Couplage de caractérisations mécanique et physico-chimique en vue d'analyser les limites de la déshydratation des boues résiduaires urbaines

[Departement_IRSTEA]Ecotechnologies [TR1_IRSTEA]INSPIRE [Encadrant_IRSTEA]Baudez, J.C.(trad auto)In the current social, economic and environmental context, the management of wastewater sludge, whose production is only increasing, is a major concern. Reducing their volume by improving mechanical dewatering is the main step in reducing their disposal costs. Classically, the search for an optimization of wastewater sludge dewatering is addressed by the development of mechanical processes or by the development of increasingly efficient physico-chemical conditioning. However, above all, it seems appropriate to better understand the material, its specificities and the intrinsic reasons why it remains difficult to dehydrate. To this end, the main mechanical and physico-chemical parameters that limit the ability of sludge to be mechanically dewatered were highlighted, thanks to an experimental approach. Dewatering experiments in the Filtration-Compression Cell were first carried out by modifying the operating operating parameters, in particular the pressure applied, in order to look for experimental conditions favourable to an improvement in sludge dewatering, essentially on the compression phase. Through this study, the existence of a thin layer of compact and relatively low-permeability mud cake was highlighted. Relaxation effects of the material, induced in part by osmotic phenomena, also seem to largely oppose compression and thus limit the ability of the sludge to be dewatered. In a second step, the study of the association of a physico-chemical characterization of sludge with dewatering tests revealed the major role of EPS but also the surface properties of flocs on the sludge structure and consequently on their dewatering behaviour. The purpose of this research is to optimize the operation and design of mechanical dewatering equipment.Dans le contexte social, économique et environnemental actuel, la gestion des boues résiduaires, dont la production ne fait que croître, est une préoccupation majeure. La réduction de leur volume par une amélioration de la déshydratation mécanique est l'étape principale pour réduire leur coût d'élimination. Classiquement, la recherche d'une optimisation de la déshydratation des boues résiduaires est abordée par le développement des procédés mécaniques ou encore par la mise au point de conditionnement physico-chimiques de plus en plus performants. Cependant, avant tout, il semble opportun de mieux connaître le matériau, ses spécificités et les raisons intrinsèques pour lesquelles il demeure difficile à déshydrater. Dans cet objectif, les principaux paramètres mécaniques et physico-chimiques qui limitent l'aptitude des boues à être déshydratées mécaniquement ont été mis en avant, grâce à une approche expérimentale. Des expériences de déshydratation en Cellule de Filtration-Compression ont d'abord été menées en modifiant les paramètres de fonctionnement opératoires, notamment la pression appliquée, afin de rechercher les conditions expérimentales favorables à une amélioration de la déshydratation des boues, essentiellement sur la phase de compression. A travers cette étude, l'existence d'une fine couche de gâteau de boue compacte et assez peu perméable a été mise en évidence. Des effets de relaxation du matériau, induits en partie par des phénomènes osmotiques, semblent également largement s'opposer à la compression et limitent ainsi l'aptitude de la boue à être déshydratée. Dans un second temps, l'étude de l'association d'une caractérisation physico-chimique des boues à des essais de déshydratation a permis la mise en évidence du rôle majeur des EPS mais également des propriétés de surface des flocs sur la structure des boues et par conséquent sur leur comportement en déshydratation. La finalité de ces recherches est de tendre vers une optimisation du fonctionnement et de la conception des appareils de déshydratation mécanique