Titre :	Réduction de frottements par l’ajout des boues des stations d’épuration lors du dévasement des barrages par moyens hydrauliques
Type de document :	document électronique
Auteurs :	HADJ DJELLOUL Mohamed, Auteur ; BELHADRI Mansour, Directeur de thèse
Année de publication :	29-02-2018
Accompagnement :	CD
Langues :	Français (fre)
Catégories :	Hydraulique:Techniques des eaux et environnement
Mots-clés :	vase, boue résiduaire, réduction de frottement, rhéologie, écoulement en conduite.
Résumé :	En Algérie, les barrages souffrent du phénomène d’envasement et nombre de ceux-ci subissent des opérations de dragage qui s’avèrent onéreuses à cause de la grande consommation d’énergie. Lors du refoulement de ces sédiments, une partie de la puissance de pompage est utilisée pour vaincre les frottements. Dans ce présent travail, on a étudié l’efficacité d’un nouveau produit naturel et économique qui est les boues résiduaires de traitement des eaux usées, comme agent réducteur de frottement lors du transport des sédiments issus du dévasement des barrages. Nous avons étudié les caractéristiques rhéologiques des différentes mixtures de vase du barrage de Bouhanifia (Ouest de l’Algérie) et leurs écoulements dans des conduites horizontales et linéaires de diffèrent diamètres (30, 50 et 80mm). D’autre part on a étudié l’effet de l’ajout de la boue résiduaire sur l’évolution des paramètres rhéologiques de la vase, et sur la réduction des pertes de charge en conduites. La caractérisation des matériaux utilisés a révélé que les échantillons (vase du barrage de Bouhanifia et la boue résiduaire du step d’Ain-ElTurk) sont constitués de 48 % de sable fin, 39 % de limon et 10% d’argile pour la vase. Et de 42% de limons, 37% de sable fin, et 18% d’argile pour la boue. Le diamètre médian (D50) pour la vase et la boue sont respectivement de l’ordre de 0,02 et 0,007mm. La masse volumique obtenue pour les sédiments du barrage de Bouhanifia et pour la boue résiduaire est respectivement de 2650 et 1900 kg/m3. Les limites d’Atterberg et les indices de plasticités montrent que la vase est classée parmi les groupes de matériaux peu plasticité, alors que la boue représente, un matériau organique (62% de matière organique). Les essais rhéologiques effectuées à l’aide de rhéomètre RS600 au sien de laboratoire rhéologie, traitement et transport des fluides complexes ‘L.R.T.T.F.C. USTO’ ont montré que notre échantillon de vase (Concentrations volumiques 10, 15 et 20%) obéisse au modèle de Herschel-Bulkley dont ces paramètres (contrainte seuil et indice de consistance) augmentent avec l’augmentation de la concentration. L’ajout des concentrations de boue (Cb 0,1 ; 0,2 ; 0,25 ; 0,3 ; 0,35 et 0,4%) n’ont pas changé le modèle, par contre ils ont pu réduire le seuil d’écoulement d’environ 50% ce qui constitue un gain énergétique important. Concernant l’écoulement de ces mixtures de vases dans les conduites horizontales et linaires de diamètres de (30, 50 et 80mm), plus le mélange est concentré en particules solides plus les pertes de charge augmentent. Pour des faibles vitesses (Vm<0,5 à 1m/s), l’écoulement est hétérogène avec un lit mobile. Au-delà de cette vitesse, l’écoulement est pseudo-homogène. Les résultats de l’ajout des boues sur l’écoulement des vases dans les conduites ont validé celles obtenus en rhéologie, en effet une réduction des pertes de charge est obtenue par l’ajout de faible concentration, voire plus de 35% de diminution pour des Concentration de boue entre 0,25 et 0,35%. Finalement, on peut conclure qu’une réduction apportée sur le seuil d’écoulement et les pertes de charge implique une économie proportionnelle du coût d’énergie de pompage. Et le changement des autres paramètres peut induire une facilité dans l’écoulement. Les deux effets combinés donnent les conditions « idéales » pour aboutir à une meilleure optimisation de l’écoulement.

Réduction de frottements par l’ajout des boues des stations d’épuration lors du dévasement des barrages par moyens hydrauliques [document électronique] / HADJ DJELLOUL Mohamed, Auteur ; BELHADRI Mansour, Directeur de thèse . - 29-02-2018 . -  + CD.
Langues : Français (fre)

Catégories :	Hydraulique:Techniques des eaux et environnement
Mots-clés :	vase, boue résiduaire, réduction de frottement, rhéologie, écoulement en conduite.
Résumé :	En Algérie, les barrages souffrent du phénomène d’envasement et nombre de ceux-ci subissent des opérations de dragage qui s’avèrent onéreuses à cause de la grande consommation d’énergie. Lors du refoulement de ces sédiments, une partie de la puissance de pompage est utilisée pour vaincre les frottements. Dans ce présent travail, on a étudié l’efficacité d’un nouveau produit naturel et économique qui est les boues résiduaires de traitement des eaux usées, comme agent réducteur de frottement lors du transport des sédiments issus du dévasement des barrages. Nous avons étudié les caractéristiques rhéologiques des différentes mixtures de vase du barrage de Bouhanifia (Ouest de l’Algérie) et leurs écoulements dans des conduites horizontales et linéaires de diffèrent diamètres (30, 50 et 80mm). D’autre part on a étudié l’effet de l’ajout de la boue résiduaire sur l’évolution des paramètres rhéologiques de la vase, et sur la réduction des pertes de charge en conduites. La caractérisation des matériaux utilisés a révélé que les échantillons (vase du barrage de Bouhanifia et la boue résiduaire du step d’Ain-ElTurk) sont constitués de 48 % de sable fin, 39 % de limon et 10% d’argile pour la vase. Et de 42% de limons, 37% de sable fin, et 18% d’argile pour la boue. Le diamètre médian (D50) pour la vase et la boue sont respectivement de l’ordre de 0,02 et 0,007mm. La masse volumique obtenue pour les sédiments du barrage de Bouhanifia et pour la boue résiduaire est respectivement de 2650 et 1900 kg/m3. Les limites d’Atterberg et les indices de plasticités montrent que la vase est classée parmi les groupes de matériaux peu plasticité, alors que la boue représente, un matériau organique (62% de matière organique). Les essais rhéologiques effectuées à l’aide de rhéomètre RS600 au sien de laboratoire rhéologie, traitement et transport des fluides complexes ‘L.R.T.T.F.C. USTO’ ont montré que notre échantillon de vase (Concentrations volumiques 10, 15 et 20%) obéisse au modèle de Herschel-Bulkley dont ces paramètres (contrainte seuil et indice de consistance) augmentent avec l’augmentation de la concentration. L’ajout des concentrations de boue (Cb 0,1 ; 0,2 ; 0,25 ; 0,3 ; 0,35 et 0,4%) n’ont pas changé le modèle, par contre ils ont pu réduire le seuil d’écoulement d’environ 50% ce qui constitue un gain énergétique important. Concernant l’écoulement de ces mixtures de vases dans les conduites horizontales et linaires de diamètres de (30, 50 et 80mm), plus le mélange est concentré en particules solides plus les pertes de charge augmentent. Pour des faibles vitesses (Vm<0,5 à 1m/s), l’écoulement est hétérogène avec un lit mobile. Au-delà de cette vitesse, l’écoulement est pseudo-homogène. Les résultats de l’ajout des boues sur l’écoulement des vases dans les conduites ont validé celles obtenus en rhéologie, en effet une réduction des pertes de charge est obtenue par l’ajout de faible concentration, voire plus de 35% de diminution pour des Concentration de boue entre 0,25 et 0,35%. Finalement, on peut conclure qu’une réduction apportée sur le seuil d’écoulement et les pertes de charge implique une économie proportionnelle du coût d’énergie de pompage. Et le changement des autres paramètres peut induire une facilité dans l’écoulement. Les deux effets combinés donnent les conditions « idéales » pour aboutir à une meilleure optimisation de l’écoulement.