Influence du matériau membranaire et de la configuration du module sur la maîtrise du colmatage en bioréacteur à membranes immergées

par Aurélie Grélot

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Alain Grasmick.

Soutenue en 2009

à Montpellier 2 .


  • Résumé

    En épuration des eaux usées, les bioréacteurs à membranes permettent d'atteindre une qualité d'eau traitée suffisante pour envisager leur réutilisation. Cependant, la maitrise du colmatage membranaire en cours d'opération reste encore un verrou pour généraliser l'utilisation de tels systèmes au regard des besoins énergétiques associés. L'enjeu scientifique réside dans l'identification des processus à l'origine de la baisse de perméabilité des membranes pour optimiser l'étape de filtration. Cette étude, réalisée dans le cadre du projet Européen AMEDEUS, entre dans cette problématique. Elle a été ciblée sur l'analyse des interactions du matériau membranaire avec la suspension biologique et sur le contrôle de l'accumulation de la biomasse au sein du module filtrant. Trois technologies membranaires ont successivement été testées sur des unités de laboratoire et en pilote semi-industriels: la membrane plane d'A3, les fibres creuses de Polymem et la membrane plane multicanaux d'Inge. Des tests de colmatage et de nettoyage ont été mis en œuvre à l'échelle du laboratoire pour étudier l'impact du matériau membranaire sur le colmatage dit irréversible (non éliminable par voies physiques). En parallèle, des tests pilote ont été réalisés afin d'améliorer la maitrise du colmatage réversible. Une caractérisation et analyse du dépôt des membranes utilisés en pilote ont été enfin effectués afin d'identifier les composés solubles accumulés à la surface des membranes. Les résultats ont montré : - un colmatage irréversible différent selon les matériaux membranaires ; - l'importance de la configuration du système de filtration pour garantir une bonne maitrise du colmatage réversible ; - une possible optimisation des paramètres hydrauliques pour garantir un fonctionnement fiable tout en réduisant l'aération membrane ; - un impact important des caractéristiques de la suspension biologique (mousses, fractions solubles et concentration) sur la dynamique de colmatage.

  • Titre traduit

    Influence of membrane material and module configuration on fouling control in immersed membrane bioreactors


  • Résumé

    To treat wastewater, membrane bioreactors guarantee an advanced effluent quality which can be reused. However, control of membrane fouling, which requires relative high energetic costs, remains a limiting phenomenon to generalise the use of these systems. The scientific issue resides in the identification of the processes inducing a decrease of the membrane permeability in order to optimise the filtration step. This study, performed within the framework of the European project AMEDEUS, deals with this set of problems. It points out the interactions of the membrane material with the mixed liquor and performs an analyse of the control of the biomass accumulation into the filtration module. Three different membrane technologies were successively tested on a lab and pilot scale: the A3 flat sheet membrane, the Polymem hollow fibres and the Inge Fibre Sheet membrane. Fouling and cleaning tests were developed on a lab-scale to study the impact of membrane material on irreversible fouling (not removable by physical ways). In parallel, pilot tests were performed to improve reversible fouling control. A characterisation and analysis of the membranes tested on a pilot-scale were finally carried out to identify the soluble compounds accumulated on the membrane surface. The results show: - Different type of irreversible fouling according to the membrane materials; - The importance of the filtration system design to guarantee a good control of reversible fouling; - A possible optimisation of the hydraulic parameters to guarantee a reliable operation while reducing the membrane aeration rate; - An important impact of the mixed liquor characteristics (foam, soluble fractions and concentration) on fouling behaviour.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (382 p.)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'en avril 204
  • Annexes : Bibliogr. p. 225-238. Annexes

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  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS 2009.MON-26
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