Étude hydrodynamique d'un séparateur huile-eau usée immiscibles à fonctionnement en continu par des électrovannes automatisées

Abstract

La recherche porte sur l'étude hydrodynamique d'un séparateur huile-eau à fonctionnement continu intégrant des électrovannes automatisées. L'objectif principal est de développer un système de séparation robuste et efficace, adapté au traitement des eaux usées huileuses non miscibles. L'étude adopte une méthodologie complète combinant modélisation mathématique, simulation numérique avec MATLAB et validation expérimentale. Deux modes de fonctionnement distincts sont explorés : le mode passif, où la séparation de phase se produit naturellement en raison de la gravité sans aucune intervention de contrôle, et le mode actif, qui utilise une régulation en temps réel des niveaux d'interface via des électrovannes automatisées activées par des seuils prédéfinis. Les modèles mathématiques prennent en compte l'écoulement stratifié multiphasique, la décantation gravitationnelle, la coalescence des gouttelettes et la dynamique d'interface. Un élément clé de cette recherche est la simulation de stratégies de contrôle dynamique, où les électrovannes sont activées en fonction de seuils de hauteur d'interface, améliorant ainsi la régulation en temps réel du débit de phase. Différents paramètres physiques et hydrodynamiques sont étudiés, notamment la viscosité de l'huile, la taille des gouttelettes, les différences de densité, la tension superficielle, les débits d'entrée, les rapports géométriques et les seuils de déclenchement des vannes. Les résultats de simulation démontrent l'effet de chaque paramètre sur l'efficacité de la séparation, l'évolution de l'interface et la distribution des temps de séjour. La validation expérimentale confirme la fiabilité de la simulation avec des marges d'erreur minimales, renforçant ainsi l'applicabilité des modèles développés à un usage industriel. Cette thèse contribue à la compréhension de la dynamique de séparation multiphasique sous régulation active et pose les bases de la mise en œuvre de systèmes de contrôle intelligents dans les technologies de traitement huile-eau.