Décontamination métallique, conservation des propriétés fertilisantes et conditionnement des boues d'épuration municipales par couplage des ultrasons au procédé METIX-AC
Institution:
ChambéryDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The objective of this research was to investigate in a laboratory scale the performance of an ultrasonication process in combination with the METIX-AC chemical technology, for metal removal and conditioning of sewage sludge with preservation of the fertilizing properties. The first step consisted in ultrasonic characterization in water. The measurement of the formation of nitrite and nitrate ions by UV spectrophotometry was demonstrated to be as reliable as a potassium iodide dosimeter. Similar sonochemical efficiencies resulted from a 3-time increase of reactor diameter to power density ratio at a constant emitting surface. This conclusion that had economic consequence was confirmed when effective consumed electric power was substituted to acoustic power. In these conditions, sonochemical efficiency decreased when water height increased (29-348 mm) at 371 and 504 kHz whereas the effect was not significant at 22 kHz. The effect of frequency on the distribution of acoustic yield was supposed. During a second step, the METIX-AC-US coupled process was applied to sludge enriched with Cu and Zn. Solubilization yields were similar (180-5600 kJ. Kg-1tds) to lower (70000 kJ. Kg-1tds) for Cu and similar for Zn in relation with METIX-AC process when dry matter content was 0. 4 and 2. 1%. The treatment cost was similar to METIX-AC and limiting values for landspreading were simultanously respected at 190 kJ. Kg-1tds at 504 kHz. The preservation of fertilizing properties and the quality of conditioning was similar to lower with METIX-AC-US with a 2,1% dry matter content. The effects of frequency and specific acoustic energy on speciation, as well as floc properties, were considered.
Abstract FR:
La présente recherche à l'échelle laboratoire porte sur le couplage du procédé chimique METIX-AC aux ultrasons (METIX-AC-US) pour la décontamination métallique, la conservation des propriétés fertilisantes et le conditionnement de boues d'épuration municipales. Dans une première étape de caractérisation en eau, il est montré que le suivi par spectrophotométrie UV des ions NO2- et NO3- formés est aussi fiable que la dosimétrie à l'iodure de potassium. Des efficacités sonochimiques similaires résultent de l'élévation d'un facteur de trois du rapport diamètre du réacteur/puissance acoustique volumique à surface émettrice constante. Cette conclusion d'intérêt économique est confirmée lorsque la puissance électrique effectivement consommée est prise en compte au lieu de la puissance acoustique. L'efficacité sonochimique décroît alors lorsque la hauteur d'eau (29-348 mm) augmente à 371 et 504 kHz alors que l'effet est non significatif à 22 kHz. L'effet de la fréquence sur la répartition du champ acoustique est supposé. Dans une deuxième étape, le procédé METIX-AC-US est appliqué aux boues dopées en Cu et Zn. À des teneurs en matière sèche (ST) de 0,4 et 2,1%, la décontamination est similaire (180-5600 kJ. Kg-1bs) à moindre (70000 kJ. Kg-1bs) pour Cu et similaire pour Zn par rapport au procédé METIX-AC. Pour un coût similaire à METIX-AC, le seuil réglementaire pour l'épandage n'est respecté qu'à 190 kJ. Kg-1bs à 504 kHz. La conservation des propriétés fertilisantes et la qualité du conditionnement est similaire à moindre en METIX-AC-US (ST=2,1%). Les effets de la fréquence et de l'énergie spécifique acoustique sur la spéciation, ainsi que les propriétés des flocs, sont étudiés.