversion des ppm Le terme ppm signifie partie par million. 1 ppm molaire correspond une concentration dune mole de polluant pour un million (106) mol de gaz. Cette concentration est mesure aux Conditions Normales de Temprature et de Pression.

C m = Cv *Avec Cm Cv VN pression) M Concentration en polluant en mg/Nm

M VN

Concentration en polluant en ppm molaire Volume molaire dun gaz parfait (22,4 l/mol aux conditions normales de temprature et de

Masse molaire en gramme par mol du polluant


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2. MONOXYDE DE CARBONE (CO)CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES ET THERMIQUES :Caractristiques physico-chimiques [6] [1]: -Le monoxyde de carbone est gazeux temprature et pression ambiante. -Il est incolore, inodore, inflammable. -Temprature de fusion : -Temprature d'bullition : - Densit du liquide (par rapport leau) : -Densit du gaz (par rapport lair) : -Solubilit dans leau -Limite infrieure dexplosivit : -Limite suprieure dexplosivit : -207 C - 191C 0,814 -195C 0,968 25C 23ml/l 20C 12,5 % volumique 74 % volumique

Caractristiques thermiques : -Temprature dauto-inflammation : 600 700C -Le CO est stable des tempratures infrieures 300/400C, -En prsence d'air, il se combine l'oxygne pour aboutir la formation de CO2. La raction est exothermique [6] :

CO +

1 O2 CO 2 2

+283 kJ par mole de carbone

SOURCES DE FORMATION :Au cours de la combustion, le monoxyde de carbone peut tre form partir de la fraction carbone issue de la destruction thermique du dchet, ou partir dun produit de combustion intermdiaire. La teneur moyenne en carbone des dchets mnagers est estime 34,9% de matire sche, selon une campagne de mesure MODECOM (Mthode de Caractrisation des Ordures Mnagres) pilote par lAssociation des Maires de France (AMF), la Fdration Nationale des Activits de la Dpollution et de l'Environnement (FNADE) et Eco-Emballages parue en 2009. [83]. Selon les Meilleures Techniques Disponibles (MTD), la quantit de carbone contenue dans les dchets mnagers en Allemagne oscille entre 15 et 40% [7].


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MECANISME DE FORMATION DU CO :Le monoxyde de carbone est produit par la combustion incomplte des dchets solides ou liquides. Si la combustion est effectue avec une quantit d'air suffisante, le carbone ragit en quasi-totalit avec l'oxygne de l'air pour une temprature des gaz infrieure 1 500 C [7]. La combustion du carbone donne lieu aux ractions suivantes [7] : C + O2 C + 1/2 O2 CO + 1/2O2 CO2 + 393 kJ/mol de C (k1) CO + 110 kJ/mol de C (k2) CO2 + 283 kJ/mol de C (k3)

On a k1> k2 et k3 relativement leve, donc avec un excs d'air suffisant et des tempratures de l'ordre de 1000C, le CO est totalement transform en CO2. La combustion incomplte peut tre due [7] : - une disponibilit insuffisante de l'oxygne (mauvaises conditions de mlange dans la chambre de combustion); - une temprature insuffisante provoque par un excs d'air trop important (cool combustion) et/ou par une variation de la charge calorifique.

REGLEMENTATION-Valeurs limites dmissions : Installations de combustion co-incinrant des dchets dangereux, non dangereux et dchets dactivit de soins : (Directive europenne N 2000/76/CE du 4 dcembre 2000 et Arrts franais du 20 septembre 2002) Valeurs de concentration en CO ne pas dpasser lors de la combustion : -50 mg/Nm3 -150 mg/Nm3 (moyenne journalire). (pour au moins 95% des mesures sur 10 minutes) ou

-100 mg/Nm3 (pour toutes les mesures correspondant des valeurs moyennes calcules sur une demiheure au cours dune priode de 24h). -Pour les installations lit fluidis, larrt prfectoral peut fixer une limite diffrente qui ne pourra dpasser 100 mg/m en moyenne horaire. Les rejets de CO ne sont pas soumis la taxe parafiscale (dcret franais n95515 du 3 mai 1995). Air des lieux de travail : En France, la valeur limite dexposition professionnelle sur 8 heures (valeur admise) est de 55mg/m (50 ppm). Cette substance est classe R1 ( substance que lon sait tre toxique pour la reproduction ). [2]


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REGLEMENTATION (SUITE)Air ambiant : LArticle R221-1 du Code de l'Environnement fixe la valeur limite pour la protection de la sant humaine 10 mg/m3 pour le maximum journalier de la moyenne glissante sur 8 heures.

Les recommandations de l'OMS en terme de concentrations en CO ne pas dpasser (valeurs guides) sont les suivantes [3] [4] (2006) : . 100 mg/m3 pour une dure d'exposition de 15 minutes, . 60 mg/m pour une dure d'exposition de 30 minutes, . 30 mg/m pour une dure d'exposition de 1 heure, . 10 mg/m3 pour une dure d'exposition de 8 heures. Le niveau standard tabli pour la qualit de l'air ambiant par l'Agence de la Protection de l'Environnement des Etats Unis (EPA) est le suivant [5] : .40 mg/m3 pour une dure d'exposition de 1 heure, .10 mg/m3 pour une dure d'exposition de 8 heures. Seuils de toxicit aige : Les seuils deffets irrversibles et ltaux sont les suivants :Dure d'exposition Concentration en ppm Effets irrversibles Effets ltaux 1% en minutes 10 2600 7000 20 1800 5000 30 1500 4200 60 800 3200 120 400 2300

Tableau 1 : Seuils deffets irrversibles et ltaux du CO -Ces effets ltaux correspondent la survenue du dcs chez la plupart des individus, -Les effets irrversibles correspondent la persistance dune atteinte lsionnelle ou fonctionnelle lie une exposition -Les effets rversibles correspondent un retour ltat de sant antrieur laccident aprs repos.

GAMME DE CONCENTRATIONS EMISES :En sortie de foyer du four dune usine dincinration des dchets mnagers les teneurs en CO peuvent varier de 5 50 mg/Nm3 [6]. Pour les usines dincinration de dchets dangereux, les teneurs sont infrieures 30 mg/Nm3. [7].


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EFFETS SUR LENVIRONNEMENT ET LA SANTE :Effets sur lhomme [6] : Chez les tres vivants, le monoxyde de carbone form lors de la combustion des composs carbons est absorb par les poumons. Entre 80 et 90% du monoxyde de carbone absorb est fix sur lhmoglobine (laffinit de celle-ci pour le CO est 200 fois suprieure celle de loxygne), pour former la carboxyhmoglobine (HbCO). La prsence de monoxyde de carbone va diminuer la libration de loxygne par lhmoglobine vers les tissus, provoquant un dfaut doxygne dans lorganisme. Aprs larrt de lexposition, le taux de carboxyhmoglobine dans le sang diminue avec une dure de demie vie de 3 5 heures. Le CO est limin essentiellement par ventilation pulmonaire. Effets du CO en fonction de la concentration [8] :Concentration (% de carboxyhmoglobine dans le sang) 0,3 - 0,5 5 - 10 10 - 20 20-30 30-40 40-50 50-60 > 66 concentration dans l'air en mg/m 230 460 658 - 800 1370 1820 3650 7300 22800

Effets probables Niveau normal chez une population non expose, aucun effet attendu Diminution de la capacit effectuer un effort physique intense, possibilit d'effets neurocomportementaux Maux de tte lgers, troubles visuels, fatigue, vertiges Maux de tte svres, nauses, tachycardie Maux de tte svres, nauses, vomissements, faiblesse musculaire, confusion Syncope, coma, convulsions Coma, dpression cardiaque et respiratoire parfois fatales Mort Effets probables Maux de tte 2 3 heures aprs l'exposition Maux de tte et nauses 1 3 heures aprs l'exposition Maux de tte et nauses 1 heure aprs l'exposition Danger immdiat pour la vie et la sant Maux de tte et nauses, vertiges en 20 minutes, coma et risque de mort 2 heures aprs l'exposition Maux de tte et nauses, vertiges en 5 minutes, coma et risque de mort en 30 minutes Maux de tte et nauses, vertiges en 1 2 minutes, coma et risque de mort en 15 minutes Coma et mort en 4 minutes

Tableau 2 : Effets du CO en fonction de la concentration Effets sur le milieu [9] : -Le CO a une dure de vie dans latmosphre de 2 mois. [3] -Si le monoxyde de carbone est un gaz effet de serre ayant un pouvoir de rchauffement global assez faible, il ragit, dans latmosphre, avec les radicaux OH, rduisant leur prsence. Or, ces radicaux ont tendance diminuer la dure de vie de certains gaz haut pouvoir de rchauffement, comme le mthane (pouvoir de rchauffement global de 23 par rapport au CO2). Le monoxyde de carbone provoque aussi laugmentation de la quantit dozone dans latmosphre. -Pour la faune, les effets sont identiques ceux subis par lhomme. On note galement une baisse des naissances [9].


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EMISSIONS DANS L'ATMOSPHERE :Emissions :

[10]

-Dans le monde, les missions d'origine anthropique sont estimes entre 400 et 1 600 millions de tonnes par an. -Emissions en France:

.1980 .1990 .2000 .2006

15,3Mt 11,1Mt 7,1Mt 5,2 Mt

-Rpartition en 2006 :

des

missions

dorigine

anthropique

par

secteur

d'activit

en

France

-Rsidentiel -Mtallurgie des mtaux ferreux -Voitures particulires essence -Autres sources de lagriculture -Transport fluvial -Vhicules utilitaires essence -2 roues -Poids lourds diesel -Vhicules diesel lgers -Minraux non mtalliques, matriaux de construction -Chimie

33 % 29 % 14.6 % 6,3 % 2,6 % 2,6 % 2,1 % 1,8 % 1,2 % 0,8 % 0,7 %

En 2006, les missions de monoxyde de carbone dues lincinration ont t de 8049 tonnes [11].


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3. DIOXYDE DE CARBONE (CO2)CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES ET THERMIQUES :Caractristiques physico-chimiques [12] : Le dioxyde de carbone est gazeux temprature et pression ambiante. Il est prsent dans latmosphre ltat naturel (concentration de 0,03 0,06% en volume). -Il est incolore, inodore saveur piquante. -Temprature de fusion : -Temprature de sublimation : -Densit du gaz : -Solubilit dans leau -Masse molaire : -Tension de vapeur - 56,6 C 526 kPa - 78,5 C 1,53 (plus lourd que lair) 88ml/L 20C, formation dacide carbonique (H2CO3) 44,01 g/mol 5860 kPa 21C

En atmosphre sche, il nattaque pas les mtaux et les alliages. En revanche, il devient corrosif pour la plupart des mtaux en prsence dhumidit (sauf pour certains matriaux comme les aciers inoxydables types 316, 309, 310). A haute temprature, le CO2 oxyde le molybdne, le tungstne, le fer, les aciers et alliages base de nickel. Caractristiques thermiques : Le CO2 est un compos ininflammable et stable, qui ne se dissocie qu trs haute temprature (1000 2000C).

SOURCES DE FORMATION :En incinration entirement oxydante les constituants principaux des gaz brls sont : la vapeur deau, lazote, le dioxyde de carbone et loxygne. Le dioxyde de carbone est obtenu par loxydation thermique du carbone contenu dans les dchets. La teneur moyenne en carbone organique des dchets mnagers est estime 34,9% de matire sche, selon la campagne de mesure MODECOM publie en 2009. [83] Selon les MTD, la quantit de carbone contenue dans les dchets mnagers en Allemagne oscille entre 15 et 40% [7].

MECANISME DE FORMATION DU CO2 :Le dioxyde de carbone est produit par la combustion complte des dchets solides ou liquides. Si la combustion est effectue avec une quantit d'air suffisante, le carbone ragit en quasi-totalit avec l'oxygne de l'air pour une temprature des gaz infrieure 1 500 C [6]. La combustion du carbone donne lieu aux ractions suivantes [6] : C + O2 C + 1/2 O2 CO2 + 393 kJ/mol de C (k1) CO + 110 kJ/mol de C (k2)

Avec k1> k2 Pour un excs d'air suffisant et des tempratures de l'ordre de 1000C, la combustion du carbone se fait principalement selon la premire raction.


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REGLEMENTATION :-Valeurs limites dmissions Il nexiste pas de quotas de CO2 concernant les missions des installations dincinration de dchets dangereux ou mnagers (Dcret n 2007-286 du 2 mars 2007). En 2003, la France a pris lengagement Facteur 4 devant la Communaut Internationale. Lobjectif est de diviser par un facteur 4 les missions nationales de gaz effet de serre du niveau de 1990 d'ici 2050 . Cet objectif a t valid par le Grenelle de l'environnement en 2007 en France. -Air des lieux de travail En France, la valeur limite dexposition professionnelle sur 8 heures (valeur indicative) est de 9000 mg/m3 (5000 ppm). [2]

GAMME DE CONCENTRATIONS EMISES :Les productions de CO2 varient selon les sources : lADEME [13] annonce des missions comprises entre 250 et 400 kg de CO2 par tonne de dchets mnagers et assimils incinrs alors que le CNIID [14] estime que l'incinration d'une tonne de dchets produit une tonne de CO2. Les MTD (meilleures techniques disponibles) estiment les missions entre 0,7 et 1,7 tonnes de CO2 par tonne de dchets. 33 50% du carbone consomm est dorigine fossile (dorigine non organique). [7] Avant traitement, la concentration de CO2 dans les fumes varie de 5 et 10 % pour les installations dincinration de dchets urbains et 5 8% pour les installations dincinration de dchets dangereux. [7]

EFFETS SUR LENVIRONNEMENT ET LA SANTE :Effets sur l'homme [12] : -Compte tenu de ses caractristiques, la principale voie dabsorption du CO2 est linhalation, il est diffus par le sang tous les organes. -Toxicit aigu : Le CO2 est un gaz asphyxiant qui peut entraner la mort forte concentration :

Concentration Effets dans l'air du CO2 2% augmentation de l'amplitude respiratoire 4% acclration de la frquence respiratoire maux de tte, sensation de vertiges, augmentation de la frquence 5% cardiaque troubles visuels, tremblements, hypersudation, hypertension artrielle et 10% perte de connaissance chez certains sujets au bout de 10 minutes 20% dpression respiratoire, convulsion, coma et mort.Tableau 3 : Toxicit aige du CO2 sur lhomme en fonction de la concentration Chez les sujets asthmatiques, lexposition une concentration suprieure 2% peut entraner une crise dasthme. Le contact avec de la neige carbonique (CO2 trs basse temprature) peut provoquer des brlures.


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EFFETS SUR LENVIRONNEMENT ET LA SANTE (SUITE):Toxicit chronique :Concentration dans l'air du CO2 1% 2% 3% 4% 20% Effets hyperventilation des sujets (augmentation de la pression partielle de CO2 dans le sang) phnomnes prcdents accentus et faible diminution du pH forte hyperventilation, baisse du pH artriel (acidose respiratoire) maux de tte, fatigue gnralise, augmentation du nombre de globules rouges dans le sang dpression respiratoire, convulsion, coma et mort.

Tableau 4 : Toxicit chronique du CO2 sur lhomme en fonction de la concentration Aucun effet cancrigne, reprotoxique ou mutagne na t montr ce jour concernant lexposition au CO2. Effets sur le milieu [15] : Les consquences des missions de CO2 sont multiples et controverses. Laugmentation de la concentration en CO2 de latmosphre entrane une srie de phnomnes, et en particulier laugmentation des effets de serre, avec toutes les consquences connues (augmentation des tempratures, augmentation du niveau de la mer de 18 59 cm). Le phnomne dacidification des ocans par absorption du CO2 est une autre consquence proccupante du CO2 sur lenvironnement (notamment pour les rcifs coralliens et la faune-flore aquatique associe) en modifiant la composition chimique des ocans.

EMISSIONS DANS L'ATMOSPHERE :

[16]

Emissions : Dans le monde, les missions de dioxyde de carbone anthropique sont estimes en 2005 plus de 27000 Millions de tonnes par an. [17] -Emissions en France : .1960 .1980 .1990 .2000 .2006 269 Mt 438 Mt 344 Mt 338 Mt 321 Mt


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EMISSIONS DANS L'ATMOSPHERE (SUITE) :-Rpartition en 2006: des missions dorigine anthropique par secteur d'activit en France

-Rsidentiel -Vhicules lgers diesel -Poids lourds diesel -Production dlectricit -Tertiaire, commercial et institutionnel - Vhicules lgers essence -Minraux non mtalliques, matriaux de construction -Mtallurgie des mtaux ferreux -Chimie -Raffinage de ptrole -Agro-alimentaire -Autres sources de lagriculture -Chauffage urbain -Autres secteurs de la transformation dnergie -Papier, carton -Biens dquipement et matriels de transpo

Documents

Les polluants et les techniques d'épuration des fumées