Etude de l'influence d'un ecoulement diphasique gaz/liquide sur les performances de la filtration tangentielle : application aux bioreacteurs a membranes

par Muriel Mercier

Thèse de doctorat en Biologie et génétique moléculaires et cellulaires. Biotechnologie

Sous la direction de CHRISTINE LAFFORGUE-DELORME.

Soutenue en 1997

à Toulouse, INSA .

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  • Résumé

    L'etude porte sur la caracterisation d'une nouvelle technique de lutte contre le colmatage en filtration tangentielle. Le principe repose sur l'exploitation des instabilites hydrodynamiques creees par les mouvements relatifs des phases liquide et gazeuse lors de l'application d'un ecoulement diphasique intermittent (ecoulement bouchon). Les resultats obtenus lors de l'ultrafiltration de suspensions modeles (bentonite, levures) sont presentes pour deux types de membranes tubulaires (diametres de 15 mm et de 6 mm). L'ecoulement bouchon genere des gains de filtration pouvant atteindre un facteur 3 et ce, avec une reduction importante de l'energie specifique consommee. Les resultats obtenus en bioreacteur a membranes sont ensuite presentes. En fermentation alcoolique, le couplage bioreacteur a membranes/injection d'air permet en ultrafiltration de multiplier le flux par 2. La degradation du phenol par alcaligenes eutrophus est ensuite abordee. L'association de la technique instationnaire et du suivi colorimetrique d'un intermediaire metabolique assure un meilleur controle de l'environnement du microorganisme se traduisant par un flux de permeation multiplie par 1,7 et une biomasse elevee, capable de degrader une charge phenolique tres forte. Une nette amelioration du transfert gaz/liquide dans le systeme est egalement observee. L'etude hydrodynamique permet de predire la structure et l'evolution de l'ecoulement bouchon pour les deux types de conduites. L'analyse de la pression transmembranaire met en evidence des variations quasi-instantanees qui s'accompagnent d'une augmentation de la turbulence dans le culot de la poche. L'ecoulement est egalement caracterise par une frequence d'intermittence liee a la succession des poches et des bouchons et correspondant a l'inversion de la contrainte de cisaillement parietale. La mise en oeuvre d'une methode conductimetrique et d'un modele diphasique permet de calculer les grandeurs difficilement accessibles par l'experience. Il est alors possible de correler en 15 mm le gain de filtration a la contrainte de cisaillement supplementaire due au gaz. L'association de ces differents phenomenes contribue a des degres variables a l'erosion et la destabilisation du depot.


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Informations

  • Détails : 331 P.
  • Annexes : 222 REF.

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 199/447/MER
  • Bibliothèque : Ecole des Mines d'Albi. Centre de documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C240-MER
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