Etude de la congélation comme technique de traitement des eaux : applications spécifiques

par Adrian Rodriguez Garcia

Thèse de doctorat en Génie des procédés de l'environnement

Sous la direction de Yves Aurelle.

Soutenue en 2004

à Toulouse, INSA .

mots clés

• Eaux usées -- Épuration
• Pétrole -- Industrie et commerce
• Eau salée -- Dessalement
• Polluants de l'eau
• Congélation

Résumé

Le travail présenté dans ce mémoire est relatif au traitement des eaux résiduaires par congélation. L'objectif de cette étude est de proposer un nouveau procédé de traitement d'eaux résiduaires simple et adapté à tous les types d'effluents. La première partie de ce travail concerne le développement du nouveau procédé de traitement. Une méthodologie de traitement basée sur le principe de la congélation a été étudiée et optimisée. Elle repose sur le fait que lorsque l'on congèle une solution aqueuse, les cristaux de glace formés sont constitués d'eau pure et le soluté ou polluant se concentre dans la phase liquide résiduelle. Les produits de la séparation par congélation sont donc, une phase solide de glace pure, recyclable suivant sa pureté et une phase liquide concentrée qui peut être soit incinérée soit réutilisée suivant sa composition. Les résultats obtenus ont montré que la méthode proposée est parfaitement adaptée à l'élimination des polluants solubles et insolubles et qu'elle permet d'obtenir des efficacités d'épuration très élevées, supérieures dans la plupart des cas à 80%. La deuxième partie du travail a permis de montrer l'intérêt de ce nouveau procédé de traitement dans le dessalement de l'eau de mer, ainsi que dans le traitement d'eaux résiduaires industrielles complexes, notamment de l'industrie pétrolière et de l'industrie textile. La méthode proposée présente les avantages de s'affranchir des diverses compositions des eaux résiduaires et de s'inscrire dans la logique de traitement des effluents de ces industries. De même, des essais terrain dans une Station de Sport d'Hiver ont montré l'intérêt du froid naturel pour épurer par congélation des eaux résiduaires urbaines avec de rendements très élevés supérieures à 80%. La dernière partie de cette étude a permis de simuler l'emploi du procédé de cristallisation continu Bremband en vue d'une application industrielle du procédé de traitement d'eaux résiduaires par congélation en utilisant le froid naturel comme source d'énergie

Titre traduit

Study of freezing as a new technique of water treatment : specific applications

Résumé

This manuscript is about the wastewater treatment by freezing. This study aims to propose a new process of wastewater treatment, which is simple and adapted to all effluent types. The first part of this research concerns the development of the new process of treatment. A treatment method based on the principle of freezing has been studied and optimized. This method is based on the fact that when an aqueous solution is frozen, the formed ice crystals consist of pure water and the pollutant concentrates in the residual liquid phase. The products of separation by freezing are thus, a solid phase of pure ice, which can be recycled according to its purity and a concentrated liquid phase which can either be incinerated or re-used according to its composition. Results show that the proposed method is perfectly adapted to the elimination of the soluble and insoluble pollutants. It also allows obtaining very high efficiencies of purification, most of the cases higher than 80%. The second part of the study shows the interest of this new treatment process in seawater desalination, as well as in the treatment of complex industrial wastewater, particularly of oil industry and textile industry. The proposed treatment method presents advantages of being an applicable process in a general way to the diverse wastewater types. In addition, it can be easily adapted in the logic of treatment of these industries. In the same way, some ground tests in a winter sports resort showed the interest of the natural cold to purify urban wastewater by freezing with very high efficiencies, higher than 80%. The last part of this research made it possible to simulate the use of the continuous crystallization Bremband process for an industrial application of the freezing process in wastewater treatment by using the natural cold like a source of energy