Settling classes for fine suspended particles

The modelling of pollutant transfer in freshwater systems can be refined by considering the heterogeneities of the sedimentary dynamics and of the chemical reactivities of fine suspended particles. One of the first steps is the fractionation of these fine particles into effective settling classes. Although several methods exist, most of them are based on either granulometric considerations and/or arbitrary threshold criteria. This article presents the bases of an experimental method focusing on the direct measurement of the settling velocities without considering the granulometry and/nor any threshold criteria. The experimental work consists in recording the temporal evolution of the vertical distribution of the suspended solid concentration in a settling tank. A mathematical analysis provides the number of particle groups, and the mass contribution and the settling velocity for each This procedure is described and applied for validation, as a first step, to calibrated suspensions. Additional work is needed for a further analysis of the physical constraints involved in the model, as well as for more extensive experimental validation. To cite this article: C. Brach-Papa et al., C. R. Mecanique 334 (2006).

RésuméLa modélisation des transferts de polluants dans les hydrosystèmes peut être affinée en considérant l'hétérogénéité de la dynamique sédimentaire et des réactivités chimiques des fines particules solides en suspension. Pour celà, l'une des premières étapes est de fractionner ces fines particules en classes de vitesses de chute effectives. Bien qu'il existe déjà plusieurs méthodes, celles-ci sont plus ou moins basées sur des considérations granulomètriques et/ou des critères de seuils arbitraires. Ce papier présente les bases d'un protocole expérimental dédié à la mesure directe de ces vitesses de chute sans considération granulométrique à priori ni critère seuil. Une analyse mathématique des évolutions temporelles de la distribution verticale de concentration d'une suspension solide en colonne de décantation permet la détermination directe du nombre de groupes et, pour chacun, de sa contribution massique et de sa vitesse de chute. La procédure est décrite et appliquée pour validation, en première étape, à des suspensions calibrées. La démarche devra être approfondie afin de mieux analyser les contraintes inhérentes au modèle, et aussi conduire des validations expérimentales plus complètes. Pour citer cet article : C. Brach-Papa et al., C. R. Mecanique 334 (2006).