Innovative combination of electrical ans physico chemical treatments aimed at improving mechanical dewatering of suspensions or sludges of industrial and urban origins

Combinaison innovante de traitements électriques et physico-chimiques pour améliorer la déshydratation mécanique de suspensions et boues d'origines industrielles et urbaines

• Auteur / Autrice : Morgane Citeau
• Direction : Olivier Larue, Eugène Vorobiev
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés industriels et développement durable
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrochimie

Électrolyse

Électro-osmose

Eau -- Épuration -- Biofiltration

Eau -- Épuration -- Filtration

Biofiltres

Filtres

Boues de forage

Boues d'épuration -- Digestion

Boues d'épuration

Mots clés libres

Filtre-presse

Déshydratation mécanique

Déshydratation électro-osmotique

Électrofiltration

Conditionnement chimique

Deo

Résumé

La déshydratation électro-osmotique (DEO) de boues d’épuration biologique agro-industrielle et urbaine et l’électrofiltration de boues de forage ont été étudiées dans une cellule de filtration simulant un filtre-presse industriel. Ce travail de thèse s’est focalisé sur l’influence du conditionnement chimique sur les performances des procédés, sur l’étude de plusieurs configurations des équipements et sur l’optimisation des conditions opératoires. L’influence du pH, de la salinité et du conditionnement chimique sur la DEO de la boue d’épuration agro-industrielle a été étudiée. Ce travail a montré un impact important de la concentration en électrolytes sur le procédé et notamment qu’une forte salinité est préjudiciable à la DEO. Les ions hydroniums et hydroxydes produits aux électrodes modifient le déroulement du procédé de DEO. L’ajout de polymères coagulant/floculant n’a pas un effet significatif sur la DEO aux concentrations généralement utilisées dans les unités d’épuration biologique. Une étude paramétrique a été réalisée pour optimiser le procédé de déshydratation électroosmotique des boues d’épuration biologique. Ainsi, les travaux ont comparé diverses configurations de la cellule filtration (un ou deux côtés drainants, le matériau d’électrode, l’épaisseur initiale du gâteau, et le positionnement de la toile filtrante). Les paramètres opératoires suivants ont été testés: la pression de compression, la puissance électrique, le régime électrique, et le moment d’application du courant. L’électrofiltration de boues de forage à 40 A/m², a permis d’accélérer par 4,0-4,6 fois la vitesse de filtration sans champ électrique avec 0,05-0,13 kWh/kg eau extrait supplémentaire. Ce travail présente notamment un dispositif d’électrofiltation équipé d’un système de recirculation de l’eau permettant d’éviter la contamination du gâteau de filtration par les produits d’électrolyse de l’eau.

Pressurized electro-osmotic dewatering (PEOD) of three sewage sludges and electrofiltration of waste drilling mud were studied with a laboratory chamber simulating closely an industrial filter-press. This work focuses on the influence of conditioning on the electro-dewatering, the comparison between different cell configurations and the process parameters optimization. The influence of pH, salt and polyelectrolytes on the electro-osmotic dewatering of agroindustrial sludge was studied. It was shown the strong impact of the electrolyte concentration on the process and notably that a high salt concentration is detrimental to the electrodewatering. The electrolytic hydroxide and hydronium ions formed at the electrodes change the course of the electro-dewatering. The addition of polymeric coagulants or flocculants has not significant influence on the PEOD of the sludge for the concentrations usually employed in sewage plants. A laboratory parametric study was also carried out in order to optimize the electro-osmotic dewatering. Various cell configurations (with one or two drainage sides, electrode material, initial cake thickness, and electrode/filter cloth position) were compared. The following process parameters were also studied: mechanical pressure, power supply, electrical mode, and timing of current application. The electrofiltration of waste drilling mud at 40 A/m² accelerated by 4. 0-4. 6 times the filtration rate without electric field with 0. 05-0. 13 kWh/kg supplementary removed water. The use of a laboratory cell able to remove electrolysis products generated at the electrodes allows maintaining a constant pH in the filter cake during the electrofiltration.