Epuration d'effluents de produits phytosanitaires par Bioréacteur à Membranes de Nanofiltration PDF Download
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Book Description
Les eaux de rinçage du matériel de pulvérisation agricole génèrent des eaux usés contenant des résidus de pesticides nuisibles pour l'environnement. Afin de limiter la nocivité reconnue de ces déchets, plusieurs technologies sont actuellement disponibles. Celles-ci sont basées soit sur la concentration des matières actives soit sur la dégradation biologique ou physicochimique des produits phytosanitaires. Au cours de ce projet de recherche nous avons développé un bioréacteur à membranes pour le traitement de ces rejets. Ce procédé réalise une dégradation biologique des matières actives, tandis que la membrane assure la rétention d'éventuelles fractions résiduelles de pesticides non dégradés. Il permet donc de s'affranchir de la filière de traitement traditionnelle tout en prévenant les possibles dysfonctionnements du traitement biologique. Après une phase d'acclimatation des microorganismes aux produits phytosanitaires, ceux-ci sont éliminés. Cette élimination s'accompagne de diminutions de la toxicité et de la concentration en matières actives dans l'effluent. En fonction de la liqueur mixte employée, cette élimination est due à des mécanismes de biodégradation et de biosorption ou seulement à de la biosorption. Une membrane de Nanofiltration retenant 99,6% d'un pesticide modèle a été sélectionnée. Ceci a permis de réaliser un Bioréacteur à Membranes de Nanofiltration pilote. Il a été évalué lors du traitement d'un effluent phytosanitaire réel dont la toxicité a été diminuée de façon significative. L'implication des matières en suspension et des substances exopolymeriques solubles sur le colmatage de la membrane a été identifiée.
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Les eaux de rinçage du matériel de pulvérisation agricole génèrent des eaux usés contenant des résidus de pesticides nuisibles pour l'environnement. Afin de limiter la nocivité reconnue de ces déchets, plusieurs technologies sont actuellement disponibles. Celles-ci sont basées soit sur la concentration des matières actives soit sur la dégradation biologique ou physicochimique des produits phytosanitaires. Au cours de ce projet de recherche nous avons développé un bioréacteur à membranes pour le traitement de ces rejets. Ce procédé réalise une dégradation biologique des matières actives, tandis que la membrane assure la rétention d'éventuelles fractions résiduelles de pesticides non dégradés. Il permet donc de s'affranchir de la filière de traitement traditionnelle tout en prévenant les possibles dysfonctionnements du traitement biologique. Après une phase d'acclimatation des microorganismes aux produits phytosanitaires, ceux-ci sont éliminés. Cette élimination s'accompagne de diminutions de la toxicité et de la concentration en matières actives dans l'effluent. En fonction de la liqueur mixte employée, cette élimination est due à des mécanismes de biodégradation et de biosorption ou seulement à de la biosorption. Une membrane de Nanofiltration retenant 99,6% d'un pesticide modèle a été sélectionnée. Ceci a permis de réaliser un Bioréacteur à Membranes de Nanofiltration pilote. Il a été évalué lors du traitement d'un effluent phytosanitaire réel dont la toxicité a été diminuée de façon significative. L'implication des matières en suspension et des substances exopolymeriques solubles sur le colmatage de la membrane a été identifiée.
Author: Antónia Teresa Zorro Publisher: ISBN: Category : Technology Languages : en Pages :
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Nanofiltration (NF) technology offers several advantages over classic separation processes. NF membranes have been increasingly implemented in water treatment processes (e.g., desalination of brackish water and seawater) and for wastewater (e.g., textile, pulp and paper, pharmaceutical, and agro-industrial). The specific selectivity toward small solutes and the lower energy consumption of NF membranes have enhanced their use. However, some drawbacks need to be faced when NF is applied on an industrial scale. The main drawback is fouling that reduces the production capacity of the plant and shortens the membrane service lifetime if of irreversible nature, thus increasing the operating and capital costs. Moreover, fouling alters the selectivity of the membrane and thus the rejection efficiency. This chapter focuses the use of NF for the treatment of different agro-industrial effluents (such as dairy, tomato, and olive oil) and addresses membrane fouling as the main drawback against NF competitiveness.
Author: Pierre Hamon Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Si les risques liés à la présence de résidus médicamenteux dans l'environnement sont encore méconnus, les premiers cas avérés et l'introduction récente de trois médicaments (2013) sur une liste de surveillance de l'UE imposent d'ores et déjà le développement de procédés de traitement capables d'éliminer cette pollution spécifique. C'est dans ce contexte que le traitement des effluents d'un service d'oncologie par un bioréacteur à membranes a été évalué dans cette thèse. Les effluents collectés sont caractérisés par une importante variabilité de la charge polluante et des concentrations médicamenteuses très élevées, parfois supérieures à 1 mg.L-1. Ces conditions n'ont pas favorisé le développement continu de la biomasse épuratrice. Il a toutefois été démontré que la toxicité de ces effluents n'est pas proportionnelle à la charge appliquée puisqu'une charge massique supérieure à 0.20 kgDCO.kgMVS-1.j-1 permet la croissance de la biomasse. Le colmatage des membranes a permis une rétention significative des médicaments sélectionnés. L'élimination des médicaments sélectionnés a par ailleurs été systématiquement améliorée par les boues acclimatées avec notamment le développement de capacités de biotransformation sur des molécules parfois uniquement éliminées par sorption dans les stations d'épuration.
Author: Matthieu Jacob Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Les procédés de réutilisation des eaux usées doivent être robustes, fiables et rentables pour que leur utilisation se démocratise et devienne complémentaire des traitements des eaux de surface. Le couplage d'un procédé biologique et de procédés membranaires représente une solution prometteuse pour répondre à ces challenges. Cette étude se focalise sur l'impact des conditions de fonctionnement du procédé secondaire (en particulier par bioréacteur à membrane BAM) sur le colmatage du procédé tertiaire de nanofiltration (NF) ou d'osmose inverse (OI) ainsi que sur le devenir des micropolluants et microorganismes tout au long de la chaine de traitement. Dans un premier temps, des expériences à court terme de filtration avec différentes membrane NF et d'OI ont été réalisées afin de caractériser les interactions entre effluents secondaires et membranes. Il a ainsi été observé de très fortes rétentions de tous les micropolluants ciblés par la Directive Cadre Européenne. En termes de colmatage, la chute de flux de l'OI, essentiellement liée pour ces essais de courte durée à une augmentation de pression osmotique puis à un dépôt de cristaux minéraux, peut être maîtrisée en contrôlant le pH et la concentration en carbonate et phosphate de l'effluent secondaire. Par ailleurs, des chutes de flux plus importantes sont observées lors des filtrations réalisées avec les membranes de NF qui sont plus sensibles au colmatage irréversible. Dans un second temps, l'optimisation de la filière de traitement des eaux usées urbaines couplant un bioréacteur à membranes à un procédé d'OI a été réalisée à partir d'une unité pilote fonctionnant en continu. La sélection de conditions opératoires adéquates a permis de faire fonctionner le procédé d'OI pendant plus de quatre mois sans qu'aucune maintenance ne soit réalisée. Une faible chute de flux de l'OI, linéaire sur toute la période de filtration, essentiellement dû à l'adsorption de molécules organiques à la surface de la membrane, a été observée. Sur l'ensemble de la période d'essais, la filière BAM/OI permet d'obtenir un abattement optimal en micropolluants présents. Lorsque des micropolluants sont injectés à des concentrations plus élevées (simulation d'une brusque dégradation de la qualité des eaux en entrée de filière) dans le bioréacteur, une chute de l'activité de la biomasse couplée à un relargage de produits microbiens solubles peut être observée. Néanmoins, ces pics de pollution n'ont eu aucun impact sur le colmatage de la membrane du BAM ni sur celle de l'OI. La filière BAM-OI permet donc de garantir un taux de rejet élevé et une productivité d'environ 15 L.h-1.m2 quelles que soient les fluctuations de la composition de l'eau usée urbaine à traiter.
Author: El Hani Bouhabila Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 189
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Cette étude est consacrée à la caractérisation du fonctionnement d’un bio réacteur à membranes à fibres creuses immergées pour l’épuration d’eau usée domestique ou d’un effluent synthétique. Les paramètres qui ont caractérisé le fonctionnement du bio réacteur à membrane sont l’âge de la boue( 10, 20 et 30 jours) et la charge volumique appliquée. Malgré la présence de composés difficilement biodégradables dans l’effluent à traiter, le rendement d’élimination de composés organiques était supérieur à 90% même pour une charge volumique de 5,7 Kg DCO/m3.j. la membrane a prouvé son rôle dans l’élimination des composés organique était associée une nitrification presque complète. Dans ces conditions, les mécanismes du métabolisme endogène sont amplifiés, ce qui a conduit à une réduction de la production des boues estimée à 0,15 KgMES/KgDCO éliminée pour un âge de boue de 30 jours. En revanche, un colmatage des membranes accompagne ces performances. Le surnageant obtenu après centrifugation des boues joue un rôle très important dans ce colmatage : il est responsable de 75% de la résistance au colmatage. L’augmentation de l’âge de la boue réduit le colmatage dû à cette fraction. L’utilisation combinée de l’aération à un débit de 1,8 m3/h et du rétro lavage à une fréquence de 15s chaque 15 min permet de multiplier la perméabilité des membranes par un facteur 7
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LA DIGESTION ANAEROBIE D'UN EFFLUENT SYNTHETIQUE A ETE ETUDIEE EN BIOREACTEUR A MEMBRANE. LE MILIEU SYNTHETIQUE MIS EN UVRE SIMULE LES EFFLUENTS PRODUITS PAR LES USINES QUI FABRIQUENT DU PAPIER POUR CARTON ONDULE. LA CONFIGURATION EN DEUX ETAPES (REACTEUR ACIDOGENE CONDUIT EN CHEMOSTAT ET REACTEUR A MEMBRANE PLACES EN SERIE) A ETE MISE EN UVRE POUR ETUDIER L'INFLUENCE DU TEMPS DE SEJOUR HYDRAULIQUE A CHARGE VOLUMIQUE CONSTANTE, SUR LA CAPACITE D'EPURATION DE LA PHASE METHANOGENE. L'EPURATION EST DEMEUREE CONSTANTE POUR LES TEMPS DE SEJOUR HYDRAULIQUE TESTES. LA CONFIGURATION EN UNE ETAPE A ENSUITE ETE MISE EN UVRE POUR ETUDIER L'INFLUENCE DU TEMPS DE SEJOUR HYDRAULIQUE A CHARGE VOLUMIQUE CONSTANTE, L'INFLUENCE DE LA CHARGE VOLUMIQUE A TEMPS DE SEJOUR DES BOUES CONSTANT ET L'INFLUENCE DU TEMPS DE SEJOUR DES BOUES A CHARGE VOLUMIQUE CONSTANTE, SUR LE COMPORTEMENT DU PILOTE. LA DIMINUTION DU TEMPS DE SEJOUR HYDRAULIQUE A CHARGE CONSTANTE ENTRAINE UNE BAISSE DE L'EPURATION. POUR L'AUGMENTATION DE LA CHARGE A TEMPS DE SEJOUR DES BOUES CONSTANT, LA CONCENTRATION EN MATIERES VOLATILES TOTALES EST PROPORTIONNELLE A LA CHARGE APPLIQUEE. PAR AILLEURS, L'AUGMENTATION DE LA CHARGE VOLUMIQUE EST ACCOMPAGNEE D'UNE AUGMENTATION DE LA VITESSE SPECIFIQUE DE CONSOMMATION DU SUBSTRAT ET D'UNE BAISSE DE L'EPURATION. L'AUGMENTATION DU TEMPS DE SEJOUR DES BOUES ENTRAINE LA DIMINUTION DE LA VITESSE SPECIFIQUE DE CONSOMMATION DU SUBSTRAT. PAR AILLEURS, L'ACCUMULATION DE BIOMASSE, QU'ELLE RESULTE DE VARIATIONS DE CHARGE OU DU TEMPS DE SEJOUR DES BOUES, S'ACCOMPAGNE D'UNE ACCUMULATION DE MACROMOLECULES SOLUBLES
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Une étude pilote de mise au point d'un bioréacteur permettant une aération sans bulles à l'aide de membranes denses en polydiméthylsiloxane est présentée. Deux types de membranes planes en silicone: homogène tramée d'épaisseur 175 [mu]m (SILASTIC) et composite d'épaisseur 15 [mu]m (GFT) ont été testées. Dans un premier temps, la perméabilité à l'oxygène et à l'air des deux membranes, évaluée expérimentalement, a montré des valeurs proches et comparables à celles rapportées dans la littérature. La capacité d'oxygénation en eau claire dans un dispositif pilote à recirculation de liquide a été ensuite déterminée pour une série de conditions d'écoulement dans le module plan. L'exploitation des données conflrIne le fait que la résistance au transfert d'oxygène est localisée principalement dans la couche limite liquide, qui peut être évaluée à l'aide de corrélations prenant en compte les conditions hydrodynamiques. Une corrélation proposée par Yang et Cussler a donné les estimations les plus en accord avec les valeurs expérimentales. Des essais de développement d'un biofilm ont ensuite été effectués, démontrant l'aptitude du dispositif à combiner une aération sans bulles et une fonction support pour les micro-organismes. Parmi les facteurs influençant le niveau de développement du biofilm et son maintien, la nature de la membrane ainsi que les conditions hydrodynamiques jouent un rôle prépondérant. Le rôle des conditions hydrodynamiques sur la dynamique de formation et de détachement du biofilm a été interprété à partir de la contrainte de cisaillement exercée par le liquide en écoulement. Une étude globale d'épuration a finalement été réalisée à l'aide du dispositif sur plus de 30 jours et a démontré la possibilité de développer une capacité d'épuration vis à vis de la pollution carbonée, dont la faible valeur résulte de l'aire spécifique insuffisante du module membranaire.
Author: Arnaud Massot
Author: Arnaud Massot
Author: Antónia Teresa Zorro
Author: Pierre Hamon
Author: Matthieu Jacob
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Author: El Hani Bouhabila
Author: 
Author: JOUHEIR.. CADI
Author: Fayçal Ounaies