Analyse par tomographie à rayons X de la distribution des phases dans un lit fixe d'épuration composé de xylit

Abstract

L'épuration des eaux usées étant un défit de plus en plus exigeant aux vues de l'intensification des réglementations, la société Eloy Water à introduit cette étude afin de mieux connaître et de pouvoir améliorer un de leur système déjà en place. Le système faisant l'objet de cette étude est l'X-Perco®. Cette micro-station d'épuration individuelle de type filtre compact permet un assainissement des eaux usées en utilisant le xylit comme média filtrant.

Le xylit est un matériau issu, au même titre que le charbon, de la fossilisation de végétaux, mais qui est actuellement considéré comme un déchet de l'extraction de la lignite à cause de son faible pouvoir calorifique. En raison d'un coût moindre et de propriété intéressantes pour le traitement des eaux usées, ce matériau a été implanté dans le système d'épuration d'Eloy Water.

Ce travail de fin d'études porte sur l'étude des phases du réacteur biologique de l'X-Perco\textsubscript{\textregistered}. L'étude consiste à la caractérisation du lit d'épuration, de l'hydrodynamique et du développement bactérien.

Pour mettre en évidence ces caractéristiques, la tomographie à rayon X, qui permet d'étudier de manière non destructive des objets, est utilisée. Les résultats tomographiques, couplés aux analyses physiques ont permis d'évaluer les grandeurs caractéristiques du lit: la porosité et la surface spécifique. Les distributions spatiales de ces grandeurs ont été évaluées. Elles ont été évaluées globalement et localement, mais aussi de manière axiale et radiale. La masse volumique particulaire du xylit a aussi été déterminée par pycnométrie. Concernant l'hydrodynamique, la rétention dynamique de l'eau a été évaluée via l'analyse axiale. Un effet de bord a été mis en évidence par l'analyse radiale. La présence d'écoulement capillaire et ruisselant est mise en évidence, mais pas d'écoulements préférentiels. Enfin, le lieu de la colonisation a été défini ainsi que la quantité de biofilm.

Le travail a permis de mieux comprendre ce qu’il se passe à l’intérieur de ce filtre compact. L’objectif étant à terme d’optimiser le produit, cette meilleure compréhension donne quelques pistes d’amélioration concernant la méthode de remplissage du xylit, le système de distribution des eaux usées, etc.