Caractérisation rhéologique de boues de stations d'épuration : influence de caractéristiques physico-chimiques et de la procédure
Institution:
Aix-Marseille 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Activated sludge suspensions used in biological wastewater treatment are non Newtonian fluids. At the moment there is no available accurate modelling of the flow properties of these suspensions, so that models for the operation of Waste Water Treatment Plants (WWTP) consider flows of water. As a consequence, different equipments (such as aeration systems) are oversizde to account for the gap in behaviour between water and real sludge, leading to additional operating costs. The aim of this study is to determine the influence of some key parameters on the rheological properties of WWTP sludge. Tested parameters are the Total Solid Suspension concentration (TSS) (in the range 15 to 63 g/L) ; the experimental measurement protocol ; in particular the geometry of measuring systems (Couette cylinders (CC) ot Helical Ribbon Impeller (HRI) ; the sample's preshear ; and the content in Extracellular Polymeric Substances (EPS) of sludge flocs. . . .
Abstract FR:
Les suspensions de boues activées utilisées pour le traitement biologique des eaux usées dans de nombreuses stations d'épuration (STEP) sont des fluides non newtoniens. En l'absence de modélisation satisfaisante des propriétés d'écoulement de ces suspensions, les modèles actuels de fonctionnement des STEP tournent avec de l'eau. Divers appareillages (systèmes d'aération. . . ) sont donc surdimensionnés pour tenir compte de l'écart en comportement des boues réelles, ce qui engendre des surcoûts importants. Cette étude vise à déterminer l'influence d'un certain nombre de apramètres clés sur les propriétés rhéologiques de suspensions de boues de STEP. Les paramètres testés sont la concentration de matières en suspensions (MES) (gamme 15 à 63 g/L), le protocole de mesure expérimental ; notamment géométrie de mesure (cylindres de couettes (CC) ou ruban hélicoidal (RH) et précisaillement de l'échantillon ; et la teneur en polymères exocellulaires (PEC) des flocs de boue. Les résultats montrent que les MES influent fortement sur la rhéologie des boues de STEP en augmentant à la fois leur viscoplasticité et leur rhéofluidifiance. Une augmentation des PEC par ailleiurs induit également une augmentation du seuil de contrainte du matériau sans pour autant influer notablement sur la théofluidifiance. En ce qui concerne l'influence du précisaillement, il permet de mettre en évidence la thixotropie des boues étudiées. Quant à la comparaison des géométries CC et RH, cette étude montre clairement que la géométrie CC n'est pas pertinente pour caractériser des suspensions de boues de STEP.