Contribution a l'etude du traitement des eaux par congelation : potentialites et applications

• Auteur / Autrice : Olivier Lorain
• Direction : Yves Aurelle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristallisation

Eaux usées -- Épuration

Mots clés libres

Pollution

Résumé

Dans cette etude le traitement des eaux est envisage par congelation. En effet, lorsque l'on congele progressivement une eau polluee seules les molecules d'eau participent a l'elaboration des cristaux de glace, les polluants restent dans la phase liquide et se concentrent. Il existe a l'heure actuelle tres peu d'utilisations de la congelation dans le traitement des eaux. Les objectifs de cette etude sont donc a la fois de repondre a des questions basiques comme les performances a attendre de la technique de separation par congelation et egalement de montrer une faisabilite industrielle en mettant en evidence les parametres cles de dimensionnement d'une unite de traitement d'eau par congelation. Des tests de faisabilite de separation par congelation ont ete effectues sur un panel representatif d'eaux a traiter a l'aide d'une manipulation simple de laboratoire. Dans la plupart des cas et notamment pour le traitement des polluants solubles, une efficacite de separation de 100% est obtenue. A partir de ces resultats, la construction d'une unite pilote produisant 250 kg de glace par jour a ete realisee. L'idee innovante developpee dans cette etude est d'utiliser un tambour rotatif refrigere partiellement immerge dans la solution a traiter. La couche de glace epuree se forme sur la surface externe du tambour dans la partie immergee et est ensuite decollee par un racleur dans la partie non immergee puis evacuee du systeme. L'etude sur ce pilote a mis en evidence les contraintes genie des procedes a resoudre en vue d'un passage a l'echelle industrielle. Ensuite, une etude fondamentale sur une manipulation de type tambour vertical tournant dans un ecoulement canonique de type couette a permis de mettre en evidence l'importance du transfert de matiere et du transfert de chaleur dans les phenomenes de separation par congelation. Enfin, une transposition a l'echelle industrielle est proposee. Le dispositif retenu est un tambour rotatif totalement immerge dans l'eau a traiter et releve sequentiellement pour le raclage. Le dimensionnement complet de cette installation est propose a savoir les calculs de la productivite, du cout de fonctionnement et de l'efficacite de separation.