Préparation des boues

80

81

souhaitée est ensuite injectée en un temps court (<10 s tout e ai te a t l’agitatio . Le volume injecté correspond à 10 % du volume de oue à flo ule . L’agitatio est e suite maintenue constante pendant 5 minutes de façon à assurer une bonne mise en contact du floculant avec la boue. Une phase sous agitation lente à 30 tr/min pendant 15 minutes est ensuite réalisée afi d’assu e l’ag gation avant que n’i te vie e la phase de d a tatio sa s agitation pendant 30 minutes.

Jus u’à u e e tai e o e t atio e floculant, une seule phase subsiste. La distribution granulométrique et les caractéristiques rhéologiques sont déterminées directement sur cette phase. Le potentiel zêta est quant à lui mesuré après une filtration de ce mélange en utilisant des filtres en cellulose. Au-delà de la concentration limite en floculant, le mélange se sépare en deux phases visibles (la boue floculée et le surnageant). Le surnageant est alors séparé de la boue floculée par drainage. Une mesure du potentiel zêta s’effe tue sur le surnageant et la distribution granulométrique ainsi que les caractéristiques viscoélastiques sont déterminées sur la boue floculée. Des essais ont démontré que la filtration du surnageant par les filtres ne modifie pas la valeur du potentiel zêta. Toutes ces mesures sont réalisées dans les 24 h qui suive t le p l ve e t de la oue e statio d’ pu atio .

3.3. Centrifugation

La centrifugation a été réalisée sur deux centrifugeuses de laboratoire (Centrifuges sigma 3-16 et sigma 2K15). Les échantillons de boues ont été conditionnés dans des tubes à centrifuge de 50 ml

Figure 2 : Protocole de floculation sur jar test des deux oues de statio d’ pu atio . 0

50 100 150 200 250

0 10 20 30 40 50 60

Vitesse d'agitation (tr/min)

Temps (min) Injection du floculant

Analyse du mélange

82

et des vitesses de 3400 g et 10 000 g ont été utilisées pendant différentes durées (15 min à 3 h) afi d’o te i des o e t atio s fi ales e ati es s hes su u e la ge ga e.

3.4. Séchage

3.4.1. Dispositif expérimental

Le dispositif expérimental est un séchoir discontinu (Figure 3 et Figure 4). Ce dispositif a été mis au point et utilisé lors de précédents travaux de thèse au centre RAPSODEE sur le séchage de

oues de statio d’ pu atio [5-7].

Il est o stitu d’u e cuve en Téflon® haute de 200 mm, de diamètre intérieur 200 mm et de diamètre extérieur 230 mm. Cette cuve est vissée sur une plaque en inox de 10 d’ paisseu et 230 mm de diamètre, qui représente la paroi chaude du séchoir. La plaque en inox repose sur une plaque en cuivre de 10 d’ paisseu . Cette pla ue e uiv e est pos e su deu pla ues, entre lesquelles sont insérées les résistances électriques. Les résistances se présentent sous la forme de bâtonnets cylindriques (de diamètre 6,4 mm et de longueur 90 mm), chaque bâtonnet dissipant 250 W. La puissance totale installée est de 2500 W, soit une densité de flux de 8104 W.m^-2. La plaque inférieure est en inox pour limiter les pertes thermiques vers l’e t ieu . Elle repose en outre sur un support isolant de 250 m d’ paisseu . L’e se le des plaques est fixé sur une plaque rectangulaire en aluminium solidaire de la boucle de séchage dans laquelle la maquette est insérée.

Figure 3 : Photographie du sécheur discontinu [7].

83

Figure 4 : Rep se tatio du dispositif exp i e tal et photog aphie du o ile d’agitatio [8].

U apot talli ue ta he ajout à la ou le s pa e la uve de l’e t ieu . U e pla ue e plexiglas, intégrée à la partie supérieure du capot, pe et de visualise l’i t ieu de la uve. La

ou le de s hage pe et de o t ôle la te p atu e, la atu e de l’a ia e gazeuse et sa vitesse d’ oule e t.

U oteu as h o e e t aî e e otatio le dispositif d’agitatio . Le glage des vitesses se fait pa l’i te diai e d’u va iateu de f ue es qui permet de régler la vitesse avec une précision de 0,1 tr.min^-1. Associé au moteur, un couple- t e pe et d’e egist e les efforts a i ues essai es pou ai te i u e vitesse d’agitatio constante au cours des essais. La gamme de fonctionnement de cet appareil est comprise entre 0 et 50 N.m avec une précision de 0,1 N.m. Le o ile d’agitatio , ep se t su la Figure 4, est composé de trois couteaux granulateurs en acier inoxydable de 20 mm de large, 190 mm de long, 3 d’ paisseu et inclinés à 4 °. Ils so t fi s su l’a e d’agitatio pa des agues de o tage à vis, avec un écart vertical de 25 mm et un écart angulaire de 60°. Deux émotteurs, tiges métalliques de 6 mm de diamètre, vissés sur la cuve en Téflon® et disposés à mi-hauteur entre chaque couteau, traversent diamétralement la cuve.

84 3.4.2. Conditions opératoires

Les conditions opératoires retenues pour les expériences de séchage sont : - vitesse de la vapeu d’eau su hauff e v=0,3 m.s^-1,

- vitesse d’agitatio N=40 tr.min^-1, - température de la plaque Tp=160 °C, - température de la vapeur Tv= 130 °C, - masse de boue introduite M=2,7 kg.

3.4.3. Traitement des données

Le débit évaporatoire ̇ , qui permet ensuite de déduire l’ volutio de la siccité du produit au cours du séchage, est calculé à partir d’u e thode développée au laboratoire RAPSODEE [7,9], selo l’Equation 3 :

̇

( ) ̇

Equation 3

Le flux convectif est d duit du oeffi ie t d’ ha ge the i ue et de la diff e e de te p atu e e t e la vapeu d’eau et le p oduit ( ) durant le séchage moyennant la connaissance de la surface d’ ha ge e t e la vapeu et le p oduit Séchange. Le flux conductif est pris en compte, à partir de la mesure de puissance électrique en prenant en compte le flux dû aux pertes avec le milieu ambiant ( ). Il est ainsi possible de connaître la perte de masse instantanée en connaissant le flux de chaleur cédé au produit et l’e p essio de la haleu de d so ptio e fo tio de la si it

Pou valide la thode de al ul, des ha tillo s o t t p lev s lo s d’u e e p ie e.

Comme le montre la Figure 5, le calcul permet une représentation acceptable de l’ volutio de la siccité pendant le séchage.

85

Figure 5 : Siccités mesurée et calculée à partir de la mesure de puissance électrique en fonction du temps de séchage pour la boue non-digérée.