Etude du procède d’oxydation hydrothermale dans l’eau supercritique pour le traitement des eaux polluées

Abstract

L’oxydation hydrothermale dans l'eau supercritique est une technique de traitement des déchets qui consiste à oxyder des matières organiques en utilisant de l'eau dans des conditions supercritiques. Elle a été développée comme technique alternative afin de limiter les risques de pollution secondaire. Le but de cette étude est de développer un outil de simulation à l'état stationnaire, pour le réacteur tubulaire d'oxydation en eau supercritique (SCWO) de l’université de Cádiz en Espagne. Le travail a été réalisé en utilisant une approche de modélisation bidimensionnelle appliquant le modèle de turbulence k-ε et la formulation de l'Association Internationale des Propriétés de l'eau et de la vapeur (IAPWS-IF97) pour calculer les propriétés de l’eau dans les conditions supercritique. Les propriétés du milieu réactionnel ont été supposées celles du mélange des espèces présentes, et le coefficient de transfert de chaleur a été optimisé. Le modèle 2D développé en utilisant le COMSOL Multiphysics, a été nettement amélioré par rapport au modèle 1D, et a donc été utilisé pour modéliser le comportement du réacteur supercritique pour la dégradation du polluant modèle : le phénol et les polluants réels : l’huile de coupe Biocut35 et le déchet de l’huile d’olive. Les résultats obtenus sont en bon accord avec les valeurs expérimentales, et ont aussi été exploités pour une étude paramétrique de l’effet des conditions opératoires sur les performances du réacteur, en utilisant la méthodologie des plans d’expériences. Le programme développé a permis, pour la première fois, de tracer une zone de sécurité du réacteur supercritique pour chaque polluant, et pour des conditions opératoires différentes, ce qui assure un fonctionnement pour un maximum d’efficacité tout en respectant les limites de sécurité du réacteur.