Couplage de caractérisations mécanique et physico-chimique en vue d’analyser les limites de la déshydratation des boues résiduaires urbaines

par Mickaël Raynaud

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Jean Vaxelaire.

Soutenue en 2010

à Pau .


  • Résumé

    Dans le contexte social, économique et environnemental actuel, la gestion des boues résiduaires, dont la production ne fait que croître, est une préoccupation majeure. La réduction de leur volume par une amélioration de leur déshydratation mécanique est un moyen intéressant de réduire leur coût d'élimination. Classiquement, la recherche d'une optimisation de la déshydratation des boues résiduaires est abordée par le développement des procédés mécaniques ou encore par la mise au point de conditionnement physico-chimiques de plus en plus performants. Cependant, avant tout, il semble opportun de mieux connaître le matériau, ses spécificités et les raisons intrinsèques pour lesquelles il demeure difficile à déshydrater. Dans cet objectif, par une approche expérimentale, nous avons souligné les principaux paramètres mécaniques et physico-chimiques des boues qui limitent leur aptitude à être déshydratée mécaniquement. Des expériences de déshydratation en Cellule de Filtration-Compression ont d'abord été menées en modifiant les paramètres de fonctionnement opératoires, notamment la pression appliquée, afin de rechercher les conditions expérimentales favorables à une amélioration de la déshydratation des boues. A travers cette étude, nous avons également démontré l'existence d'une fine couche de gâteau de boue compacte et assez peu perméable et d'effets de relaxation du matériau, induit en partie par des phénomènes osmotiques, qui semblent largement s'opposer à la compression et limitent ainsi l'aptitude de la boue à être déshydratée. Dans un second temps, l'étude de l'association d'une caractérisation physico-chimique des boues à des essais de déshydratation a permis la mise en évidence du rôle majeur des EPS mais également des propriétés de surface des flocs sur la structure des boues et par conséquent sur leur aptitude à être déshydratées.

  • Titre traduit

    Coupling mechanical and physico-chemical characterisations to analyse the limits of sewage sludge dewatering.


  • Résumé

    According to the current social economical and environmental context, sewage sludge production is increasing and their management is of major concern. The improvement of the mechanical devices used to achieve the volume reduction of this waste is a significant step to reduce the cost of treatment. The development of mechanical processes and the adjustment of the sludge physico-chemical conditioning are usually studied to optimise sludge dewatering. However, it is necessary to well describe specificities and intrinsic factors of this material to highlight the reason why it is hard to dewater. To reach this goal, an experimental approach have been set up to study the main mechanical and physico-chemical parameters of sludge and point out their impact on the ability of the sludge to be dewatered. Dewatering experiments were carried out in a Filtration-Compression Cell by varying operating parameters such as the applied pressure. Suitable operating conditions were determined in order to improve sludge dewatering, namely during the expression stage. Through this study, the development of a dense and low permeable layer of cake at the interface cake/filter medium was underlined. Relaxation phenomena, induced in part by osmotic effects, also seem to resist against compression and to limit sludge dewaterability. Secondly, the major role of EPS and surface flocs properties on sludge structure during dewatering were highlighted by combining physico-chemical characterisation of sludge with dewatering tests. The final aim of this research is to optimise the mechanism and the design of mechanical dewatering processes.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (210 p.)
  • Annexes : Bibliographie en fin de chapitres

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