PTC Systems
Plateforme technologique
ACTIPOLISH®
STEP — ANALYSE TECHNICO-ÉCONOMIQUE
Consommations de réactifs — Coûts
matières — Essais industriels — Critères économiques
DOSSIER
STEP — PAGE 03
Objet de l'analyse
La désodorisation des stations d'épuration
représente un poste technique et économique
important.
La consommation de réactifs dépend principalement
du débit gazeux, de la concentration des
polluants et de la durée de fonctionnement.
Cette étude présente les références technico-économiques
des formulations ACTIPOL® et BIOPOL®, ainsi
que les résultats d'essais industriels et
des estimations de coûts matières.
1. Les enjeux économiques de la désodorisation
Les stations d'épuration doivent assurer
une maîtrise durable des émissions odorantes,
tout en limitant les coûts d'investissement,
d'exploitation et de maintenance.
Les charges d'exploitation peuvent comprendre
les consommations de réactifs, l'énergie électrique,
les opérations de maintenance, les analyses
et la gestion des effluents secondaires.
L'évaluation économique d'une technologie
ne peut donc se limiter au seul prix du produit
utilisé.
2. Paramètres déterminant le coût d'un traitement
| Paramètre |
Influence économique |
| Débit gazeux |
Détermine le volume de gaz à traiter. |
| Concentration en polluants |
Détermine la masse de polluants à
transformer. |
| Durée de fonctionnement |
Détermine la charge totale reçue. |
| Nature des polluants |
Influence la consommation stœchiométrique
de réactif. |
| Concentration du réactif |
Détermine la quantité de solution
commerciale nécessaire. |
| Prix matières |
Détermine le coût direct du réactif. |
| Configuration de l'installation |
Influence l'énergie, la maintenance
et les investissements. |
3. Formulations de référence ACTIPOL® et
BIOPOL®
Les évaluations présentées ci-dessous reposent
sur deux formulations de référence de la plateforme
ACTIPOLISH®.
| Paramètre |
ACTIPOL® |
BIOPOL® |
| Nature |
Formulation alcaline |
Formulation carbonatée |
| Concentration en actif |
21,2 % |
5 % |
| pH indicatif |
Environ 13 |
10 à 10,5 |
| Coût matières de référence |
0,53 €/kg |
0,14 €/kg |
| Application privilégiée |
Émissions soufrées et désodorisation
ciblée |
Gaz riches en CO2, notamment biogaz |
Les prix indiqués correspondent
aux coûts matières de référence des formulations.
Ils ne comprennent pas les frais d'exploitation,
de transport, de maintenance ou d'investissement.
4. Consommation de matière active
Les consommations théoriques dépendent de
la nature du composé soufré à transformer.
| Polluant |
Matière active pure nécessaire |
| 1 kg d'H2S |
6,853 kg |
| 1 kg d'éthylmercaptan |
1,880 kg |
Ces valeurs constituent les références stœchiométriques
utilisées pour les estimations de consommation.
Les consommations réelles doivent être confirmées
en fonction des conditions de fonctionnement
de chaque installation.
5. Coût matières pour le traitement de l'H2S
Pour une masse de référence de 1 kg d'H2S,
les besoins en formulations sont les suivants.
| Paramètre |
ACTIPOL® 21,2 % |
BIOPOL® 5 % |
| Polluant traité |
1 kg d'H2S |
1 kg d'H2S |
| Quantité de formulation |
32,33 kg |
137,06 kg |
| Prix matières |
0,53 €/kg |
0,14 €/kg |
| Coût matières |
17,13 € |
19,19 € |
La différence de coût matières entre les
deux formulations reste relativement limitée
pour une même masse d'H2S.
Le choix industriel dépend toutefois de
la composition globale du gaz et des conditions
d'utilisation.
6. Coût matières pour le traitement des
mercaptans
L'éthylmercaptan constitue un exemple de
référence pour l'évaluation du traitement
des composés soufrés organiques.
| Paramètre |
ACTIPOL® 21,2 % |
BIOPOL® 5 % |
| Polluant traité |
1 kg d'éthylmercaptan |
1 kg d'éthylmercaptan |
| Quantité de formulation |
8,87 kg |
37,60 kg |
| Prix matières |
0,53 €/kg |
0,14 €/kg |
| Coût matières |
4,70 € |
5,26 € |
Ces résultats montrent l'influence de la
nature du polluant sur le coût de transformation
chimique.
7. Tableau comparatif des coûts matières
| Polluant traité |
ACTIPOL® 21,2 % |
BIOPOL® 5 % |
| 1 kg d'H2S |
17,13 € |
19,19 € |
| 1 kg d'éthylmercaptan |
4,70 € |
5,26 € |
Ce tableau porte exclusivement sur les coûts
de matières des formulations.
Il ne représente pas le coût global d'une
installation industrielle de désodorisation.
8. Référence industrielle : ouvrages couverts
d'une STEP
Un essai industriel a été réalisé dans une
importante station d'épuration française sur
des émissions gazeuses contenant simultanément
de l'H2S et du méthylmercaptan.
| Paramètre |
Valeur |
| Débit gazeux |
1 000 m3/h |
| H2S à l'entrée |
35 mg/m3 |
| Méthylmercaptan à l'entrée |
4 mg/m3 |
| Durée |
48 heures |
| ACTIPOL® consommé |
56,5 kg |
| Coût matières |
29,95 € |
| Résultat analytique |
H2S et méthylmercaptan sous
les limites de détection |
Les contrôles ont été réalisés par chromatographie
en phase gazeuse.
L'essai a montré l'absence de détection
des deux polluants recherchés en sortie, dans
les conditions expérimentales étudiées.
9. Coût matières rapporté au volume traité
Le débit de 1 000 m3/h pendant 48 heures
correspond à un volume total de 48 000 m3
de gaz traité.
| Indicateur |
Résultat |
| Volume total traité |
48 000 m3 |
| Coût matières total |
29,95 € |
| Coût matières par 1 000 m3 |
Environ 0,62 € |
| Coût matières par m3 |
Environ 0,00062 € |
Interprétation
Ce résultat correspond à une référence
expérimentale précise.
Il ne doit pas être considéré comme un
tarif universel applicable à toutes les
STEP.
Les coûts évoluent notamment avec les
charges polluantes et les conditions d'exploitation.
10. Référence industrielle : déshydratation
des boues
Un second essai a concerné le traitement
de gaz issus d'une installation de déshydratation
des boues.
La concentration en H2S était sensiblement
plus élevée que lors du premier essai.
| Paramètre |
Valeur |
| Débit gazeux |
1 000 m3/h |
| H2S à l'entrée |
275 mg/m3 |
| Durée |
15 heures |
| Volume total traité |
15 000 m3 |
| Masse totale d'H2S |
4,125 kg |
| ACTIPOL® théorique à 21,2 % |
133,36 kg |
| Coût matières théorique |
70,68 € |
| Résultat analytique |
H2S non détecté en sortie |
La quantité d'ACTIPOL® et le coût matières
indiqués ici sont des valeurs théoriques calculées
à partir de la charge d'H2S.
Ils ne constituent pas une mesure directe
de consommation pendant l'essai.
11. Comparaison des deux références industrielles
| Paramètre |
Ouvrages couverts |
Déshydratation des boues |
| Débit gazeux |
1 000 m3/h |
1 000 m3/h |
| H2S à l'entrée |
35 mg/m3 |
275 mg/m3 |
| Autre polluant |
Méthylmercaptan : 4 mg/m3 |
Non précisé |
| Durée |
48 h |
15 h |
| ACTIPOL® |
56,5 kg mesurés |
133,36 kg théoriques |
| Coût matières |
29,95 € |
70,68 € théoriques |
| Résultat |
Polluants recherchés sous les limites
de détection |
H2S non détecté en sortie |
Ces deux essais illustrent des situations
de charge polluante différentes.
La distinction entre consommation mesurée
et estimation théorique est essentielle pour
l'interprétation économique.
12. Influence de la concentration d'H2S
sur le coût matières
Pour illustrer l'influence de la charge
polluante, le tableau suivant présente des
estimations théoriques pour un débit constant
de 1 000 m3/h.
| H2S à l'entrée |
ACTIPOL® 21,2 % |
BIOPOL® 5 % |
| 10 mg/m3 |
0,17 €/h |
0,19 €/h |
| 35 mg/m3 |
0,60 €/h |
0,67 €/h |
| 100 mg/m3 |
1,71 €/h |
1,92 €/h |
| 275 mg/m3 |
4,71 €/h |
5,28 €/h |
| 500 mg/m3 |
8,57 €/h |
9,60 €/h |
| 1 000 mg/m3 |
17,13 €/h |
19,19 €/h |
Estimations fondées sur les
coûts matières de référence et sur la consommation
stœchiométrique d'H2S. Les autres polluants,
les pertes éventuelles et les frais d'exploitation
ne sont pas inclus.
13. Recirculation et consommation de réactif
Dans une installation de lavage gaz-liquide,
il est important de distinguer le débit de
recirculation de la solution et sa consommation
chimique réelle.
Le liquide peut circuler plusieurs fois
dans la colonne de traitement.
La consommation de formulation dépend principalement
de la quantité de polluants transformés et
des conditions d'exploitation.
Distinction fondamentale
Le débit de recirculation d'une colonne
ne correspond pas au débit de consommation
du réactif.
Cette distinction est essentielle pour
établir un bilan économique correct.
14. Les autres coûts d'exploitation
Le coût matières constitue un indicateur
utile, mais il ne représente qu'une partie
des dépenses de fonctionnement.
| Poste |
Éléments à considérer |
| Énergie électrique |
Ventilation, pompes de recirculation,
instrumentation. |
| Maintenance |
Pompes, garnissages, organes de distribution,
capteurs. |
| Analyses |
Contrôle des polluants à l'entrée
et à la sortie. |
| Réactifs |
Consommation des formulations et éventuels
auxiliaires. |
| Gestion des liquides |
Traitement des jus modifiés et compatibilité
avec la filière aval. |
| Main-d'œuvre |
Surveillance, contrôle et interventions. |
Ces postes doivent être intégrés à l'analyse
des dépenses d'exploitation, ou OPEX.
15. Intégration dans les installations existantes
L'utilisation d'une installation de lavage
existante peut constituer une possibilité
d'optimisation économique.
Une telle adaptation doit néanmoins faire
l'objet d'une étude de compatibilité technique.
Les matériaux, les pompes, les débits, le
garnissage et les systèmes de régulation doivent
être vérifiés.
Lorsque des modifications sont nécessaires,
leur coût doit être intégré aux investissements,
ou CAPEX.
16. Gestion économique des effluents liquides
Le traitement des polluants dans la phase
gazeuse conduit à la formation de produits
réactionnels dans le liquide.
Les travaux de PTC Systems ont confirmé
la biodégradation des produits réactionnels
étudiés, sans formation de nouveaux polluants
dans les conditions des observations rapportées.
La possibilité d'orienter les jus modifiés
vers une filière biologique doit être évaluée
en fonction de leur composition.
Un traitement complémentaire par POA
SYSTEM, procédé d'oxydation avancée
original et breveté développé par PTC Systems,
peut également être étudié.
Le coût de ces opérations doit être pris
en compte dans le bilan global.
17. Comparaison économique des technologies
Une comparaison pertinente entre technologies
de désodorisation doit porter sur un même
cas industriel.
Les performances, les débits, les concentrations
et les exigences de rejet doivent être comparables.
| Technologie |
Principaux postes économiques |
| Charbon actif |
Investissement, remplacement ou régénération
du média, pertes de charge. |
| Biofiltration |
Surface, ventilation, entretien du
support, contrôle biologique. |
| Filtre biologique percolateur |
Recirculation, énergie, maintenance,
contrôle du milieu biologique. |
| Lavage chimique conventionnel |
Réactifs, énergie, maintenance, effluents
liquides. |
| ACTIPOLISH® |
Formulation réactive, énergie,
maintenance, gestion des jus modifiés. |
Le coût global doit être établi sur la durée
de vie de l'installation.
Les données présentées dans cette page constituent
des références pour engager cette analyse.
18. Conclusion générale
L'analyse technico-économique
de la désodorisation des STEP doit associer
les performances de traitement et l'ensemble
des coûts industriels.
Les formulations ACTIPOL® et BIOPOL® présentent
des consommations de référence définies
pour les polluants soufrés étudiés.
Les essais réalisés dans une importante
station d'épuration française ont montré
des résultats analytiques favorables sur
des émissions de compositions différentes.
Le coût matières mesuré lors de l'essai
sur ouvrages couverts a été d'environ 30
euros pour 48 000 m3 de gaz traité.
Les estimations théoriques présentées
pour d'autres concentrations permettent
d'évaluer l'influence de la charge polluante.
ACTIPOLISH® constitue ainsi une
technologie à examiner dans les études de
désodorisation des stations d'épuration,
sur la base d'essais représentatifs et d'une
comparaison économique complète.
PTC Systems — ACTIPOLISH®
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