Dégradation et valorisation d’effluents aqueux par oxydation en voie humide

par Sébastien Lefèvre

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Olivier Boutin et de Jean-Henry Ferrasse.

Soutenue en 2010

à Aix-Marseille 3 .

  • Titre traduit

    Degradation and valorisation of aqueous wastes by wet air oxidation


  • Résumé

    Les méthodes d’épuration utilisées pour traiter les effluents urbains ou industriels font intervenir des procédés biologiques ou des traitements physico-chimiques. Le procédé d’oxydation en voie humide (OVH) consiste à réaliser une oxydation poussée de la fraction organique d’un effluent contenant une forte concentration de matière organique peu ou non biodégradable, en la mettant en contact avec un oxydant sous une pression de 0,5 à 20 MPa et une température de 100 à 320°C. Une étude thermodynamique et cinétique de la dégradation du phénol a été menée afin de développer un procédé OVH non catalysé dans des conditions de température et de pression élevées. Des mesures d’équilibre de phases ont ainsi été effectuées sur des systèmes binaires et ternaires pour choisir un modèle thermodynamique de représentation des équilibres liquide-gaz au sein du réacteur et une étude cinétique a été menée pour déterminer les paramètres cinétiques de la réaction d’oxydation du phénol. La concentration initiale en phénol et l’excès d’oxygène ont été choisis de façon à être représentatifs d’un effluent réel et permettre une éventuelle extrapolation à l’échelle industrielle. Pour étudier le procédé OVH d’un point de vue énergétique, une méthode d’optimisation basée sur le couplage de la simulation de procédé et des plans numériques a également été développée. Cette méthode permet d’évaluer différentes configurations du procédé en les comparant au travers de paramètres énergétiques et du rendement matière.


  • Résumé

    Wastewater treatment processes are biological or physico-chemical. Wet Air Oxidation (WAO) process is dedicated to treat wastewater, especially when it contains high chemical oxygen demand. It consists to oxidize the organic fraction of an effluent containing a strong concentration of organic matter little or not biodegradable by putting in contact an oxidizer with the liquid effluent. The WAO process works in sub-critical conditions: pressure of 0,5 to 20 MPa and temperature of 100 to 320°C. A study of thermodynamics and kinetics of the degradation of the phenol was led to develop a process in high conditions of temperature and pressure. The experimental work consists in measurements of dew points on different binary and ternary systems to select a thermodynamic model that represents liquid-gas equilibrium in the reactor, and a kinetic study to determine the kinetic parameters of phenol oxidation. The initial concentration in phenol and the oxygen excess were chosen to be representative of a real effluent and allow a possible extrapolation at the industrial scale. To study WAO process from an energetic point of view, an optimisation method based on the coupling of process simulation and numerical design has been developed. This method allows estimating various configurations of the process by comparing them through energy parameters and degradation yields.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (274 p .)
  • Annexes : Bibliogr. p. 213-232

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  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille (Marseille. Saint-Jérôme). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 200072252
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