Evaluation des performances d'un aérateur a jet vertical pour l'oxygénation des boues activées : Hydrodynamique et transfert de matière

= Evaluation of the efficiency of a gas-liquid contactor for the oxygenation of activated sludge : hydrodynamic and mass transfer

• Auteur / Autrice : Firas Almoustafa
• Direction : Belkacem Benadda
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science de l'environnement industriel et urbain
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGCIE - Laboratoire de Génie Civil et d' Ingénierie Environnementale, EA 4126 (Villeurbanne, Rhône2007-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eaux usées -- Épuration

Boues d'épuration

Hydrodynamique

Résumé

Ce travail concerne l‘étude d‘un réacteur gaz-liquide à jet vertical descendant, appartenant à la catégorie des colonnes à bulles et fonctionnant à co-courant. Le but est de l‘utiliser comme aérateur des boues de station d‘épuration. L‘étude concerne la détermination de son efficacité en transfert d‘oxygène par mesure du coefficient volumétrique de transfert de matière kLa en eau claire comme en présence de boues. En eau claire, ce paramètre a été déterminé par trois méthodes différentes, à savoir la méthode du gazing out, l‘absorption gaz-liquide avec réaction chimique et la méthode des bilans gazeux. Quant aux boues activées, les valeurs de kLa sont obtenues par deux méthodes : la réoxygénation des boues et la méthode au peroxyde d‘hydrogène. Les valeurs obtenues en eau claire sont comparées à celles obtenues en présence de boues ce qui permet de déterminer le facteur (rapport de kLa boue/kLa eau claire). Au préalable les rétentions gazeuses et la puissance dissipée ont été déterminées et les écoulements caractérisés. Enfin l‘Apport Spécifique Brut (ASB: quantité d‘oxygène transférée sur la quantité d‘énergie dépensée) est comparé à celui obtenu dans d‘autres réacteurs susceptibles d‘assurer l‘aération d‘un liquide. Les résultats obtenus montrent que le réacteur à jet est parmi les aérateurs les plus performants.

The aim of this work is to investigate a co-current air-liquid downward flow bubble column with air entrainment by liquid injection nozzle in order to use it as an aerator in activated sludge treatment plants. The study concerns the determination of oxygen transfer efficiency by measuring the mass transfer coefficient kLa both in clean water and in activated sludge. In clean water, this parameter is determined by three methods: Gassing out method, absorption with chemical reaction and off gas method. In activated sludge medium, kLa values are measured by two methods: sludge reoxygenation and hydrogen-peroxide method. The values of kLa obtained in clean water are compared to those of the obtained in sludge, enabling to assess the factor (ratio of oxygen transfer coefficient sludge/clean water). Previously the determination of gas hold-ups, power dissipated and characterization of fluids flow were carried out. Finally the oxygen transfer efficiency (OE) is determined and compared to those obtained in other reactors able to aerate the liquids. The obtained results show that our reactor is among the most performed ones.