Comportement mécanique des boues biologiques en écoulement. Effet de l’ajout d’un polymère

Mechanical behavior of biological sludge in flow. Effect of the addition of polymer

Laboratoire ICUBE-CNRS, Université de Strasbourg, France

^* e-mail : benslimane.ah@gmail.com

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 oeuvre. Il s’agit notamment de suspensions d’argile et de mélange argile-polymère. Les fluides utilisés sont une suspension de bentonite de concentration massique de 5 % et un mélange de 5 %/0.1 % bentonite/carboxymethyl cellulose de sodium (CMC). Il a été établi que le comportement rhéologique de l’argile et du mélange peut être caractérisé par un modèle à trois paramètres de type Herschel-Bulkley. Un accent est mis sur l’effet de l’ajout de polymère sur les propriétés rhéologiques et en écoulement des boues. Cette étude est motivée, d’une part, par le fait que le polymère est un constituant de la boue elle-même et d’autre part, par son utilisation comme additif pour le contrôle des propriétés physiques des boues. En régime laminaire les paramètres d’écoulement sont en accord avec les résultats analytiques obtenus à partir du modèle de Herschel-Bulkley. En régime turbulent, les équations de Dodge et Metzner modélisent de manière satisfaisante le comportement de ces fluides. Il a été montré que le polymère a des propriétés viscosifiantes en régime laminaire, par contre en régime turbulent, il est un réducteur de frottement.

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 suspension of 5% by weight and a blend of 5%/0.1% bentonite/carboxymethyl cellulose (CMC) were investigated. Attention was focused on the evolution of the friction coefficients with the Reynolds number. It was shown that the rheological behavior of the suspension (blend) can be described by Herschel-Bulkley model. This model allows a correlation between the experimental data and those calculated from the Dodge and Metzner equation. It was shown that the polymer has viscosifiant properties in laminar regime, and is acting friction reducer in a turbulent flow.