Analyse par utilisation de l'oxygène de différentes configurations d'un pilote ciblant la diffusion d'un gaz dans l'eau

Résumé

Il existe une multiplicité de système pour dissoudre un gaz suivant un objectif de traitement de contaminants dans l’eau. La finalité de ce travail est de développer une technologie de référence. L’objectif principal est de valider empiriquement l’intérêt technique de travailler sur la zone de diffusion du gaz dans l’eau. Pour ce faire, un pilote est construit et calibré. Une configuration de base du pilote est définie, le mode jet libre. Ensuite, différentes configurations (mode buse, mode mélangeurs statiques, mode avec anneaux de Rachig, mode LTCP) modifiant un aspect de diffusion du mode jet libre sont testées. L’oxygène est le gaz utilisé pour les essais de réoxygénation de l’eau suivant différents ratio G/L (v/v). Le sulfite de sodium est utilisé pour la désoxygénation et le suivi d’un traceur. Une caméra à capture rapide sert à la mesure de paramètres concernant les bulles de gaz. Il faut retenir principalement que l’augmentation du ratio G/L dans le mode jet libre augmente la capacité à oxygéner. En contrepartie, l’efficacité de transfert de la masse d’oxygène ajouté par litre d’eau traité diminue. La taille moyenne des bulles observées augmente avec le ratio G/L tout autant que leur irrégularité de forme. Pour une première étape de réoxygénation de l’eau d’essai à un ratio G/L de 0,08, la capacité à dissoudre par rapport à celle du bruit de fond montre que le mode jet libre est (19,0 ± 0,5) % plus performant suivi par le mode jet libre avec restriction sur le débit d’eau à (22 ± 2) %. L’ajout d’une buse fait passer ce pourcentage à (26 ± 1) % et l’ajout de mélangeurs statiques à (31 ± 2) %. Le mode avec anneaux de Rachig produit l’effet inverse et abaisse le pourcentage à (15 ± 2) % alors que le fait de raccourcir la zone de contact primaire (mode LTCP) maintient une performance autour de (18 ± 3) %. Autre observation pour cette même étape, l’efficacité de transfert de l’oxygène ajouté par litre d’eau traitée est de (7 ± 3) % pour le mode jet libre, de (16 ± 2) % pour le mode jet libre avec restriction, de (19 ± 1) % pour le mode buse, (23 ± 1) % pour le mode avec mélangeurs statiques, (11 ± 2) % pour le mode anneaux de Rachig et (13 ± 2) % pour le mode LTCP. Les essais de suivi d’un traceur montrent que le mode buse et celui des mélangeurs statiques favorisent le mélange et la capacité à interagir. Ces deux modes témoignent aussi de l’intérêt à distribuer uniformément la pression d’eau le long du circuit et d’augmenter la pression du gaz. Bref, il faut poursuivre le travail sur la zone de diffusion du gaz alors que la performance doit être évaluée suivant la combinaison optimale de multiples critères. Il est suggéré de tester le fait d’allonger la zone de contact primaire du pilote, de mesurer l’effet combiné de la buse et des mélangeurs statiques et de vérifier l’utilité de l’injecteur venturi lorsque le gaz est injecté sous pression. Le cas des anneaux de Rachig est à approfondir suivant l’hypothèse de rétention de l’oxygène à la surface des plaques tout autant que le travail amorcé à l’aide de la caméra à capture rapide comme outils de mesure de la distribution et de la taille des bulles dans la zone de contact secondaire.

Date	17 mars 2014
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Robert Hausler (Directeur(-trice))