Modélisation des écoulements de fluides et des transferts de chaleur au sein des déchets ménagers : application à la réinjection de lixiviat dans un centre de stockage

• Auteur / Autrice : Christophe Aran
• Direction : Georges Bacon, Didier Houi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides. Science de la Terre et de l'environnement
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lixiviation

Thermométrie

Humidité -- Mesure

Transfert de masse

Transfert de chaleur

Déchets

Résumé

La modélisation des écoulements de fluides et des transferts de chaleur au sein des déchets ménagers vise d'une part à contrôler et maîtriser les effluents liquides (lixiviat) et gazeux (biogaz) issus de la biodégradation et susceptibles de polluer l'environnement, d'autre part à accélérer les temps de stabilisation des décharges estimés actuellement à une trentaine d'années. La première partie de l'étude a consisté à instrumenter un centre de stockage de la région parisienne dans lequel des sondes de température et d'humidité ont été implantées. L'acquisition des données est entièrement automatisée et la gestion peut être réalisée à distance par liaison modem. Ceci permet de suivre le comportement thermo hydrique du site pendant son exploitation et d'acquérir une banque de données qui servira à la validation d'un modèle de prédiction des champs de température, d'humidité et de pression dans un casier de déchets. L'analyse des résultats permet de dégager des évolutions thermiques et hydriques caractéristiques des casiers de déchets ménagers et met notamment en évidence l'existence de zones dans lesquelles l'activité biologique est fortement ralentie en raison d'une insuffisance d'humidité. La réinjection de lixiviat apparaît dans ce cas comme un moyen judicieux pour relancer les processus de dégradation, la production de biogaz et de ce fait accélérer les temps de stabilisation. La seconde partie de ces travaux présente le modèle mathématique de description des phénomènes physiques élaboré à partir des équations de conservation de la masse et de l'énergie écrite pour chaque constituant (solide, liquide, biogaz, vapeur) en considérant les déchets comme un milieu poreux réactif. Un modèle de production de biogaz dépendant à la fois de la nature des déchets, de la température et de l'humidité est proposé. Une analyse fine de chaque paramètre physico chimique est également effectuée. Enfin, à partir de ce modèle, des simulations de gestion de site sont réalisées : avec ou sans réinjection, réinjection ponctuelle ou distribuée. Les résultats sont analysés pour dégager une proposition de scénario optimum de réinjection, tant sur un plan technique que sur un plan quantitatif (débits).