Etude de la biosorption du plomb et du cuivre par des boues de stations d'épuration : mise en œuvre d'un procédé de biosorption à contre-courant

par Pascale Diard

Thèse de doctorat en Sciences et Techniques du Déchet

Sous la direction de Rémy Gourdon.

Soutenue en 1996

à Lyon, INSA , dans le cadre de école doctorale non créée , en partenariat avec LAEPSI - Laboratoire d'Analyse Environnementale des Procédés et Systèmes Industriels (Lyon, INSA) (laboratoire) .


  • Résumé

    Face aux nombreuses techniques de traitement d'effluents industriels aqueux chargés en métaux lourds (précipitation, osmose inverse, procédés électrochimiques), les procédés biologiques peuvent constituer une alternative potentiellement intéressante. Ceux-ci sont basés sur les propriétés de certains micro-organismes à accumuler les métaux métaboliquement ("bioaccumulation") ou non ("biosorption"). Dans le cadre de cette thèse, l'utilisation de micro-organismes issus de boues de stations d'épuration d'eaux usées urbaines a été étudiée pour la biosorption du plomb et du cuivre désignés métaux modèles. Après une étape préalable de caractérisation de la biomasse, nous avons déterminé les paramètres de biosorption selon le modèle de Freundlich. La part des échanges ioniques dans le mécanisme de biosorption du plomb a été évaluée. Il s'est avéré qu'ils intervenaient dans une large mesure dans les mécanismes : la biosorption du plomb a conduit en effet à une libération stoechiométrique (en meq) de cations. L'effet de la présence de sodium, magnésium ou calcium, à des concentrations diverses, a été étudié. Contrairement au Na+, le Mg2+ et surtout le Ca2+ ont fortement inhibé la biosorption du plomb. Par la suite, un procédé de biosorption à contre-courant a été développé, dans le but de concentrer les métaux dans le biosorbant et de réduire la concentration métallique dans l'effluent épuré tout en utilisant une masse restreinte de biomasse. Un pilote expérimental poly-étagé a été utilisé à cet effet. Les résultats obtenus se sont avérés décevants. La biosorption en réacteur agité mono-étagé s'est montrée alors quasiment aussi performante que la biosorption à contre-courant. Enfin, une étude de l'élution du plomb par des solutions d'HN03 ou de CaCl2 a été réalisée. Le CaCl2 s'est avéré bien moins efficace que HN03. Trois concentrations et quatre rapports S/L ont été testés. L'élution du plomb a été optimale avec des solutions aqueuses d'HN03 1 ou 5 Met des rapports S/L (g culot/ml d'acide) de 1 ou 2.

  • Titre traduit

    = Study of lead and copper biosorption by wastewater sludges : Evaluation of a countercurrent biosorption system


  • Résumé

    Biological processes may offer a potential alternative to the numerous technologies available for the treatment metal-laden industrial effluents. These processes are based on the capacity of microorganisms to accumulate metals metabolically (bioaccumulation) or not (biosorption). In this research work, the use of microorganisms from urban wastewater sludges has been studied for lead and copper biosorption. In the first stage of this work, the capacity of the biomass to sorb protons has been studied, and the parameters of biosorption of lead and copper have been determined according to the model of Freundlich. Lead biosorption was found to induce a stoechiometric release of cations from the biomass, suggesting that ion exchange is the predominant mechanism of lead biosorption. The effect of sodium, magnesium or calcium, at various concentrations, has been studied. Mg2+ and especially Ca2+ have shown inhibition of lead biosorption, whereas Na+ has almost no effect up to 5 g Na+/l. In the second stage of th1s work, a bench-scale countercurrent biosorption system has been studied with the aims of concentrating the metals in the biosorbant and reducing metals concentration in the treated effluent while using lower amounts of biomass. The results were relatively disappointing. Countercurrent biosorption gave equivalent results as biosorption in batch. The study of lead recovery by elution with HN03 or CaCl2 solutions has been realised. CaCl2 was much less effective than HN03. Three concentrations and four S/L ratios have been tested. Desorption of lead was optimum with HN03 1 or 5 M, and a S/L ratio (g biomass/ml acid) of 1 or 2.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (276 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Accessible pour le PEB
  • Cote : C.83(1921)
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