Bioréacteur à membranes immergées pour le traitement d'eaux usées domestiques : influence des conditions biologiques sur les performances du procédé
par Maria Elena Hernandez Rojas
Thèse de doctorat en Génie des procédés et de l'environnement
Sous la direction de Claire Albasi.
Soutenue en 2006
à Toulouse, INPT .
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Résumé
Les systèmes à membrane dans l'épuration des eaux résiduelles présentent plusieurs avantages par rapport aux processus classiques à boues activées. Par contre un des principaux inconvénients est le colmatage de la membrane. Diverses stratégies sont mises en oeuvre pour combattre le colmatage. Dans ce travail l'objectif est de proposer une conduite optimale du bioréacteur après avoir élucider les relations entre la nature de la boue (composition, état de floculation. . . ), ses conditions d'obtention et le colmatage de la membrane (résistance spécifique). Pour cela, le bioréacteur à membrane immergée a été conduit à différentes conditions opératoires : dans un premier temps, il a été alimenté avec une solution synthétique et pour trois valeurs d'âge de boues, 10, 20 et 30 jours. On a analysé la réponse du réacteur par rapport aux caractéristiques colmatantes de la boue produite : quantification de la résistance spécifique et détermination des mécanismes de colmatage, analyse des conditions physiologiques de production de boue, mise en relation de ces caractéristiques avec les substances polymériques extracellulaires (SPE) liées à la boue et présentes dans le surnageant. Dans une deuxième partie, le pilote a été alimenté par de l'eau résiduaire urbaine, à âge de boue fixé et en modifiant la charge volumique. Les résultats obtenus montrent le rôle important que jouent les composés du surnageant. Dans la plage de conditions opératoires envisagées, aucune relation claire n'a été mise en évidence entre la vitesse de production de boues et la présence de SPE à diverses concentrations. On démontre cependant comment leurs caractéristiques déterminent l'amplitude du colmatage occasionné par la boue dans son ensemble. Sur la base de ces résultats, des conditions opératoires favorisant un colmatage réduit sont proposées.
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Titre traduit
Immergees membrane bioreactor for wastewater treatment : influence of biological conditions on the performances of the process
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Résumé
The systems with membrane in the wastewaters treatment have several advantages compared with traditional processes at activated sludge. On the other hand one of the principal disadvantages is the fouling of the membrane. Various techniques were used to reduce membrane fouling. In this work the objective is to propose an optimal control of the bioreactor after having to elucidate the relations between the nature of sludge (composition, state of flocculation), the conditions for obtaining it and the fouling of the membrane (specific resistance). The membrane bioreactor was initially fed with a synthetic solution and for three values of sludge age (10, 20 and 30 days. We analyzed the response of the bioreactor compared to the fouling characteristics of produced sludge: quantification of specific resistance and determination of the mechanisms of fouling, analyzes physiological conditions of production of sludge, comparison of these characteristics with the extracellular substances polymeric (SPE) related to sludge and present in the supernatant. In a second part, the pilot was fed by wastewater, at fixed sludge age (20 days) by modifying the volumetric loading rates. The results obtained shown the important role that the compounds of the supernatant play. In the operating conditions considered, no clear relation was presented between of biomass growth rate and the presence of SPE. We shown however how their characteristics determine the amplitude of the fouling caused by sludge as a whole. On the basis of these result, operating conditions supporting a reduced fouling are proposed. .
