Mieux comprendre l’écoulement des boues digérées : rôle de la viscosité et de la température

Résumé

L’objectif de cet article est de proposer des protocoles de caractérisation thermo-rhéologique des boues digérées pour réaliser un dimensionnement pertinent des installations de traitement en station de traitement des eaux usées (STEU). Pour cela, tous les aspects rhéologiques pouvant impacter l’écoulement des boues dans les composants hydrauliques sont abordés, notamment le seuil d’écoulement, le comportement rhéofluidifiant, la thixotropie, la viscoélasticité ou encore la dépendance thermique des caractéristiques rhéologiques. Un protocole de détermination de chacune de ces propriétés rhéologiques adapté aux boues digérées issues de STEU est détaillé. Les lignes directrices proposées ici se basent sur les retours d’expériences de campagnes de caractérisation menées en laboratoire sur des boues digérées prélevées en STEU. Les résultats des caractérisations menées grâce à l’application des protocoles décrits confirment la présence d’un seuil d’écoulement et d’un caractère rhéofluidifiant pour des boues digérées issues de STEU. Ils montrent également que dans le cas d’une boue digérée, la thermo-rhéologie peut être simplifiée, car la thixotropie, la viscoélasticité et la dépendance thermique ont un impact négligeable sur l’écoulement de la boue digérée dans les conditions typiques des procédés en STEU.

Abstract

The aim of this article is to propose protocols for the thermo-rheological characterization of digested sludge, in order to achieve a relevant dimensioning of treatment plants in wastewater treatment plants. For this purpose, all the rheological aspects that can impact the flow of sludge in hydraulic components, including the yield stress, the shear-thinning behavior, the thixotropy, the viscoelasticity or the thermal dependence of rheology are exposed. A protocol for the determination of each of these rheological properties, adapted to digested sludge from WWTP, is detailed. The guidelines proposed here are based on feedback from laboratory characterization campaigns conducted on digested sludge collected from WWTP. The results of the characterization campaigns made by following the previous protocols confirm the presence of a yield stress behavior and a shear-thinning behavior for digested sludge from WWTP. They also show that in the case of digested sludge, the thermo-rheology can be simplified because the thixotropy, viscoelasticity and thermal dependency have a negligible impact on the flow of digested sludge for WWTP typical process conditions.