Electrodéshydratation des boues résiduaires : études des paramètres physico-chimiques et biologiques

L'électrodéshydratation des boues résiduaires est un procédé hybride de séparation liquide-solide qui a été étudié à l'aide d'un dispositif de laboratoire. Ce travail de thèse a été réalisé sur la base de tests réalisés avec l'application d'un courant électrique à intensité imposée constante. Ce choix de fonctionnement, outre le fait qu'il soit assez peu étudié dans la littérature, s'est initialement fait dans le but d'améliorer de développement d'un modèle cinétique développé précédemment au laboratoire. Les résultats obtenus lors des essais, ont également permis d'étudier d'autres caractéristiques du procédé telles que le gain de siccité et la consommation énergétique. Plusieurs tests statistiques ont été utilisés pour tenter de mettre en évidence les potentielles relations qui pourraient exister entre certaines propriétés physico-chimiques caractéristiques des boues et les performances du procédé. Ce travail a montré que : (i) le gain de siccité est significativement impacté par la teneur en matières volatiles et la conductivité électrique du gâteau de boue ; (ii) la consommation énergétique est impactée par la siccité initiale de l'échantillon, les matières volatiles, la conductivité et la charge de surface ; (iii) la cinétique de déshydratation est impactée par la siccité initiale et la concentration des polymères exocellulaires solubles (EPS). Dans un second temps, nous nous sommes focalisés sur l'étude de l'impact de la conductivité électrique sur les performances du procédé (en termes de cinétique de déshydratation, de gain de siccité et de consommation énergétique) en modifiant la composition des boues avant les essais. Avec cette démarche nous avons pu modifier la conductivité électrique initiale de la boue. Du graphite et des solutions salines ont été ajoutée afin de modifier respectivement la conductivité de la phase solide et de la phase liquide. Une description claire de l'impact de la conductivité sur les performances du procédé a été difficile car ce paramètre est multi-dépendant des autres paramètres, néanmoins cette étude a montré qu'il y avait un optimum de conductivité pour la boue étudiée et qu'il était donc possible d'optimiser le procédé d'électrodéshydratation en modifiant la conductivité de la phase solide et/ou liquide. Enfin, nous avons également tenter durant ce travail de thèse d'évaluer la potentialité du procédé d'électro-déshydratation à hygiéniser au moins partiellement les boues biologiques (aspect qui est très peu étudié dans la littérature). Sur la base de différentes boues urbaines et industrielles (avec des populations microbiennes différentes) nous avons observé que le procédé d'électro-déshydratation est potentiellement susceptible de réduire de façon significative la teneur en germes pathogènes et pourrait de ce fait avoir, en complément de son rôle de déshydratation, une capacité d'hygiénisation des boues. Malheureusement les phénomènes pouvant expliquer ces observations n'ont pas pu être réellement étudiés au cours de ce travail de thèse.