Etude de la congélation comme technique de traitement des eaux PDF Download
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Book Description
Le travail présenté dans ce mémoire est relatif au traitement des eaux résiduaires par congélation. L'objectif de cette étude est de proposer un nouveau procédé de traitement d'eaux résiduaires simple et adapté à tous les types d'effluents. La première partie de ce travail concerne le développement du nouveau procédé de traitement. Une méthodologie de traitement basée sur le principe de la congélation a été étudiée et optimisée. Elle repose sur le fait que lorsque l'on congèle une solution aqueuse, les cristaux de glace formés sont constitués d'eau pure et le soluté ou polluant se concentre dans la phase liquide résiduelle. Les produits de la séparation par congélation sont donc, une phase solide de glace pure, recyclable suivant sa pureté et une phase liquide concentrée qui peut être soit incinérée soit réutilisée suivant sa composition. Les résultats obtenus ont montré que la méthode proposée est parfaitement adaptée à l'élimination des polluants solubles et insolubles et qu'elle permet d'obtenir des efficacités d'épuration très élevées, supérieures dans la plupart des cas à 80%. La deuxième partie du travail a permis de montrer l'intérêt de ce nouveau procédé de traitement dans le dessalement de l'eau de mer, ainsi que dans le traitement d'eaux résiduaires industrielles complexes, notamment de l'industrie pétrolière et de l'industrie textile. La méthode proposée présente les avantages de s'affranchir des diverses compositions des eaux résiduaires et de s'inscrire dans la logique de traitement des effluents de ces industries. De même, des essais terrain dans une Station de Sport d'Hiver ont montré l'intérêt du froid naturel pour épurer par congélation des eaux résiduaires urbaines avec de rendements très élevés supérieures à 80%.La dernière partie de cette étude a permis de simuler l'emploi du procédé de cristallisation continu Bremband en vue d'une application industrielle du procédé de traitement d'eaux résiduaires par congélation en utilisant le froid naturel comme source d'énergie
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Le travail présenté dans ce mémoire est relatif au traitement des eaux résiduaires par congélation. L'objectif de cette étude est de proposer un nouveau procédé de traitement d'eaux résiduaires simple et adapté à tous les types d'effluents. La première partie de ce travail concerne le développement du nouveau procédé de traitement. Une méthodologie de traitement basée sur le principe de la congélation a été étudiée et optimisée. Elle repose sur le fait que lorsque l'on congèle une solution aqueuse, les cristaux de glace formés sont constitués d'eau pure et le soluté ou polluant se concentre dans la phase liquide résiduelle. Les produits de la séparation par congélation sont donc, une phase solide de glace pure, recyclable suivant sa pureté et une phase liquide concentrée qui peut être soit incinérée soit réutilisée suivant sa composition. Les résultats obtenus ont montré que la méthode proposée est parfaitement adaptée à l'élimination des polluants solubles et insolubles et qu'elle permet d'obtenir des efficacités d'épuration très élevées, supérieures dans la plupart des cas à 80%. La deuxième partie du travail a permis de montrer l'intérêt de ce nouveau procédé de traitement dans le dessalement de l'eau de mer, ainsi que dans le traitement d'eaux résiduaires industrielles complexes, notamment de l'industrie pétrolière et de l'industrie textile. La méthode proposée présente les avantages de s'affranchir des diverses compositions des eaux résiduaires et de s'inscrire dans la logique de traitement des effluents de ces industries. De même, des essais terrain dans une Station de Sport d'Hiver ont montré l'intérêt du froid naturel pour épurer par congélation des eaux résiduaires urbaines avec de rendements très élevés supérieures à 80%.La dernière partie de cette étude a permis de simuler l'emploi du procédé de cristallisation continu Bremband en vue d'une application industrielle du procédé de traitement d'eaux résiduaires par congélation en utilisant le froid naturel comme source d'énergie
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DANS CETTE ETUDE LE TRAITEMENT DES EAUX EST ENVISAGE PAR CONGELATION. EN EFFET, LORSQUE L'ON CONGELE PROGRESSIVEMENT UNE EAU POLLUEE SEULES LES MOLECULES D'EAU PARTICIPENT A L'ELABORATION DES CRISTAUX DE GLACE, LES POLLUANTS RESTENT DANS LA PHASE LIQUIDE ET SE CONCENTRENT. IL EXISTE A L'HEURE ACTUELLE TRES PEU D'UTILISATIONS DE LA CONGELATION DANS LE TRAITEMENT DES EAUX. LES OBJECTIFS DE CETTE ETUDE SONT DONC A LA FOIS DE REPONDRE A DES QUESTIONS BASIQUES COMME LES PERFORMANCES A ATTENDRE DE LA TECHNIQUE DE SEPARATION PAR CONGELATION ET EGALEMENT DE MONTRER UNE FAISABILITE INDUSTRIELLE EN METTANT EN EVIDENCE LES PARAMETRES CLES DE DIMENSIONNEMENT D'UNE UNITE DE TRAITEMENT D'EAU PAR CONGELATION. DES TESTS DE FAISABILITE DE SEPARATION PAR CONGELATION ONT ETE EFFECTUES SUR UN PANEL REPRESENTATIF D'EAUX A TRAITER A L'AIDE D'UNE MANIPULATION SIMPLE DE LABORATOIRE. DANS LA PLUPART DES CAS ET NOTAMMENT POUR LE TRAITEMENT DES POLLUANTS SOLUBLES, UNE EFFICACITE DE SEPARATION DE 100% EST OBTENUE. A PARTIR DE CES RESULTATS, LA CONSTRUCTION D'UNE UNITE PILOTE PRODUISANT 250 KG DE GLACE PAR JOUR A ETE REALISEE. L'IDEE INNOVANTE DEVELOPPEE DANS CETTE ETUDE EST D'UTILISER UN TAMBOUR ROTATIF REFRIGERE PARTIELLEMENT IMMERGE DANS LA SOLUTION A TRAITER. LA COUCHE DE GLACE EPUREE SE FORME SUR LA SURFACE EXTERNE DU TAMBOUR DANS LA PARTIE IMMERGEE ET EST ENSUITE DECOLLEE PAR UN RACLEUR DANS LA PARTIE NON IMMERGEE PUIS EVACUEE DU SYSTEME. L'ETUDE SUR CE PILOTE A MIS EN EVIDENCE LES CONTRAINTES GENIE DES PROCEDES A RESOUDRE EN VUE D'UN PASSAGE A L'ECHELLE INDUSTRIELLE. ENSUITE, UNE ETUDE FONDAMENTALE SUR UNE MANIPULATION DE TYPE TAMBOUR VERTICAL TOURNANT DANS UN ECOULEMENT CANONIQUE DE TYPE COUETTE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE L'IMPORTANCE DU TRANSFERT DE MATIERE ET DU TRANSFERT DE CHALEUR DANS LES PHENOMENES DE SEPARATION PAR CONGELATION. ENFIN, UNE TRANSPOSITION A L'ECHELLE INDUSTRIELLE EST PROPOSEE. LE DISPOSITIF RETENU EST UN TAMBOUR ROTATIF TOTALEMENT IMMERGE DANS L'EAU A TRAITER ET RELEVE SEQUENTIELLEMENT POUR LE RACLAGE. LE DIMENSIONNEMENT COMPLET DE CETTE INSTALLATION EST PROPOSE A SAVOIR LES CALCULS DE LA PRODUCTIVITE, DU COUT DE FONCTIONNEMENT ET DE L'EFFICACITE DE SEPARATION.
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Ce travail vise à étudier un procédé de traitement d'eaux usées industrielles par cristallisation en milieu fondu sur paroi froide. Deux effluents modèles sont choisis : un mélange eau/acétone et un mélange eau/acide propanoïque. Dans un premier temps, l'équilibre solide-liquide du mélange est étudié pour connaitre les limites de l'étude en température et en concentration. Le procédé de traitement de l'eau est alors conduit, selon un mode opératoire précis. Deux modes de fonctionnement sont mis en œuvre, un mode statique et un mode dynamique avec une circulation en boucle de la solution. La concentration en impuretés dans la glace est analysée après chaque cycle de congélation. L'étude paramétrique, conduite suivant un plan d'expériences, a mis en avant les effets importants de la concentration initiale de la solution et de la rampe de refroidissement. La microstructure de la glace est également analysée par microscopie en chambre froide pour interpréter les mécanismes d'incorporation d'impuretés au sein de la glace. Les inclusions de liquide sont sous la forme de poches de solution à faible vitesse de croissance et sont localisées dans les joints de grain à plus forte vitesse. Enfin, la modélisation du procédé fonctionnant en mode statique, par les éléments finis et en 2D axisymétrique avec frontière mobile, montre la présence de mouvements de convection. En mode dynamique, l'hydrodynamique de l'écoulement dans l'espace annulaire est décrite par une modélisation 3D prenant en compte la position de l'entrée et de la sortie. Les résultats démontrent la faisabilité du procédé et permettent des avancées significatives dans la compréhension des phénomènes mis en jeu.
Author: Youssef Mandri Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Une étude expérimentale sur la faisabilité du procédé de dessalement par congélation sur les parois d'un tube cylindrique est présentée. Le procédé se décompose en deux étapes essentielles : la cristallisation suivie par le ressuage. Les cristallisations sont conduites à partir d'une solution stagnante ou agitée par un bullage d'air. Les paramètres opératoires clés sont la rampe de refroidissement et la salinité de l'eau traitée. Leur effet sur la salinité de la glace produite a été quantifié, dans les deux modes de fonctionnement, statique et agité. Le dispositif expérimental permet également de contrôler le gradient thermique à travers la couche de solution pour les cristallisations effectuées en statique. L'absence de gradient thermique et donc de courant de convection mène à des couches de glace très contaminées en sels. Les résultats combinant la cristallisation et le ressuage montrent que dans tous les cas, on peut obtenir de l'eau potable mais avec un rendement plus élevé et une durée réduite si la cristallisation a lieu en mode dynamique. Les conditions opératoires optimales sont proposées. La modélisation des transferts de matière et de chaleur à travers les couches de glace et de solution en régime diffusionnel et convectif a permis d'interpréter l'influence des paramètres opératoires des cristallisations opérées sans agitation. Enfin, l'évaluation économique du procédé complet de dessalement, basées sur des points de fonctionnement expérimentaux, indique que la consommation énergétique d'une petite installation pourrait être très faible en utilisant une machine frigorifique idéale fonctionnant entre l'unité de ressuage et l'unité de congélation.
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Le travail vise à développer un procédé de dessalement de l'eau de mer par congélation sur parois froides. L'étude thermodynamique a permis de quantifier l'effet de la composition et de la salinité de l'eau sur la température de congélation et la température de précipitation de Na2SO4,10 H2O. Les résultats sont bien décrits par le code de calcul de Frezchem, dérivé du modèle de Pitzer. Les essais de dessalement par congélation ont été conduits avec des solutions eau/NaCl de différentes concentrations, ainsi qu'avec de l'eau de mer de Rabat, Nice et Marseille. Le montage expérimental mis au point se compose d'un doigt de gant plongé dans une cuve double enveloppée contenant l'eau à traiter. Le procédé complet de dessalement est conduit en deux étapes: l'étape de congélation produisant un dépôt de glace sur le doigt de gant et l'étape de ressuage, effectuée après vidange de la saumure, qui consiste à purifier en profondeur la glace en opérant une fusion des zones impures. Une caméra filme la couche de glace et fournit la cinétique de croissance de la couche. La congélation a été effectuée dans une solution stagnante ou dans une solution agitée par injection d'air. Elle est conduite en appliquant deux rampes de refroidissement, respectivement dans le doigt de gant et dans la double enveloppe, qui peuvent être ou non identiques. Les essais ont montré la nécessité d'ensemencer la couche de glace sur le tube et d'ajuster finement la température initiale de la rampe de refroidissement. L'étude systématique de l'influence des paramètres opératoires a mis en évidence les rôles importants de la rampe de refroidissement et de la salinité de la solution sur la pureté de la glace produite. En l'absence d'agitation, la température de la double enveloppe a également un effet notoire sur la pureté de la glace à cause des gradients de température, et par suite, des courants de convection qu'elle peut engendrer au sein de la solution. En régime agité, la solution semble être à chaque instant en équilibre avec la glace. Une même salinité finale de la glace peut être obtenue avec des rampes de refroidissement beaucoup plus rapides qu'en statique. Quelles que soient les performances de la congélation, le ressuage est ensuite indispensable pour atteindre la norme de potabilité. La recherche de conditions opératoires optimales a permis de réduire la durée du procédé global à 8h (5h de cristallisation et 3h de ressuage). Les résultats de ce travail montrent la faisabilité de la technique et donnent une bonne idée des conditions de fonctionnement qui peuvent être employées pour produire l'eau potable.
Author: Judith A. Evans Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 1444302337 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 368
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This book provides a comprehensive source of information on freezing and frozen storage of food. Initial chapters describe the freezing process and provide a fundamental understanding of the thermal and physical processes that occur during freezing. Experts in each stage of the frozen cold chain provide, within dedicated chapters, guidelines and advice on how to freeze food and maintain its quality during storage, transport, retail display and in the home. Individual chapters deal with specific aspects of freezing relevant to the main food commodities: meat, fish, fruit and vegetables. Legislation and new freezing processes are also covered. Frozen Food Science and Technology offers in-depth knowledge of current and emerging refrigeration technologies along the entire frozen food chain, enabling readers to optimise the quality of frozen food products. It is aimed at food scientists, technologists and engineers within the frozen food industry; frozen food retailers; and researchers and students of food science and technology.
Author: 
Author: 
Author: Olivier Lorain
Author: Thouaiba Htira
Author: Youssef Mandri
Author: Anouar Rich
Author: Maud Roulleau
Author: 
Author: Judith A. Evans
Author: International Institute of Refrigeration
Author: