Caractérisation des rejets gaz-solide d'un procédé de gazéification de biomassses complexes appliqué au traitement des boues de station d'épuration

• Auteur / Autrice : Ana Belén Hernandez
• Direction : Nicolas Roche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 07/03/2012
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Roche, Perrine Chaurand, Jean-Henry Ferrasse
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Marias, Ange Nzihou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Boues d'épuration

Biomasse -- Gazéification

Pollution

Traitement thermique

Déchets

Mots clés libres

Déchet

Traitement thermique

Pollution

Boue

Gazéification

Waste

Thermal treatment

Pollution

Sludge

Gasification

Résumé

Ce travail porte sur l'étude des potentiels du procédé de gazéification thermique (conversion en gaz combustible de la matière organique et du carbone fixe) pour associer traitement et valorisation (matière et énergie) durable des boues de station d'épuration. De ce procédé, il émane des rejets polluants (conséquences de la composition des boues, notamment des teneurs en métaux et azote). Dans un premier temps, la distribution des métaux entre les phases (solide et gaz) est examinée, en fonction des conditions opératoires du procédé. La localisation (phases porteuses), la spéciation et la mobilité des métaux retenus dans le solide obtenu sont aussi étudiées, afin de déterminer les risques environnementaux qu'il entraîne. Le suivi de la production de composés azotés et soufrés montre ensuite que température et atmosphère sont les paramètres opératoires clé. Grâce à cela, un procédé bi-étagé en température, avec un premier étage de dépollution et un deuxième étage de production de gaz combustibles est proposé. Enfin, la base d'un modèle théorique portant sur l'hydrodynamique et la cinétique dans un réacteur de gazéification à lit fluidisé est proposée.

This work focuses on the potential of thermal gasification process (organic matter and fixed carbon conversion to combustible gases) to combine sustainable sewage sludge treatment and valorization (matter and energy). Some pollutants are produced by this process (as a consequence of the sewage sludge composition, mainly metal and nitrogen's content). Firstly, the influence of operating conditions on metal's distribution among the phases (solid and gas) is investigated. The localization (bearing phases), speciation and mobility of metals retained in the produced solid are also analyzed, aiming to determine the environmental risks which they involve. Next, produced nitrogen and sulfur compounds are followed, showing that temperature and treatment atmosphere are the main parameters. Those findings allowed us to propose à two-thermal-stage process, the first stage aiming to get rid of pollutants in the solid and the second one aiming to produce combustible gases. Finally, a theoretical model basis concerning hydrodynamics and kinetics in a fluidized bed is proposed.