Thèse soutenue par Samuel de La Rochebrochard (promo 2006)

RÉSUMÉ

La  présente  recherche  à  l’échelle  laboratoire  porte  sur  le  couplage  du  procédé  chimique METIX-AC  aux  ultrasons  (METIX-AC-US)  pour  la  décontamination  métallique,  la conservation  des  propriétés  fertilisantes  et  le  conditionnement  de  boues  d’épuration municipales. Dans une première étape de caractérisation en eau, il est montré que le suivi par spectrophotométrie  UV  des  ions  NO₂^– et  NO₃^– formés  est  aussi  fiable  que  la  dosimétrie  à l’iodure de potassium. Des efficacités sonochimiques similaires résultent de l’élévation d’un facteur  de  trois  du  rapport  diamètre  du  réacteur/puissance  acoustique  volumique  à  surface émettrice constante. Cette conclusion d’intérêt économique est confirmée lorsque la puissance électrique effectivement consommée est prise en compte au lieu de la puissance acoustique.

L’efficacité  sonochimique  décroît  alors  lorsque  la  hauteur  d’eau  (29-348 mm)  augmente  à 371 et 504 kHz alors que l’effet est non significatif à 22 kHz. L’effet de la fréquence sur la répartition du champ acoustique est supposé. Dans une deuxième étape, le procédé METIX-AC-US est appliqué aux boues dopées en Cu et Zn. À des teneurs en matière sèche (ST) de 0,4  et 2,1%, la  décontamination est similaire (180-5600 kJ.kg-1 bs) à  moindre  (70000 kJ.kg-1 bs) pour Cu et similaire pour Zn par rapport au procédé METIX-AC. Pour un coût similaire à METIX-AC,  le  seuil  réglementaire  pour  l’épandage  n’est  respecté  qu’à  190 kJ.kg-1 bs  à 504 kHz.  La  conservation  des  propriétés  fertilisantes  et  la  qualité  du  conditionnement  est similaire à moindre en METIX-AC-US (ST=2,1%). Les effets de la fréquence et de l’énergie spécifique acoustique sur la spéciation, ainsi que les propriétés des flocs, sont étudiés.

 Mots clés : 

ultrasons  –  configuration  de  réacteur  –  fréquence  –  boues  activées  –  lixiviation  –

conditionnement – taille de particules – spéciation – métaux