les principaux paramètres de fonctionnement de l'ovh subcritique: mineralis

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choix du couple température-pression

Pour un type de boue déterminé, les conditions de température influent de manière significative sur le ren­dement d’élimination de la DCO (figure 47). La figure 48 met en évidence que, sur la plupart des boues, il y a un gain de 20 % à 40 % d’abattement de DCO lorsqu’on passe de 220 °C à 300 °C (avec le même temps de réaction) et qu’en travaillant dans cette dernière zone de température, l’écart de rendement entre les diffé­rentes boues est faible.

Comme toute réaction chimique, la cinétique d’oxydation croît avec la température mais, en plus, la solu­bilité de l’oxygène s’accroît d’environ 150 % lorsque l’on passe de 250 °C à 350 °C (figure 49) et donc l’aug­mentation du potentiel de transfert augmente lui-même de manière significative cette cinétique réactionnelle.

Enfin, la loi de Gay-Lussac appliquée au système donne :

Formule : loi de Gay-Lussac

Donc, pour un débit d’O2 donné (c’est-à-dire une quantité de MO traitée), plus la pression totale augmente, moins l’eau sera évaporée (favorable à la consommation énergétique). Toutes ces raisons expliquent que nous ayons retenu pour le procédé Mineralis, de travailler pour la plupart des boues aux environs de 300 °C.

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Figure 47. Rendement d'éliminiation de la DCO
Ecart de rendement bouesImage sécurisée
Figure 48. Ecart de rendement de la DCO éliminée entre les différentes boues
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Figure 49. Solubilité relative de l’oxygène en fonction de la température

choix de l’oxydant

Pour oxyder la matière organique de la boue, il serait possible d’utiliser plusieurs types d’oxydants puis­sants (peroxyde d’hydrogène, ozone, oxygène pur) mais seuls l’air et l’oxygène sont utilisés pour des rai­sons de coût.

L’utilisation de l’air génère néanmoins trois contraintes majeures :

  • il oblige à travailler à une pression totale dans le réacteur plus importante qu’en fonctionnement à l’oxy­gène pur ;
  • il génère une production plus importante de gaz permanents (ballast d’azote) avec les risques associés de production de NOx thermiques ;
  • il requiert une consommation importante d’énergie électrique pour sa compression avec des coûts de maintenance des compresseurs également élevés.

Ceci explique que les développements récents utilisent systématiquement l’O2. C’est également le choix fait pour le procédé Mineralis.

les catalyseurs

Des procédés catalytiques peuvent être utilisés pour diminuer la température de fonctionnement dans le réacteur d’OVH. Les catalyseurs métalliques (Cu SO4) doivent être mélangés à l’effluent à traiter avant l’entrée dans le réacteur.

Mais il ne nous apparaît pas intéressant d’utiliser de tels catalyseurs qui entraînent des coûts non négligeables et génèrent un sous-produit minéral fortement concentré en métal pouvant limi­ter sa valorisation ultérieure.

pour aller plus loin :