Oxydation en phase liquide par l'oxygène moléculaire des boues biologiques d'une usine de pâtes et papiers

Abstract

L'oxydation en phase liquide par l'oxygène moléculaire des boues biologiques d'une usine de pâte et papier (Tembec) a été étudiée à des pressions et températures élevées dans deux types de réacteur. Dans une première étape, l'oxydation seule et l'oxydation combinée à l'hydrolyse neutre ou basique ont été étudiées dans un autoclave muni d'un agitateur magnétique. L'hydrolyse en milieu basique est réalisé par ajout de soude. Par la suite, l'oxydation des boues, avec et sans ajout de soude, a été effectuée dans un réacteur tubulaire couplé à un mélangeur statique disposé en amont et servant à créer une forte dispersion et un mélange intime entre les deux phases gaz et liquide. Dans ce travail, on a exposé, en premier chapitre, une revue bibliographique où nous avons situé l'oxydation par voie humide par rapport aux méthodes conventionnelles de traitement des boues. Nous avons aussi présenté les différentes techniques de l'oxydation humide et ses applications industrielles, en passant en revue les principaux travaux de recherches antérieurs sur cette méthode. La littérature sur les mécanismes réactionnels et l'étape de transfert d'oxygène intervenant lors de l'oxydation par voie humide a également été détaillée dans ce chapitre. Le second chapitre est consacré à la présentation des dispositifs expérimentaux utilisés pour l'oxydation par voie humide des boues, à savoir le dispositif "Magnet Drive" utilisant l'autoclave agité, et le système "Oxyjet" mettant en oeuvre le réacteur tubulaire couplé, en amont au mélangeur statique. Les différentes méthodes d'analyse sont aussi décrites dans ce même chapitre. Au troisième chapitre, sont présentés les travaux expérimentaux effectués en utilisant l'autoclave agité comme réacteur pour l'hydrolyse et l'oxydation des boues. Ces travaux ont eu pour objectif de tester l'efficacité d'oxydation des boues pour différentes sévérités de conditions opératoires ainsi que l'effet de l'hydrolyse préalable des boues, neutre et basique, sur le pourcentage de réduction des matières organiques par oxydation humide. Les travaux expérimentaux effectués sur Oxyjet sont exposés au chapitre 4. Ceux-ci consistent en un essai d'oxydation des boues sans ajout de soude, et des essais, à différentes températures, d'oxydation des boues avec ajout d'une quantité optimale de soude déterminée au chapitre précédant. La comparaison entre les performances des deux dispositifs expérimentaux utilisés a permis de mettre en évidence l'importance de la technique de mélange entre les phases réactionnelles lors des réactions d'oxydation en phase liquide par l'oxygène moléculaire