Traitement des boues par friture : des mécanismes physiques à l'éco-conception d'un procédé

par Carlos-Alberto Peregrina-Cambero

Thèse de doctorat en Sciences de l'environnement industriel et urbain

Sous la direction de Didier Lecomte.

Soutenue en 2005

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    Le procédé de séchage par friture consiste à mettre en contact une phase solide humide divisée (la boue d'épuration) et une phase liquide non miscible (une huile alimentaire usagée), chauffée entre 120 et 180°C, pour obtenir un solide granulaire stable, hygiénisé et valorisable notamment comme combustible. Une étude expérimentale à l'échelle du laboratoire a permis d'identifier les différents mécanismes de transfert de chaleur et de masse mis en jeu lors de l'opération de friture de boue et d'optimiser les paramètres opératoires. Aux temps courts, les phénomènes limitants sont d'origine thermique. Aux temps longs, la limitation des transferts provient du transport d'huile au sein de la matrice poreuse puis du transfert de matière en phase vapeur. Une Analyse de Cycle de Vie (ACV) a été mise en œuvre pour évaluer les performances environnementales d'une filière thermique " séchage + incinération " de valorisation des boues. Le scénario de référence fait appel à un séchage par contact avec agitation tandis que le scénario alternatif prévoit un séchage par friture. Parmi les quatre catégories d'impact retenues, le séchage par friture s'avère extrêmement performant en terme de consommation des ressources non renouvelables et d'impact sur le changement climatique. Enfin, la simulation d'un procédé continu, fonctionnant sur la base d'une production d'une tonne par heure de boues auto-combustibles, avec différents systèmes de récupération de l'énergie contenue dans les buées a été réalisée à l'aide d'un logiciel du commerce. Ce dimensionnement a servi de base à une évaluation économique des coûts d'investissement et de fonctionnement de l'installation.

  • Titre traduit

    = Fry-drying of sewage sludge : from the physical mechanisms to the process eco-design


  • Résumé

    Fry-drying of sewage sludge consists in bringing into contact the wet solid with a heated oil (120°C <T oil <180°C) by immersing the sewage sludge into a deep-fat frying bath. At the end, a stable derived fuel is obtained, which is a granular solid composed of the dried indigenous sewage solid and the impregnated oil. Experimental procedure was developed at laboratory scale to elucidate the different heat and mass transfer mechanisms that take place during the process and, determine the operating conditions where the fry-drying is feasible. For the first instant, the operation is limited by heat transfer, whereas mass transport associated to the oil uptake and vapor removal are the mechanisms that control the end of the process. A life cycle (LCA) assessment was carried out to analytically compare the environmental performance on the disposal of sewage sludge by incineration between a conventional drying process and the new proposed fry-drying. Among the selected impact categories, fry-drying has shown a good performance in abiotic depletion of resources and climate change. Finally, three different continuous process flowsheets for fry-drying sewage sludge on an industrial scale were simulated using a commercial software. The main difference consisted in the systems used to manage the exhaust vapors in each fry-drying process. Results were then compared with available data concerning the current thermal dryers for sewage sludge. On the basis of this study, it was observed that fry-drying offers a smaller fixed capital cost per unit of processed dry solids than current sewage sludge thermal dryers. Equivalent direct manufacturing costs were found for conventional and fry-drying processes.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (184 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 175-184

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  • Bibliothèque : Ecole des Mines d'Albi. Centre de documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : E120-PER
  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2979)
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