Etude des émissions de bioaérosols par les bioprocédés : Application aux biofiltres

Bioaerosols emission by bioprocess : Application toward biofilters

• Auteur / Autrice : Rémi Soret
• Direction : Jean-Louis Fanlo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 08/07/2019
• Etablissement(s) : IMT Mines Alès
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Risques et Société (Nîmes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire du génie de l'environnement industriel (Alès, Gard) (2000) - Laboratoire de Génie de l'Environnement Industriel / LGEI
• Jury : Président / Présidente : Corinne Le Gal La Salle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Louis Fanlo, Pierre Le Cloirec, Albert Subrenat, Sandrine Bayle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Le Cloirec, Albert Subrenat

Mots clés

Mots clés libres

Bioprocédés

Bioaérosols

Environnement

Bioprocess

Bioaerosols

Environment

Résumé

Les procédés biologiques sont parmi les techniques les plus efficaces pour traiter les pollutions organiques dans l’eau (STEP), l’air (Biofiltre, Biolaveur) et les solides (compostage). Leur utilisation s’est développée ces dernières années. Parallèlement, de nouvelles interrogations ont émergé concernant leurs possibles émissions de micro-organismes dans l’air. Dans le cadre du traitement de la pollution chimique de l’air les procédés de biofiltration sont de plus en plus utilisés de par leur relative simplicité et coût d’utilisation. Cependant, l’analyse de la littérature permet de souligner de nombreux manques dans les connaissances concernant leur émission de microorganismes.L’objectif de ce travail de thèse est d’apporter des éléments de connaissances supplémentaires en regardant l’influence des paramètres opératoires sur les émissions de microorganismes. Pour ce travail une unité pilote impliquant 2 colonnes de biofiltration a été mise en œuvre. De plus, une méthode innovante pour caractériser les émissions a été utilisée. Ainsi, les particules viables ont été suivies grâce au compteur BioTrak. Cet appareil permet un suivi quasiment en temps réel du nombre de particules. Les capacités épuratoires des biofiltres pour les particules viables (PV) ont été démontrées en conditions stationnaires avec une visualisation sur l’effet de la saison. Une efficacité d’abattement en PV de 72 ± 17% a été obtenue sur une période de 247 jours. Cette valeur a été maintenue lors des changements de saison et malgré des concentrations d’entrée fluctuantes. Ces performances ont également été constantes, lors de périodes d’arrêt de l’alimentation en polluants chimique de 12h, 48h et 30 jours (résistance du biofiltre). Une émission de particules viables a été relevée après 90 jours sans alimentation en polluant chimique. Des modifications de paramètres opératoires ont été opérées. L’influence positive sur les capacités épuratoires de l’arrêt de l’humidification de l’effluent a été montrée. Une approche cinétique a été utilisée pour caractériser le biofiltre à l’aide de perturbations sur la vitesse de passage de gaz et la concentration d‘entrée en PV. En définissant le biofiltre comme un réacteur d’ordre 1 dont la réaction est l’abattement en particules, les résultats montrent que sa réponse est modélisable mathématiquement. Cela a permis de définir le biofiltre comme un système linéaire d’ordre 1, ce qui permet de mieux appréhender à l’avenir les réponses de ce dernier face à des perturbations.

Biological processes are among the most effective techniques for treating organic pollution in water (STEP), air (biofilters, bioscrubbers) and solids (composting). Their use has grown in recent years. At the same time, new questions have emerged concerning their possible emissions of micro-organisms into the air. As part of the treatment of chemical air pollution biofiltration processes are increasingly used by their relative simplicity and cost of use. However, the analysis of the literature allows to point out numerous gaps in the knowledge concerning their emission of microorganisms.The aim of this thesis is to provide additional knowledge by looking at the influence of operating parameters on the emission of microorganisms. For this work, a pilot unit involving 2 biofiltration columns was implemented. In addition, an innovative method for characterizing emissions was used. Thus, the viable particles were monitored using the BioTrak counter. This device allows a near real-time tracking of the number of particles. The retention capabilities of biofilters for viable particles (PV) have been demonstrated under stationary conditions with visualization of the effect of the season. A PV removal efficiency of 72 ± 17% was obtained over a period of 247 days. This value has been maintained during seasonal changes and despite fluctuating entry levels. These performances were also constant during periods of stopping the supply of chemical pollutants of 12h, 48h and 30 days (resistance of the biofilter). A viable particle emission was detected after 90 days without chemical pollutant feed. Changes in operating parameters have been made. The positive influence of the stoppage of the effluent’s humidification on the removal capacities has been shown. A kinetic approach was used to characterize the biofilter using perturbations in gas flow rate and PV inlet concentration. By defining the biofilter as a first-order reactor whose reaction is the removal efficiency of PV, the results show that its response can be modeled mathematically. This allow to define the biofilter as a first-order linear system, which makes it possible to better understand the latter's responses to disturbances in the future.