Traitement de l’eau :
modélisation de l’écoulement en bassin de flottation

 

 

BEI Fluides et Procédés


Correspondant : K. ESSEMIANI
CFD group Team Leader
Veolia Environnement R&D Center

 

Tutrice : Anne-Marie BILLET

 

Equipe : Yannick BICHON, Alain FONTAINE, Goulven INIAL

 

 

Le bassin de flottation est devenu une alternative au bassin de décantation dans les processus de traitement des eaux usées. La flottation est d’ailleurs plus efficace pour l’évacuation des algues, des couleurs et des odeurs naturelles. De plus, le gain en rendement par rapport au procédé de sédimentation (décantation) peut être de 30%; cependant les coûts de mise en œuvre et de fonctionnement restent supérieurs. C’est pourquoi de nombreuses études sont menées pour accroître les capacités et l’efficacité des bassins de flottation, afin de justifier les dépenses supplémentaires demandées.

La première étape du procédé de flottation est l’ajout d’agent coagulant. Il s’agit ici de forcer l’agrégation des particules en suspension. Par la suite, le but est de diminuer la densité des agrégats, appelés aussi flocs, en les attachant à des bulles d’air. Ceux-ci, devenant plus léger que l’eau, peuvent remonter à la surface du bassin où ils sont évacués à l’aide d’un raclage, par exemple. Les bulles d’air sont produites par la détente, dans le bassin, d’une eau pressurisée et saturée en air.

Ce projet a été proposé par Veolia Eau et a pour but de modéliser un bassin de flottation sous un logiciel de mécaniques des fluides numériques, Fluent. Il s’agit de mener des expériences numériques afin de trouver les paramètres important pour l’optimisation du procédé.

 

Le but de ce travail est de développer une méthodologie de modélisation des flottateurs à l’aide d’un code CFD commercial, via une étape de validation par comparaison à des mesures expérimentales.

 

Moyens mis en oeuvre:

 

- bibliographie (simulations CFD des flottateurs)

- logiciel CFD

- publication scientifique détaillant une étude expérimentale sur un flottateur (échelle pilote ou   industrielle)

 

Démarche :

 

- état de l'art sur la modélisation des flottateurs

- analyse de la publication scientifique et identification des cas à simuler

- choix des modèles numériques, avec prise en main de la modélisation multiphasique sous FLUENT

- étude de sensibilité sur les modèles de fermeture (tests sur une géométrie de petite taille) et calibration du modèle mathématique

- analyse des résultats et comparaison aux mesures publiées.

 

 

 

 

 

 

d

Champ de vitesses

Fraction volumique en air

50 µm

90 µm

 

Figure : Configurations d’écoulement selon la tailles des bulles, champs de vitesses et répartition volumique en air