Comportement mécanique des boues biologiques en écoulement

Mechanical behavior of biological sludge in flow

Institut de Mécanique des Fluides et des solides, 2 Rue Boussingault, Strasbourg 67000, France
email : benslimane@etu.unistra.fr

Résumé

L’objectif de notre travail est d’apporter un supplément de connaissance quant au comportement mécanique des boues biologiques en écoulement. Pour ce faire, des fluides modèles ont été mis en œuvre. Il s’agit notamment de suspensions de bentonite. A partir des mesures de profils de vitesses et des pressions, notre étude expérimentale porte sur l’étude de l’évolution des paramètres rhéologiques des boues en écoulement dans une conduite rectiligne. Nous étudions les profils de vitesse. Ces derniers sont caractérisés par une zone bouchon au cœur de l’écoulement et une zone cisaillée à la paroi. L’effet des singularités sur la déstructuration des suspensions a été mis en évidence. La mesure des viscosités montre le caractère rhéofluidifiant des boues. L’étude des coefficients de frottement montre une évolution inversement proportionnelle au nombre de Reynolds en régime laminaire ainsi qu’une transition à la turbulence à partir de Re_exp = 2050.

Abstract

This study aims to provide additional knowledge about the mechanical behavior of the flow of biological sludges. For this purpose, model fluids, i.e. bentonite suspensions, have been investigated. The experimental study considers the evolution of the rheological parameters of bentonite muds in unidirectional flows inside a circular pipe where velocity profiles and pressure were measured in stationary regime. We study the velocity profiles. The axial velocity profile is characterized by a plug zone around the axis of the duct and a shear zone at the wall. The effect of singularities in the breakdown of suspensions was highlighted. The measurement of viscosity shows shear-thinning nature of the sludge. The study of friction shows a trend inversely proportional to the Reynolds number in laminar flow and a transition to turbulence for Re_exp ≈ 2050.