ANR WATERSAFE : Wastewater purification by solidification

Durée: 4 ans (2021-2025)

Participants
Aurélie GALFRE (Porteur), F. Couenne, C. Cogné, D. Mangin, T. Biben, M. Tayakout
 

Résumé
La congélation sur paroi froide (ILC) est un procédé innovant de concentration des eaux polluées. Ce permet de séparer les eaux usées en deux phases : une phase solide (glace) dont la pureté dépend du procédé et des conditions opératoires ; une phase liquide concentrée en polluant. Ce procédé n’a pas été industriellement mis en place car les puretés de glace sont hétérogènes et le rendement est faible. La croissance dynamique de la glace a été simulée pour étudier l’impact des conditions opératoires sur les mécanismes morphologiques d’incorporation de polluants dans la glace afin d’améliorer l’efficacité du procédé. Cependant, la morphogenèse des interfaces, c'est à dire la morphogenèse du front de cristallisation et de la couche de glace (les poches de solution, des interstices de liquide, les joints de grain) n'est pas aisément gérée en compte dans la simulation. En effet, les interfaces sont des discontinuités dans ces modèles. Ainsi, pour résoudre les équations du système, la forme du front de cristallisation est simplifiée et la couche de glace simulée ne comprend pas les défauts observés. Le projet WATERSAFE a pour premier objectif de simuler la croissance dynamique de la glace en utilisant la méthode du champ de phase (PFM). Dans cette méthode, les variables sont des champs qui varient de manière continue au travers d’interfaces diffuses. La dynamique des interfaces est contrôlée par une minimisation de l’énergie libre définie par une fonctionnelle de Ginsburg-Landau. Cette méthode simule avec succès des morphogenèses complexes de solide, qui sont typiquement rencontrées, en prenant en compte naturellement la dynamique des interfaces et leurs formes. Le second objectif du projet WATERSAFE est de tester un nouveau pilote de cristallisation fonctionnant en mode continu avec un recycle sur la phase liquide et en mode discontinu sur la phase solide. Par une approche combinant essais expérimentaux en mode dynamique et simulation, une amélioration de l'efficacité du procédé, en terme de qualité de glace, de productivité et de rendement, est attendue.