Etude d'un chenal d'oxydation par des approches globales et locales : hydrodynamique et transfert de matiere

par SANDRA SIMON

Thèse de doctorat en Energétique et dynamique des fluides

Sous la direction de Michel Roustan.

Soutenue en 2000

à Toulouse, INSA .

mots clés

• Hydrodynamique -- Modèles mathématiques
• Transfert de masse
• Écoulement polyphasique
• Eaux usées -- Épuration -- Procédé des boues activées
• Interfaces gaz-liquide
• Eaux usées -- Épuration -- Traitement biologique
• Eau -- Épuration -- Élimination des composés organiques
• Simulation par ordinateur
• Traitement d'images
• Modélisation tridimensionnelle
• Eau

Résumé

Cette etude concerne un chenal d'oxydation ou les fonctions de brassage et d'aeration sont dissociees. L'objectif est double : predire l'hydrodynamique de la phase liquide et comprendre l'impact de l'hydrodynamique sur le transfert de matiere. Pour repondre a ces objectifs, une approche experimentale et une approche theorique sont developpees. Experimentalement, on met en evidence l'obtention d'un nombre de pompage plus eleve en chenal qu'en cuve agitee. La vitesse de circulation est determinee pour deux configurations originales du systeme d'agitation. La caracterisation de la dispersion gaz-liquide, dont l'originalite repose sur la mesure de la retention gazeuse, montre l'effet preponderant de la retention gazeuse sur l'augmentation de l'aire interfaciale et du coefficient de transfert par la suppression des spiral flows en presence d'une vitesse horizontale du liquide. Un modele filaire, base sur les equations de conservation de masse et de quantite de mouvement et developpe pour tout type de systeme d'agitation et de bassins, permet de predire la vitesse de circulation dans des conditions d'utilisations courantes. La mecanique des fluides numeriques s'interesse aux conditions aux limites et a la modelisation de l'agitateur. En systeme gaz-liquide, l'outil numerique confirme les resultats experimentaux par l'analyse du taux de presence et la suppression des spiral flows. La modelisation realise permet d'utiliser cet outil pour une future optimisation du procede.

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