Contibution à la mise en place d'un co-gazéifieur pilote de mélanges boues de station d'épuration - déchet en lit fluidisé bouillonnant

Contribution to the implementation of a bubbling fluidised bed co-gasifier for wastewater sludge - waste blends

• Auteur / Autrice : Salah Akkache
• Direction : Nicolas Roche, Jean-Henry Ferrasse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 06/07/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Centre : Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (Aix-en-Provence ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Procédés Propres (M2P2) (Marseille, Aix-en-Provence)
• Partenaire(s) de recherche : technopôle : Technopôle de l’environnement Arbois-Méditerranée
• Jury : Président / Présidente : Ange Nzihou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Franck Gélix, Gabriel Teixeira
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ange Nzihou, Frédéric Marias

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eaux usées -- Stations de traitement

Eaux usées -- Épuration -- Procédé des boues activées

Boues d'épuration

Mots clés libres

Boues de station d’épuration

Déchets

Co-Gazéification

Dimensionnement

Lit fluidisé bouillonnant

Mélanges de particules dissimilaires

Ségrégation

Classification de Geldart

Wastewater sludge

Waste

Co-Gasification

Deseign

Bubbling fluidized bed

Dissimilar blends

Segregation

Geldart classification

Résumé

Les boues de stations d’épurations sont un combustible difficile à valoriser par voie thermochimique à cause des fortes teneurs en eau, en azote et en fraction minérale. La co-gazéification avec d’autres gisements pourrait apporter une solution à ces contraintes. Afin d’étudier la faisabilité de ce procédé, un pilote industriel de de co-gazéification en lit fluidisé bouillonnant est conçu.Six co-combustibles potentiels ont été présélectionnés, à partir d’un large panel de gisements issus de la région PACA. La démarche expérimentale de ce travail concerne trois volets principaux qui consistent à :I. Etudier la faisabilité technique de co-gazéification à l’échelle laboratoire en vue de déterminer quel co-combustible est apte à compenser les faiblesses que présentent les boues.II. Contribuer à la définition des conditions opératoires de co-gazéification en lit fluidisé bouillonnant.III. Etudier le comportement en fluidisation des gisements sélectionné dans une maquette à température ambiante en mélange avec du sable.Les résultats indiquent que les tous les gisements retenus sont apte à être valorisés par co-gazéification. L’aptitude à la fluidisation des combustibles seuls est médiocre, l’utilisation de sable permet de l’améliorer. Un critère prédictif de la capacité maximale des lits fluidisés à contenir des déchets a été développé, une corrélation prédictive de la vitesse minimale de fluidisation de mélanges dissimilaires est également proposée. La teneur en combustible ne doit pas excéder les 10% en masse pour garantir une fluidisation correcte. Une vitesse de trois fois la vitesse minimale de fluidisation de l’inerte est la limite basse qui garantit un bon mélange.

The wastewater sludge composition (moisture, nitrogen and mineral matter content) leads to difficulties in disposal by thermochemical way. Co-gasification with other feedstock can improve the quality of the raw fuel gasification. In order to study the technical feasibility of wastewater sludge with other feedstock co-gasification, an industrial pilot scale bubbling fluidised bed co-gasifier is designed.Six potential co-feedstocks were preselected on technical and economic criteria, from a wide range of fields from the PACA region. The experimental approach of this work involves three main steps which are:I. The technical feasibility of co-gasification at laboratory scale, in order to identify which feedstock is able to compensate the sludge weaknesses.II. Identification of co-gasification conditions in fluidised bedIII. Cold fluidization ability study of the different feedstock blended with sand.The results indicate that all feedstock are recoverable through gasification. The fluidization ability of the fuel alone was poor, the blinding with sand improve it. A prediction criteria for the maximum capacity of fluidised bed of sand to improve the fluidization ability of waste is developed. A new correlation for minimum fluidization velocity is introduced. To obtain a correct fluidization the fuel concentration should be fixed below 10% by weight. The fluidization velocity should be fixed above three times sand minimum fluidization velocity to obtain a mixed bed.