Etude théorique du séchage thermique et de la digestion anaérobie des boues des stations d’épuration – Mise au point des dispositifs pilotes de laboratoire pour la caractérisation expérimentale liée au séchage et à la méthanisation des boues - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

Theoretical study of thermal drying and anaerobic digestion of sludge from wastewater treatment plants - Development of pilot laboratory devices for experimental characterization related to sludge drying and methanation.

Etude théorique du séchage thermique et de la digestion anaérobie des boues des stations d’épuration – Mise au point des dispositifs pilotes de laboratoire pour la caractérisation expérimentale liée au séchage et à la méthanisation des boues

Hery Tiana Rakotondramiarana
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1008104

Résumé

Reunion Island is a member of the Indian Ocean Commission. After having evoked the problematic and the socio-economic context related to wastewater treatments and to the elimination of sewage sludge in this island, the author did a theoretical prediction survey of the behaviour of a natural convection functioning greenhouse-dryer towards sewage sludge. Then, he did a theoretical study of a forced convection functioning solar dryer that is equipped of an electrical balance system of heating. For each of these two theoretical studies, the author worked out a Matlab code that simulates the mathematical model related to the studied drying system and did a parametric sensitivity test of that model. For that purpose, he used the screening method of Morris as well as the TMA method (Thiery Mara Analysis) that is a variant of the FAST method (Fourier Amplitude Sensitivity Test). These analyses enabled, among others, to identify parameters which are the most influential on the drying kinetics of sewage sludge. Thus, the instrumentation of the pilot laboratory dryer that this project aims to put in place was achieved by taking this information in account. The sludge drying experimentation being projected to an ulterior date, some experimentation tests with this device were done on some organic products, namely : pineapple and banana as well as cooked rice for which a model of drying kinetics was developed. The last part of this dissertation is devoted to biogas production from sludge. Two models of anaerobic digestion of fermentable wastes were presented, deepened and encoded on Matlab. The first model, that is proposed by Kiely and al., is adapted to the case of infinitely stirred digesters for pasty organic wastes. The second type of anaerobic digestion model studied here is proposed by Bernard and al. and corresponds to continuously fed digesters for liquid substrates. The analysis of parametric sensitivity of these models by means of the TMA method was also made and permitted to pinpoint their most influential parameters. That helped the author, first, on the choice of the shape of the mathematical model to be established for governing the anaerobic digestion of sewage sludge from wastewater plants, and second, on the choice of the experimental measurement devices to equip the pilot digester that he put in place for the future campaign of data collection.
L’île de La Réunion fait partie des pays membres de la Commission de l’Océan Indien. Après avoir évoqué les problématiques et le contexte socio-économique liés à l’assainissement des eaux usées et à l’élimination des boues d’épuration produites dans cette île, l’auteur a effectué l’étude de prédiction théorique du comportement d’un séchoir-serre à convection naturelle vis-à-vis des boues. Puis, il a enchaîné avec l’étude théorique d’un séchoir solaire fonctionnant en convection forcée et qui est équipé d’un système d’appoint conventionnel de chauffage. Pour chacune de ces deux études théoriques, l’auteur a élaboré, sous environnement Matlab, un code de calcul simulant le modèle mathématique associé au système de séchage étudié et a mené une analyse de sensibilité paramétrique de ce modèle. Pour ce faire, il s’est servi de la méthode de screening de Morris ainsi que de la méthode TMA (Thiery Mara Analysis) qui est une variante de la méthode FAST (Fourier Amplitude Sensitivity Test). Ces analyses ont permis, entre autres, d’identifier les paramètres les plus influents sur la cinétique de séchage des boues. Ainsi, l’instrumentation du séchoir pilote de laboratoire que ce projet vise à mettre en place a été réalisée à la lumière de ces informations. L’expérimentation de séchage de boues étant projetée ultérieurement, des essais de mise en œuvre d’expérimentation avec ce dispositif ont été menés sur quelques produits organiques, à savoir: l’ananas et la banane ainsi que le riz cuit pour lequel un modèle de cinétique de séchage a été développé. La dernière partie de cette dissertation est consacrée à la méthanisation des boues. Deux modèles de digestion anaérobie de déchets fermentescibles ont été présentés, approfondis et encodés sous Matlab. Le premier modèle, qui est proposé par Kiely et al., est adapté au cas des digesteurs du type infiniment mélangé traitant des déchets organiques supposés pâteux. Le second type de modèle de digestion anaérobie étudié ici, correspond au digesteur fonctionnant en continu et traitant des substrats liquides. Il s’agit du modèle avancé par Bernard et al.. L’analyse de sensibilité paramétrique de ces modèles à l’aide de la méthode TMA a également été faite et a permis de déceler les paramètres les plus influents. Cela a aidé l’auteur sur le choix de la forme du modèle à établir pour gouverner la digestion anaérobie des boues des stations d’épuration ainsi que sur le choix des appareils de mesure expérimentale à équiper le digesteur pilote qu’il a mis en place pour la future campagne de mesure.
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Dates et versions

tel-01521881 , version 1 (12-05-2017)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01521881 , version 1

Citer

Hery Tiana Rakotondramiarana. Etude théorique du séchage thermique et de la digestion anaérobie des boues des stations d’épuration – Mise au point des dispositifs pilotes de laboratoire pour la caractérisation expérimentale liée au séchage et à la méthanisation des boues . Génie des procédés. Université d'Antananarivo, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01521881⟩
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