Auteur / Autrice : | Christophe Amiel |
Direction : | Michel Roustan, Alain Héduit |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie des procédés de lenvironnement |
Date : | Soutenance en 2002 |
Etablissement(s) : | Toulouse, INSA |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
L'objectif du travail présenté était de mettre au point une méthode de mesure du transfert d'oxygène dans les lits fixes immergés, mettre en évidence et interpréter les facteurs régissant l'évolution du transfert d'oxygène dans ces réacteurs. La première partie est consacrée à l'étude de l'effet du régime de la réaction d'oxydation du sulfite de sodium, selon la concentration de sulfite de sodium et de cobalt, sur le transfert d'oxygène en colonne à bulles. La comparaison des 3 méthodes de mesure du transfert d'oxygène en eau claire a permis de retenir la méthode du bilan gazeux en présence d'un excès de sulfite de sodium sans ajout de cobalt. Dans un deuxième temps, la méthode du bilan gazeux en l'absence de cobalt a été adaptée au cas de la mesure du transfert d'oxygène en colonne à lit fixe immergé. Elle nécessite la mise en oeuvre d'un fort excès de sulfite de sodium pour maintenir la concentration en oxygène dissous nulle sur toute la hauteur du lit fixe. Les rendements d'oxygénation étaient obtenus pour une conductivité élevée ([Chi] > 2000 [micro]S. Cm1̃), l'influence de la conductivité sur le transfert d'oxygène a été précisée d'abord en colonne à bulles puis en colonne à lit fixe immergé. L'augmentation de la conductivité favorise le transfert d'oxygène en colonne à bulles mais également en colonne à lit fixe immergé. Une relation de correction de type exponentielle a d'ailleurs été définie dans les deux cas pour ramener le rendement d'oxygénation à des valeurs de conductivité plus faibles : ROs(2000)=ROs([Chi])x1/exp([Eta]([Chi]-2000)) avec [Eta] = 7,7x105̃ - 8,6x105̃ en colonne à bulles et [Eta] = 8,1x105̃ en colonne à lit fixe. L'étude de l'influence des vitesses liquide et gazeuse sur le transfert d'oxygène a ensuite montré que le rendement d'oxygénation est une fonction puissance décroissante de la vitesse de gaz en colonne à lit fixe immergé. L'influence de la vitesse liquide restait négligeable dans les conditions expérimentales. A une conductivité de 2000 [micro]S. Cm1̃, le rendement d'oxygénation standard diminue de 35,0 à 15,0 % par mètre de matériau lorsque la vitesse de gaz augmente de 2,0 à 18,0 Nm. H1̃. Enfin une étude de faisabilité de la détermination du transfert d'oxygène en biofiltre réel en fonctionnement a été réalisée par la méthode du bilan gazeux. Elle a mis en évidence des difficultés de mesure de la concentration en oxygène dissous au sein du matériau ainsi qu'une hétérogénéité de la concentration en oxygène dissous sur la hauteur du lit fixe rendant l'exploitation des données délicates. Néanmoins, un ordre de grandeur du rendement d'oxygénation a pu être établi. Les résultats de rendement d'oxygénation exprimés dans les conditions standard pour deux vitesses de gaz étudiées (8,8 et 13,0 Nm. H 1) ont montré des performances d'oxygénation respectivement de 11,1 et 7,5 % par mètre de matériau. En eau claire sur pilote, le rendement d'oxygénation était de 15,0 % par mètre de matériau pour une conductivité de 2000 [micro]S. Cm1̃ et une vitesse de gaz de 13,0 Nm. H 1.