ren_baiming.jpg, par jfages

Soutenance de thèse de Baiming REN

Transforming alum sludge into value-added
products for various reuse

Sous réserve de la validation du processus d'autorisation de soutenance

Jeudi 11 juillet 2019 - 10h30
Amphi 2 IMT Mines Albi
 

Composition du jury

• M. Ange NZIHOU Centre RAPSODEE, CNRS-UMR 5302, IMT Mines Albi
  Co-directeur de thèse
• M. Yaqian ZHAO University College Dublin, Ireland
  Co-directeur de thèse
• Mme Nathalie LYCZKO IMT Mines Albi
  Examinateur
• Mme Hélène CARRERE LBE Narbonne
  Examinateur
• Mme Diane THOMAS Université de Mons
  Rapporteur
• M. Zoubeir LAFHAJ Ecole Centrale de Lille
  Rapporteur

Résumé

La forte augmentation de la population mondiale entraîne une demande croissante en eau potable. La production d'eau potable est accompagnée par la génération de résidus du traitement de l'eau dont la boue d'aluminium qui est donc largement disponible mondialement. Ce travail se concentre sur l'identification des différentes voies de valorisation des boues d'aluminium afin de les réutiliser dans le domaine de l’environnement. Deux sources de boues d'aluminium, collectées en France et en Irlande, ont été étudiées dans divers domaines d’application en fonction de leurs caractéristiques. Tout d'abord, les boues d'aluminium ont été utilisées en remplacement d’une partie de l'argile dans la fabrication des briques, en incorporant différents pourcentages de boues d'aluminium et à différentes températures. Les briques résultantes ont été caractérisées en termes de compression, LoI, absorption d'eau, ….

Les résultats ont montré que les briques composées de boues d'aluminium et d'argile sont conformes aux « normes européennes et irlandaises » et démontrent ainsi le potentiel pour une application industrielle des boues d'aluminium dans la fabrication de briques en terre cuite irlandaises. Dans un second temps, les boues d’aluminium ont été utilisées comme adsorbant des polluants présents dans l’agriculture. Le glyphosate est un ingrédient actif dans les pesticides utilisés massivement dans l'agriculture irlandaise et représente une problématique environnementale. La boue d’aluminium et la tourbe irlandaise ont été comparées pour l’élimination du glyphosate lors de tests en pot à l’échelle laboratoire. Les résultats ont montré que la boue d’aluminium permet d’éliminer le glyphosate à plus de 99% et réduire les niveaux de DCO. Cet aspect scientifique a permis d’être dans la sélection des adsorbants possibles pour le traitement des eaux usées agricoles en Irlande. Le co-conditionnement et la déshydratation des boues de station d’épuration avec des boues d’aluminium liquides ont également été étudiés. Pour cela, le Jar test a été effectué sur des boues issues d’une station de traitement des eaux française. Les résultats ont montré que le rapport optimal de mélange des boues est de 1:1 (boues d’épuration : boues d’aluminium). Ainsi, la quantité de polymère utilisée peut être diminuée de 14 fois par rapport aux technologies actuelles. Cette approche a permis de montrer la possible valorisation des boues d’aluminium comme un moyen durable et technique permettant ainsi l’élimination des boues localement pour une même station de traitement des eaux. Une autre voie de valorisation des boues d’aluminium comme adsorbant pour la purification des gaz a été étudiée lors d’expériences d’adsorption de H2S dans un réacteur à lit fixe dans différentes conditions expérimentales. Les données expérimentales d’adsorption du H2S ont été modélisées à l'aide de modèles empiriques basés sur la cinétique des processus d'adsorption. Les résultats ont montré que les boues d'aluminium sont un adsorbant efficace pour l'élimination du H2S (capacité de 374,2 mg H2S / g solide) et que des mécanismes mis en jeu sont l'adsorption dissociative et l'oxydation. Les coefficients de transfert de masse globaux ont également été calculés et pouvant ainsi être utilisés pour la prédiction. Enfin, les gâteaux de boues d'aluminium ont été réutilisés pour la purification simultanée d’H2S et le traitement des eaux usées. Les résultats ont montré la capacité de cet adsorbant pour éliminer tout le H2S présent avec une grande efficacité d’élimination de la DCO, TN et TP. Ainsi, il a été démontré la valorisation des boues d’aluminium en tant qu’adsorbant pour une purification du H2S simultanée avec le traitement des eaux usées.