Caractérisation de biofilms formés à la surface de membranes de nanofiltration dans un processus de production d’eau potable et stratégies de lutte anti-biofilm

par Ahmed Houari

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Patrick Di Martino.

Soutenue en 2009

à Cergy-Pontoise , dans le cadre de École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise) .

mots clés

• Biofilms
• Nanofiltration
• Microscopie confocale
• Spectroscopie infrarouge
• Eau potable -- Épuration

Résumé

Le dépôt de colmatage des membranes de nanofiltration (NF) est majoritairement composé par un biofilm. Ce biofilm initie son développement rapidement par adhérence des microorganismes, multiplication de la biomasse fixée, augmentation de sa biodiversité, et synthèse d’exopolymères de matrice. La maturation, plus lente, se traduit par un recouvrement total de la surface membranaire et une diversification des résidus saccharides de la matrice. Les biofilms NF forment un matériau viscoélastique présentant une forte cohésion interne. La perméabilité est affectée en continue alors que la charge longitudinale n’est affectée que lorsque le biofilm a atteint un certain seuil. Ce biocolmatage peut être diminué par des prétraitements diminuant la quantité de carbone organique dissous biodisponible et la concentration en microorganismes planctoniques viables dans l’eau d’alimentation, et par des traitements multienzymatiques ciblant les protéines et les polysaccharides de la matrice du biofilm.

Titre traduit

Characterization of biofilms developing on nanofiltration membranes applied to drinking water production and biofilm control strategies

Résumé

Fouling of nanofiltration membranes for drinking water production results mainly from the accumulation of a biofilm at the membrane surface. The NF biofilm begins its growth fastly by microorganism adherence, multiplication of the sessile biomass, matrix biopolymers synthesis. The biofilm maturation is a slower phenomenon which consists in total covering of the membrane surface, matrix residues diversification, and development of the polysaccharides filament network. The NF biofilms exhibited viscoelastic behaviour with high internal cohesiveness. The NF membranes permeability decreased fastly and continuously all along the biofilm development process but the longitudinal pressure drop increased only after the biofilm reached a quantitative threshold. Biofouling can be decreased by pretreatments decreasing biodegradable organic carbon and viable planctonic microorganisms in the feed water, by multienzymatic treatments targeting proteins and polysaccharides of the biofilm matrix.