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Combinaison des procédés d’électrocoagulation et d’électro-oxydation pour le traitement des eaux usées résiduaires issues des opérations de nettoyage de cuves industrielles.

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Sanni, Isbath Bona Ouré (2018). Combinaison des procédés d’électrocoagulation et d’électro-oxydation pour le traitement des eaux usées résiduaires issues des opérations de nettoyage de cuves industrielles. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 114 p.

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Résumé

Les eaux usées industrielles sont généralement des effluents complexes et difficiles à traiter par des procédés conventionnels. Il devient ainsi prioritaire de développer des procédés innovants et performants permettant l’élimination d’une large gamme de polluants de ces effluents. Les procédés électrochimiques tels que l’électrocoagulation (EC) et l’électro-oxydation (EO), ont récemment montré leur efficacité pour le traitement de matrices industrielles complexes. Comparativement à certains procédés, ceux-ci sont simples d’opération et ne nécessitent pas d’ajout de produits chimiques Ce projet a pour objectif de combiner les procédés d’EC et d’EO pour traiter les eaux résiduaires issues des opérations de nettoyage des cuves industrielles fortement chargées en DCO (Demande Chimique en Oxygène totale (DCOt) de 10360 ± 665 mgO2/L, en phosphore total (Pt) de 22,9 ± 0,9 mg/L) afin de respecter les normes de rejet à l’égout. Après une caractérisation de l’effluent, 1) l’EO a été appliquée seule pour traiter l’effluent ; 2) l’EC a été utilisée comme méthode de prétraitement pour enlever les matières en suspension et le Pt 3) les deux procédés ont été utilisés successivement (EC suivie par EO) afin de favoriser une minéralisation complète de la DCOt après le prétraitement. Pour l’EO, différents paramètres ont été testées soient le type d’anode (bore dopé au diamant (BDD), dioxyde d’iridium (IrO2) et oxyde de métal mixte (MMO), la densité de courant (0,05 à 0,23 A/cm²), la quantité d’électricité (0 à 122 Ah/L). Pour l’EC, la densité de courant variait de 4.5 à 13.6 mA/cm² et la quantité d’électricité (0 à 3,06 Ah/L). Les résultats du traitement par le procédé EO ont montré que le meilleur taux d’abattement de la DCO a été obtenu avec le BDD (91 ± 4,9 %) contre 52 ± 7,3 % pour les autres anodes. Malgré cette élimination importante de la DCO, le procédé EO seul ne permettait pas l’abattement du phosphore total et des particules colloïdales. Ce travail a montré que le couplage a permis l’enlèvement du Pt (97 %) tandis que la DCOt a été éliminée à hauteur de 95 % permettant ainsi le respect de la norme de rejet à l’égout. Par ailleurs, le couplage EC-EO permet de réduire les coûts d’opération à 7,3 CAD$/m³ contre 24 CAD$/m³ lorsque le procédé d’EO est utilisé seul.

Abstract

Industrial wastewaters are generally characterized by complex and diverse pollutants. This makes them difficult to treat them by conventional biological processes. Therefore,It becomes a priority to develop innovative and efficient processes for the treatment of a wide range of pollutants. Electrochemical processes such as electrocoagulation (EC) and electro-oxidation (EO) have recently proved their effectiveness for the treatment of industrial refractory matrices. These processes are simple to operate and do not require the addition of chemicals reagents. The purpose of this project was to combine EC and EO for the treatment of highly contaminated wastewater (Chemical Oxygen Demand COD of 10 360 ± 665 mgO2/L and an initial concentration of phosphorus of 22.9 ± 0.9 mg/L), from industrial cleaning tanks in order to meet sewer discharge standards. After a characterization step (1) the EO was tested then (2) the EC and finally (3) the coupling EC-EO. Indeed, EC was used as a pretreatment method to remove suspended solids, fine colloidal particles and total phosphorus (Pt) while EO was chosen for its ability to directly and indirectly oxidize refractory organic contaminants. Thus, for the EO, different operating parameters were investigated such as the type of anode (boron-doped diamond (BDD), iridium dioxide (IrO2) and mixed-metal oxide (MMO), the current density (0.05 to 0.23 A/cm²), the amount of electricity (0 to 122 Ah/L) while for the EC the current density varied from 4.5 to 13.6 mA/cm² and the amount of electricity from 0 to 3.06 Ah/L. With regard to the EO process, the best COD abatement rate was obtained with BDD (91 ± 4.9%) versus 52 ± 7.3% for other anodes. Despite a significant removal of COD, the EO alone did not allow the removal of total phosphorus and colloidal particles. The combination EC-EO allowed 97% of phosphorus removal while 95% of COD was removed to meet the sewer discharge standard. Moreover, the EC-EO coupling reduces operating costs to 7.3 $CAD/m³ against 24 $CAD/m³ when the EO process is used alone.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Drogui, Patrick
Mots-clés libres: électrochimie; électrocoagulation; électro-oxydation; eaux usées industrielles; Demande Chimique en Oxygène totale;
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 22 oct. 2018 13:41
Dernière modification: 22 oct. 2018 13:41
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/7625

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