Titre :	Rhéologie et écoulement des fluides complexes applications aux vases de barrage et boues de stations d’épuration
Type de document :	document électronique
Auteurs :	HAMMADI Larbi, Auteur ; BELHADRI Mansour, Directeur de thèse
Année de publication :	2013
Importance :	412
Accompagnement :	CD
Langues :	Français (fre)
Catégories :	Hydraulique:Hydraulique
Mots-clés :	traitement des boues-traitement thermique-mesures rhéologiques d’écoulement. treatment of activated-thermal treatment-rheological measurements.
Résumé :	Cette thèse a un double objectif. Le premier est le traitement des boues activées dans le but de réduire leur production et la pollution organique. Le second est l’utilisation des boues résiduaires liquides comme un moyen de fluidification de transport des vases pendant l’opération de dragage hydrauliques des barrages. Nous avons ainsi montré qu’un traitement thermique, adition de la chaux ou de peroxyde d’hydrogène et le traitement couplé thermique-chaux-peroxyde d’hydrogène conduisent à une diminution de la demande chimique ou biologique en oxygène, de la quantité d’azote totale associée à une diminution de matière minérale dans les boues (rapport entre la matière volatile en suspension et matière en suspension). On a conclu que parmi les traitements faits, le traitement par la chaux est le plus efficace, plus rentable et le moins couteux. L’étude rhéologique des boues activées a clairement mis en évidence une diminution de la viscosité plastique et du seuil d’écoulement facilitant ainsi le transport des boues dans les conduites des stations de pompage. Les mesures rhéologiques d’écoulement en régime stationnaire des vases de barrage et des boues résiduaires de station d’épuration ont été analysées de façon classique par le modèle de Herschel-Bulkley. Les effets du temps d’agitation, de la concentration massique et de la température ont été étudiés. Au cours du temps d’agitation, le vieillissement de la vase et de la boue entraîne une augmentation du seuil d’écoulement et de la viscosité apparente selon une loi de puissance en fonction du temps d’agitation. L’augmentation de la concentration massique en vase entraine une augmentation du seuil d’écoulement et de l’indice de consistance en fonction de la concentration selon une de loi de puissance. Les courbes d’écoulement de la vase pour différents concentrations massique, ont été modélisées par une seule courbe d’écoulement (Courbe de maîtresse). Cette courbe a montré que la variation de la contrainte de cisaillement en fonction de la vitesse de cisaillement est indépendante de la concentration massique en vase. A patrie de la courbe de maîtresse on peut déduire la contrainte de cisaillement pour chaque concentration de la vase simplement en connaissant le seuil d’écoulement initial à une concentration donnée et la viscosité dynamique de la vase. La dépendance en température de la viscosité limite à vitesse de cisaillement élevée est décrite par une loi d’Arrhenius. Le comportement thixotrope des vases et des boues résiduaires a ensuite été étudié et analysé en introduisant un paramètre structurel dépendant du temps dans le modèle Herschel-Bulkley. Les résultats sur les comportements rhéologiques des mélanges vases et boues résiduaires qui constituent le deuxième point central de cette thèse dans l’optique d’une valorisation de ces boues ont permis de déterminer les conditions optimales de fluidification et donc des pertes de charges pendant l’opération de dragage hydraulique des barrages Notons que 95% de ce travail ont été réalisés au laboratoire Matière et Systèmes Complexes (université Paris Diderot-Paris 7 et CNRS) à Paris (France) dans le cadre d’une bourse du Programme National Exceptionnel (PNE). This thesis is twofold. The first is the treatment of activated sludge in order to reduce their production and organic pollution. The second is the use of residual sludge a form liquids as a means of thinning transport vessels during dredging hydraulic dams. We have shown that thermal treatment, the addition of lime or hydrogen peroxide and the coupled thermal-lime-hydrogen peroxide lead to a decrease of the chemical or biological oxygen, the amount total nitrogen associated with a decrease of mineral matter in the sludge (ratio of volatile suspended and suspended material). It was concluded that among the treatments made, treatment with lime is the most effective and most cost-effective and less costly. The rheological study of activated sludge has clearly demonstrated a decrease in plastic viscosity and the yields stress thereby facilitating the transport of sludge in the pipes pumping stations. The rheological measurements in steady flow of mud of dam and residual sludge from wastewater treatment plants have been analyzed by the classical Herschel-Bulkley model. The effects of agitation time, mass concentration and temperature were studied. During the stirring time, the aging of sludge and mud increases the yield stress and apparent viscosity by a power law function of agitation time. The increase of the mass concentration leads to an increase in mud yield stress and the consistency index as a function of concentration according to a power law. Flow curves for different mud mass concentrations, were modeled by a single flow curve (dimensional flow curves). This curve shows that the variation of the shear stress as a function of the shear rate is independent of the mass concentration of mud. From the dimensional flow curve we can deduce the shear stress for each concentration of the mud simply by knowing the initial yield stress at a given concentration and the dynamic viscosity of the mud. The temperature dependence of the limiting viscosity high shear rate is described by an Arrhenius law. The thixotropic behavior of mud and sludge was then examined and analyzed by introducing a time-dependent structural parameter from the Herschel-Bulkley model. The results on the rheological behavior of mixtures mud of dam and residual sludge which constitute the second focus of this thesis in the context of a valorization of sludge were used to determine the optimal conditions for fluidization and hence pressure losses during hydraulic dredging of dams.

Rhéologie et écoulement des fluides complexes applications aux vases de barrage et boues de stations d’épuration [document électronique] / HAMMADI Larbi, Auteur ; BELHADRI Mansour, Directeur de thèse . - 2013 . - 412 + CD.
Langues : Français (fre)

Catégories :	Hydraulique:Hydraulique
Mots-clés :	traitement des boues-traitement thermique-mesures rhéologiques d’écoulement. treatment of activated-thermal treatment-rheological measurements.
Résumé :	Cette thèse a un double objectif. Le premier est le traitement des boues activées dans le but de réduire leur production et la pollution organique. Le second est l’utilisation des boues résiduaires liquides comme un moyen de fluidification de transport des vases pendant l’opération de dragage hydrauliques des barrages. Nous avons ainsi montré qu’un traitement thermique, adition de la chaux ou de peroxyde d’hydrogène et le traitement couplé thermique-chaux-peroxyde d’hydrogène conduisent à une diminution de la demande chimique ou biologique en oxygène, de la quantité d’azote totale associée à une diminution de matière minérale dans les boues (rapport entre la matière volatile en suspension et matière en suspension). On a conclu que parmi les traitements faits, le traitement par la chaux est le plus efficace, plus rentable et le moins couteux. L’étude rhéologique des boues activées a clairement mis en évidence une diminution de la viscosité plastique et du seuil d’écoulement facilitant ainsi le transport des boues dans les conduites des stations de pompage. Les mesures rhéologiques d’écoulement en régime stationnaire des vases de barrage et des boues résiduaires de station d’épuration ont été analysées de façon classique par le modèle de Herschel-Bulkley. Les effets du temps d’agitation, de la concentration massique et de la température ont été étudiés. Au cours du temps d’agitation, le vieillissement de la vase et de la boue entraîne une augmentation du seuil d’écoulement et de la viscosité apparente selon une loi de puissance en fonction du temps d’agitation. L’augmentation de la concentration massique en vase entraine une augmentation du seuil d’écoulement et de l’indice de consistance en fonction de la concentration selon une de loi de puissance. Les courbes d’écoulement de la vase pour différents concentrations massique, ont été modélisées par une seule courbe d’écoulement (Courbe de maîtresse). Cette courbe a montré que la variation de la contrainte de cisaillement en fonction de la vitesse de cisaillement est indépendante de la concentration massique en vase. A patrie de la courbe de maîtresse on peut déduire la contrainte de cisaillement pour chaque concentration de la vase simplement en connaissant le seuil d’écoulement initial à une concentration donnée et la viscosité dynamique de la vase. La dépendance en température de la viscosité limite à vitesse de cisaillement élevée est décrite par une loi d’Arrhenius. Le comportement thixotrope des vases et des boues résiduaires a ensuite été étudié et analysé en introduisant un paramètre structurel dépendant du temps dans le modèle Herschel-Bulkley. Les résultats sur les comportements rhéologiques des mélanges vases et boues résiduaires qui constituent le deuxième point central de cette thèse dans l’optique d’une valorisation de ces boues ont permis de déterminer les conditions optimales de fluidification et donc des pertes de charges pendant l’opération de dragage hydraulique des barrages Notons que 95% de ce travail ont été réalisés au laboratoire Matière et Systèmes Complexes (université Paris Diderot-Paris 7 et CNRS) à Paris (France) dans le cadre d’une bourse du Programme National Exceptionnel (PNE). This thesis is twofold. The first is the treatment of activated sludge in order to reduce their production and organic pollution. The second is the use of residual sludge a form liquids as a means of thinning transport vessels during dredging hydraulic dams. We have shown that thermal treatment, the addition of lime or hydrogen peroxide and the coupled thermal-lime-hydrogen peroxide lead to a decrease of the chemical or biological oxygen, the amount total nitrogen associated with a decrease of mineral matter in the sludge (ratio of volatile suspended and suspended material). It was concluded that among the treatments made, treatment with lime is the most effective and most cost-effective and less costly. The rheological study of activated sludge has clearly demonstrated a decrease in plastic viscosity and the yields stress thereby facilitating the transport of sludge in the pipes pumping stations. The rheological measurements in steady flow of mud of dam and residual sludge from wastewater treatment plants have been analyzed by the classical Herschel-Bulkley model. The effects of agitation time, mass concentration and temperature were studied. During the stirring time, the aging of sludge and mud increases the yield stress and apparent viscosity by a power law function of agitation time. The increase of the mass concentration leads to an increase in mud yield stress and the consistency index as a function of concentration according to a power law. Flow curves for different mud mass concentrations, were modeled by a single flow curve (dimensional flow curves). This curve shows that the variation of the shear stress as a function of the shear rate is independent of the mass concentration of mud. From the dimensional flow curve we can deduce the shear stress for each concentration of the mud simply by knowing the initial yield stress at a given concentration and the dynamic viscosity of the mud. The temperature dependence of the limiting viscosity high shear rate is described by an Arrhenius law. The thixotropic behavior of mud and sludge was then examined and analyzed by introducing a time-dependent structural parameter from the Herschel-Bulkley model. The results on the rheological behavior of mixtures mud of dam and residual sludge which constitute the second focus of this thesis in the context of a valorization of sludge were used to determine the optimal conditions for fluidization and hence pressure losses during hydraulic dredging of dams.