Procédés intégrés couplant l’électrodialyse et le traitement biologique : influence de la composition ionique et application au traitement des effluents salins

Combined processes including electrodialysis and biological treatment : influence of the ionic composition and application to salt liquid wastes

• Auteur / Autrice : Elodie Singlande
• Direction : Hélène Roux-de Balmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et de l'environnement
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs biologiques

Eaux usées -- Épuration -- Traitement biologique

Eaux usées -- Épuration

Transfert de masse

Électrodialyse

Mots clés libres

Effluents salins

Electrodialyse

Dégradation biologique

Transfert de matière

Physico-chimie

Salt liquid waste

Electrodialysis

Biological degradation

Mass transfer

Physico-chemistry

Résumé

L’objectif de cette étude est d’évaluer dans quelle mesure l’intégration de l’électrodialyse en amont du traitement biologique peut améliorer la gestion des effluents salins. En s’appuyant sur une analyse des phénomènes mis en jeu en électrodialyse, nous avons dans un premier temps, proposé des relations entre des grandeurs caractéristiques du transfert, les conditions opératoires et la composition de l’effluent à traiter. Par ailleurs, nous avons mis en évidence l’influence de l’hydratation des espèces minérales sur le coefficient de transfert de la matière organique. On démontre ainsi le caractère générique de ces effets de solvatation, qui semblent communs à des systèmes mettant en œuvre des espèces, des membranes et des forces agissantes de nature différente. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l’influence de la composition ionique sur l’activité biologique, caractérisée par le taux de croissance des micro-organismes. Les résultats ont montré l’existence d’une concentration limite au delà de laquelle le taux de croissance diminue. Cette concentration, dont la valeur dépend de la nature des sels, correspond dans tous les cas considérés à une unique valeur en terme de pression osmotique. Il s’agit donc pour l’électrodialyse d’atteindre un taux de déminéralisation correspondant à cette valeur, afin de garantir une dégradation biologique optimale. Dans une dernière partie, la méthodologie ainsi proposée à partir d’effluents synthétiques, a été validée avec un effluent industriel.

The aim of the study is to evaluate to what extend the treatment of salted liquid waste can be improved by the integration of electrodialysis upstream the biological step. Firstly, a theoretical approach of the different phenomena involved in electrodialysis was used to provide relationships between the characterise parameters of the mass transfer, the operating parameters and the composition of the fluid to be treated. More over, the influence of the mineral ions hydration on the transfer coefficient of the organic matter was emphasized. In this manner, the general character of the solvatation effect, observed with different species, membranes and driving force, was demonstrated. Secondly, we have studied the influence of the ionic composition on the biological activity, characterized by the micro-organisms growth rate. Results have showed the existence of a limit concentration value, above which the specific growth rate decreased. This concentration, which depends on the salt nature, corresponds to an osmotic pressure only value. The demineralisation factor to be reach by the electrodialysis step corresponds to this osmotic value in order to have an optimum biodegradation. Finally, the methodology pointed out with synthetic model waste was validated with an industrial waste.