[PDF] Étude de lépuration deffluents de composition complexe par

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AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ense mble de l a communauté universitaire élargie. Il es t soumis à la propriété intellectuelle de l'a uteur. C eci implique une obligation de citation et de référencement lors de l'utilisation de ce document. D'autre part, toute co ntrefaçon, plagia t, reproduction i llicite encourt une poursuite pénale. Contact : ddoc-theses-contact@univ-lorraine.fr LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm

UNIVERSITE DE LORRAINE

Présentée

DOCTEUR DE

Spécialité

SALIM ZODI

Étude de l'épuration d'effluents de composition complexe par

Soutenue publiquement

Rapporteurs :

AVANT ey correction rigueur scientifique. oublier travail grâce à lui que je suis arrivé.

PLAN GENERAL

INTRODUCTION GENERALE

CHAPITRE I

1. 1.1. 1.2.

1.3. Réactions électrochimiques aux électrodes

1. Coagulation

1.5. Séparation liquide

1.6. Discussion sur le couplage EC

1.7.

2. Conception et exploitation des réacteurs

2.1.

3. Conclusion sur la bibliographie

CHAPITRE II

1. Unité EC discontinu

1.1. La cellule électrochimique

1.2. Pompe péristaltique

1.3. Réacteur agité

1.4. Générateur électrique

2. Unité EC continu

2.1. Réacteur cont

2.2. Générateur électrique

2.3. Pompe péristaltique

3. Méthodes analytiques

3.1. Mesure du pH

3.2. Mesure de la conductivité

3.3. Mesure de la turbidité

3.4. Mesure de la DCO

3.5. Mesure du COT

3.8. Mesure de Fe, Al et As dissous

3.9. Mesure des MES

3.10. Pesée

3.11. Mesure de la vitesse de décantation

4. Principaux effluents testés

4.1. Traitement des effluents textiles

4.2. Traitement des effluents de papeterie

4.3. Trai

5. Optimisation du couplage EC

CHAPITRE III

Abstract

Nomenclature

1. Introduction

2. Materials and methods

2.1. The industrial effluent

2.2. Wastewater analysis

2.3. The electrocoagulation unit

2.4. Settling tests

3. Results and discussion

3.1. Electroc

3.2. Settling process

4. Semi

5. Sludge volume index SVI

6. Conclusion

CHAPIT

Abstract

Nomenclature

1. Introduction

2. Experimental

Materials

2.2. Experimental devices

2.3. Analyses

2.4. Experimental design

3. Results and discussion

3.1. Box-Behnken ex

3.2. Optimization of operating conditions

3.3. Comparison with phenomenological conclusions

3.4. Discussion on sludge settling velocity (SSV)

4. Conclusion

CHAPIT

Abstract

1. Introduction

2. Materials and methods

2.1. Sampling of

2.2. Experimental set

2.3. Analytical methods

3. Results and discussion

3.1. DOC and COD removal

3.2. Spectroscopic measurements

3.3. Arsenic removal

3.4. Sludge settleability

4. Conclusion

CHAPITRE VI

Abstract

1. Introduction

2. Experimental

2.1. Wastewater samples and

2.2. Electrochemical reactor

2.3. Pollutants analysis and quantification

3. EC of the industrial waste

4. EC of pure solutions of arsenic salts

General feat

4.2. Application of the electrocoagulation model to As removal

5. Removal of As

5.1. Experimental observations

5.2. Modeling of As

6. Conclusion

CHAPITRE VII

Abstract

1. Introduction

2. Materials and methods

2.1. Synthetic wastewater

2.2. Experimental set

2.3. Analytical methods

3. Results and discussion

3.1. Effects of EC parameters

3.2. Energy consumption

3.3. Sludge formation

4. Conclusion

CONCLUSION GENERAL

LISTE DES PUBLICATIONS

Salim Z

Salim Zodi, Jean

Salim Zodi, Olivier Potier, Clémence Michon, Hélène Poirot, Gérard Valentin, Jean Salim Zodi, Olivier Potier, François Lapicque, Jean Salim Zodi, Olivier Potier, François Lapicque, Jean

LISTE DES FIGURES

Figure 1

Figure I

Figure I

Figure I

compte des formes polymères d

Figure I

Figure I

Figure I

Figure I

T] prise égale à 10-) (Zongo 2009)

Figure I

Figure I

Godart 2000)

Figure I

Figure Iuvette

Figure I

Figure I

Figure I

Figure I

et al. 2005)

Figure Iin 2011)

Figure II

Figure

Figure II

Figure II

Figure II

Figure II

Figure II-

Figure II

Figure II

Figure III

Figure III

Figure III

- 0 -, treatment 0 -, treatment period 60 min)

Figure III

-, conductivit-,

Figure III

-, conductivity 1.9 mS.cm-, treatment period 60min) after 1 h

Figure III

-, conductivity 1.9 mS.cm-, pH07).

Figure III

-, conductivity 1.9 mS.cm-, pH0

Figure III

0 7, current density 50 A.m-, conductivity 1.9 mS.cm-

Figure III0 7,

Figure III0, using Al and Fe electrodes at 50 A.m-, treatment

Figure III0

-, conductivity 1.9 mS.cm-.

Figure IV

Figure IV0=7).

Figure IV0=7).

Figure IV0=7).

Figure IV

0=7).

Figure IV0

Figure IV0

Figure V

at 150 A/m2.

Figure V254) (b), SUVA254

Figure V2

Figure V

exc em A/m2.

Figure VI

Figure VI

Figure VI

Figure VI

Figure VI

Figure VII

Figure VII

Figure VII

0= 7.5).

Figure VII

0= 7.5).

Figure VII

Figure VII

0= 7.5).

Figure VII

Figure VII

LISTE DES TABLEAUX

Tableau I0

Tableau I

Tableau II

Tableau II

Table III

Table III

fluent

Table IV

Table IV

Table IV

Table VII

INTRODUCTION GENERALE

la réutilisation de l'eau biologiquem

Ainsi, les petites installations locales

de coagulants. Les hydroxydes composés dissous

En fon

vitesses différentes. un l . Nous avons choisi pour cette aitement par électrocoagulation le à la coagulation chimique et la combinaison des deux sur un effluent textile. . Le coût du traitement textile ànt

électrocoagulation

Plusieurs procédés physi

sur on de la parfois deique ne peut pas éliminer. ainsi deux chambres, la cellule électrochimique suivi du u cinq Le c procédé et les grandes conclusions de la littérature. reste dan Le c

Chapitre IIIdans

inétique de décantation de floc bjectif du troisième chapitre est d'étudier le

de quantifier la séparation des polluants et déterminer le rôle de la densité du courant, du

élimination de polluants produits in situ par coagulant, le flux l'électrocoagulation,

érature

Chapitre IV

les conditions optimales

Chapitre V

encore relativement inefficace. gulation et nous étudierons dans Separation and Purification Technology.

Chapitre VI

de global dérivé de celui de Chapitre VIIétude des performances du couplage EC nt de , et en discutant

REFEREN

C Can, O.T. Kobya, M. Demiebas, E. Bayramoglu, M. Treatment of the textile wastewater by D

Drogui,

H Holt M Meunier, N. Drogui, P. Mercier, G. Blais, Treatment of metal 116
P

Panizza, M. Bocca, C.

2605.
R Ricordel, C. Darchen, A. Hadjiev, D. electroflotation as a surface water 347
W WHO 1. 1.1. tard, dans pour autant que son utilisation soit totalement électrochimiques et la réglementation sur les rejets de plus en plus stricte (Khemis 2005), ité du traitement. Celle ). Plusieurs applications du procédé ont été réalisées sur

traitement des métaux lourds tels que Cr, As, Pb et Cd, mais aussi des éléments non

Demande Chimique en Oxygène (DCO), du Carbone Organique Total (COT), des Matières

1.2. Principe du procédé

Unune cellule électrochimique

aluminium en générant métalliques par électro uminium sont les floculation des particules et des composés polluants dissous. , un champ électriqu champ électrique sur une eau résiduaire coagulation infan p

Les différentes étapes sont les suivantes

Fde métaux sacrificiels.

Déstabilisation des contaminants, des polluants, des matières en suspension et cassure Agrégation des phases déstabilisées pour former des flocs. de avec une chaîne de traitement des eaux.

élimination de

électrocoagulation

électrocoa, a

1.3. Réactions électrochimiques aux électrodes

Les électrodes les plus couramment utilisées en électrocoagulation, réaction

Anode en aluminium

Anode en fer

Les ions2

Du fait du potentiel standard très négatif du couple Al/Al3+ e, on a les anioniques et cationiq Les mono complexes tel que Al(OH)2+, Al(OH)2, Al(OH)4. Les polycomplexes tel que Al2(OH)2, Al2(OH)5, Al6(OH)15. Les espèces amorphes et très peu solubles telles que Al(OH)3, Al2O3.

Les polym

2+, Fe(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3,

4, FeO(OH), Fe2(OH)2, Fe2(OH)4

s et annulent ainsi les charges et à la formation de précipités, puis de eau provoque la une floculation peuur lieu (

1.3.1.

il est possible de déterminer l

électrochimique qui se calcule par la loi de Faraday, et qui est fonction de la durée

e nombre de faraday. courant oùB espèce B formée dissolution chimique du métal.

1.3.2.

1.3.2.1. Aluminium

2O3 3+se

2O)6mais on3+

Al3+ -

Al3+ - ĺn

3+ fonction du pH, figure I

Figure I

tenir compte des formes polymè

Le diagramme potentiel

sont 2O3 2O3 3;

3+ 2 e

insolubles(zone III, figure I

Figure I

1.3.2.2. Fer

par coulage et éventuellement trempe, ce qui leur confèrent une dureté conséquente p présente des couleurs différentes (Moreno forme dans , s réactions sont les suivantes

Fe + 1/2O2 2ĺ2

Fe(OH)2 2ĺ2O

L. oxyde ferrique selon la réaction suivante :

4Fe(OH)2 2 ĺ2O3,H2O + 2H2O

Į-2O3 į-2O3.

Fe2O3 ĺ3O4

réactions se déro oxydes dépend du pH (figure I

ĺ2+ - 0

ĺ3+ - 0 =

Hydrolyse des ions métalliques et génération des hydroxydes métalliques et de la coagulation

Fe2+ 2ĺ2O)4(OH)2 +

Fe3+ 2ĺ2O)3(OH)3 +

- se d flocs

2H2ĺ2 + - 0

2H+ - ĺ2 0

Figure I

l3

Figure I

T] prise égale à 10-)

1.4. Coagulation

La coagulation est définie comme étant l

co explique

1.4.1. But et théorie

Les colloïdes sont des particules qui ne décantent pas naturellement forment une couche autour du colloïde. distribution ns partie ure électrostatique par la Figure Irticule colloïdale électronégative

Comme souligné précédemment

des colloïdes et se mesure par électrophorèse (Kiliç

réactif chimique, le coagulant, qui apporte au milieu des cations multivalents, libres ou liés à

V certains vitesse de déplacement rophorèse dit zêta neutralisation de toutes les charges avoisinantes, ainsi il faudra que le coagulant se disperse droxyde. Cela vitesse très élevé. Ainsi, p ques des

pH optimal constitue un compromis entre le pH nécessaire à la coagulation des colloïdes (leur

1.4.2. Comparaison entre la floculation

La coagulation chimique ou la floculation/coagulation chimique a souvent été opposée à

utre. Toute coagulation est a charge statique t de produits chimiques, on parle de coagulation trocoagulation

être ensuite élimi

pratique que sur les processus mis en jeu. ocoagulation, facilite la migration cielle solution

Coagulation

fournissent, par dissociation dans la solution, des cations trivalent e que le nombre de sites à la surface, on assiste à Coagulation floculation par des polyélectrolytes sur une ou plusieurs autres particules : c

1.5. Séparation liquide

La s en drarement lectroflottation ( a séparation des polluants est soit polluants résiduels comme par exemple dans les travaux de Emamjomeh

1.5.1. Flottation

La flottation est un procédé de séparation solide

de faible masse volumique. Dans la technique de flottation, on agit indirectement sur la

cours de leur ascension à travers la phase aqueuse, interagissent avec les particules en

flottation

La flottation est dite na

su séparation des particules naturellement flottables. La vitesse de séparat bulles de quelques millimètres de diamètre. minerais, il

La flottation à microbulles se

e

aqueuse. Elle est semblable à la flottation à air dissous (FAD), qui se fonde sur la production

son teurs airlift constituent un cas particulier desquotesdbs_dbs27.pdfusesText_33

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