Bioréacteur à lit fluidisé inverse pour le traitement d'effluents

par Dimitar Stoyanov Dimitrov

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Dimiter Hadjiev.

Soutenue en 2007

à Lorient .


  • Résumé

    Ces dernières années les bioréacteurs à lit fluidise ont été largement étudiés dans le cadre de différentes applications dans le domaine des bioprocédés. Les bioréacteurs à lit fluidisé inverse (TPIFB) permettent de réaliser une bonne expansion du lit à faibles vitesses du liquide et du gaz, une rétention gazeuse intéressante pour à un régime dit homogène, grâce au fonctionnement contre courant. Mais leur fonctionnement hydrodynamique est relativement peu étudié. Les objectifs de cette étude étaient d’étudier la possibilité d’optimiser la formation d’un biofilm sur un support pouvant être utilisé dans un bioréacteur à lit fluidisé inverse; le comportement hydrodynamique de celui-ci; de déterminer l’influence des paramètres physicochimiques et hydrodynamiques sur le coefficient volumique de transfert de matière gaz – de démontrer le rôle du biofilm sur support. La première partie de l’étude concerne les interactions microorganismes (Pseudomonas et Bacillus souches) – support solide et la possibilité d’améliorer ces interactions en utilisant un traitement spécifique. Une technique de recouvrement de la surface par une couche constituée de polymethylmetacrylate (PMMA) et charbon actif en poudre (PAC) permettant une formation rapide de biofilms a été proposée et testée. Cette couche change l’énergie des interactions de surface favorisant adhésion de bactéries; et modifie sensiblement la rugosité de la surface. La deuxième partie de cette étude est tout naturellement liée au comportement hydrodynamique d’un TPIFB. Le réacteur a été valablement supposé parfaitement mélangé et cette hypothèse a été validé par des mesure du temps de séjour. L’influence des paramètres physicochimiques et des conditions hydrodynamiques sur la hauteur du lit fluidisé et la rétention gazeuse a été déterminée. Des corrélations concernant la porosité du lit et la rétention gazeuse ont été proposés. Les régimes hydrodynamiques de fonctionnement de réacteur ont été déterminés. Finalement, des observations effectuées sur des coupons provenant du bioréacteur fonctionnant en régime homogène ont permis de montrer l’intérêt de ce dernier quant à la formation de biofilms minces et relativement uniformes. La troisième partie de cette étude concerne le transfert de matière dans un TPIFB. En déterminant expérimentalement le coefficient volumique de transfert d’oxygène kla, dans différentes conditions opératoires, il a été possible de proposer une corrélation permettant l’estimation de ce coefficient en fonction de ces conditions. Des études sur le comportement du TPIFB en fonctionnement batch et continu ont pu démontrer les avantages des bioréacteurs à cellules immobilisées. Le modèle cinétique proposé et qui tient compte d’une adsorption initiale du substrat permet de décrire correctement non seulement nos propres résultats mais aussi ceux obtenus par d’autres chercheurs. En conclusion les résultats obtenus permettent de mieux comprendre le fonctionnement des réacteurs à lit fluidisé inverse et de pouvoir adapter le support solide et les conditions opératoires pour améliorer leur rendement.

  • Titre traduit

    Three phase inverse fluidised bed bioreactor for wastewater treatment


  • Résumé

    Embedded systems have encountered a great development for the last number of years. But, while execution units keep getting faster and more efficient, memory technology doesn't really follow such improvements. The consequence of this performance gap between processor and memory is that memory has become the main bottleneck in terms of power consumption and access time. In this document we present a method to define an optimized memory hierarchy for Digital Signal Processing applications (DSP). It relies on a coarse grain analysis of the structured data manipulated by the application and it is part of the LESTER laboratory global strategy to design low power systems. Due to the high level of abstraction used, results can either be applied to hardware synthesis or software compilation. Our approach is based on two independent and complementary steps. First, a graphical representation is generated from the application; it brings out structured data dependencies. Analyzing this graph allows determining a set of possible data transfers amongst the future hierarchy. Then, the characteristics of these transfers, associated with a memory library, time and consumption metrics, and a solver tool are used to define the whole memory hierarchy as well as data movements to handle.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (X-178 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.131-147

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