CLUB FRANCAIS DES MEMBRANES

Club Français des Membranes
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l'ultrafiltration de l'eau par fibre creuse une aventure toulousaine

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Thèses    
Thèses 2017

  Thèses 2017
 

************************************************************ 23 Juin 2017 Rahma FAKHFEKH, Université Claude Bernard Lyon 1, Université de Sfax (Tunisie) MISE AU POINT DE PROCEDES DE DEMINERALISATION PARTIELLE DE L’EAU EN INTEGRANT LA TECHNOLOGIE MEMBRANAIRE

Les thématiques liées à l’eau sont un enjeu majeur pour notre environnement. Dans ce travail, nous avons développé un procédé hybride associant un procédé membranaire de microfiltration à l’oxydation/ précipitation du fer pour le traitement des eaux avec des teneurs élevées en fer fournies par la SONEDE (Société nationale d’exploitation et de distribution des eaux de Sfax, Tunisie). L’étude concerne la précipitation du fer par bullage d’air dans un réacteur couplé à une microfiltration en utilisant plusieurs membranes (commerciale (Kerasep) ou préparées au Laboratoire de Sciences des Matériaux et de l’Environnement (Sfax) à base d’argile, alumine et charbon actif. Deux types d’eaux ont été étudiés : une eau synthétique préparée au laboratoire ayant une certaine concentration en fer dissous et une eau réelle riche en fer provenant d’un forage de la région de Sfax. L’influence des paramètres suivants a été étudiée : concentration initiale en fer, pH et pression transmembranaire. Le procédé a été également évalué pour le traitement de l’eau de forage de la région de Sfax. Pour mieux comprendre le procédé hybride d’aération/MF, des résultats obtenus avec différentes membranes en filtration frontale sont présentés. Dans un objectif d’intensification des procédés, une autre technique de deferrisation est étudiée en considérant un traitement membranaire seul de nanofiltration en appliquant une membrane organique spirale de type NF 2125A (Applied Membranes ®, USA). Les résultats obtenus sont prometteurs en termes de flux de filtration, de rétention en fer et qualité du perméat, conforme aux recommandations de l’OMS.D’un point de vue efficacité, le procédé hybride d’aération/MF donne un flux de perméat plus important que celui issu de la NF. En conclusion, ces deux procédés peuvent s’avérer être des alternatives avantageuses à un procédé classique d’aération suivi d’une filtration sur sable. ************************************************************ 17 Juillet 2017 Salima SID, IEM Montpellier OPERATIONS UNITAIRES ET OUTILS PROCEDES POUR UNE OPTIMISATION ENERGETIQUE DE STATIONS D’EPURATION MEDITERRANEENNES

Les processus biologiques intensifs sont le plus souvent utilisés au niveau des plants de traitement des eaux usées en raison de leurs principes de fonctionner sur une surface réduite et de produire des eaux de bonne qualité. En revanche, la haute consommation d’énergie reste le principal défi de ces procédés. Dans ce travail ont été étudié deux systèmes intensifs : un bioréacteur à membrane, BRM, (64000 eqH) et un procédé de boues activé conventionnel, BAC, (24000 eqH). Nos objectifs de cette thèse ont été de connaître comment et où cette énergie est consommée, les facteurs qui l’influencent sur elle, pour nous permettre d’optimiser cette consommation. L’audit énergétique pour les deux stations a indiqué que l’aération est le poste le plus consommateur d’énergie (plus de 44% de la consommation totale de la station). Plusieurs facteurs influencent cette consommation d’énergie : Capacité hydraulique, température, âge des boues... Les hautes consommations d’énergie a été vu dans les conditions sous optimal (pour des capacités hydraulique faible que la capacité de design) et pour une capacité hydraulique de 80% de capacité de design, la consommation totale de la station est autour de 1.25 kWh/m3. L’impact de la concentration de MES sur la consommation énergétique et le cout de traitement a été déterminé par Le traitement des eaux usées dans un BAC pour des différent MES concentration (varier de 1 à 8 g/l) par simulation in GPS-X. Les résultats de simulation montrent que l’augmentation des MES concentration conduit à une augmentation de la demande d’oxygène (augmentation du cout énergétique) et une diminution de la production des boues (diminution de cout d’élimination des boues). Dans une échelle complète WWTP basé sur le processus de BAC, la concentration MES doit être soigneusement choisie afin de trouver le meilleur compromis entre les niveaux de traitement requis, biologique demande d’énergie et la production boues biologiques tout en minimisant les coûts globaux.

************************************************************ 6 Octobre 2017 Céline JACQUIN, IEM Montpellier CARACTERISATION DE LA MATIERE ORGANIQUE DISSOUTE (DOM) ET DE SES INTERACTIONS AVEC UNE SEPARATION PAR MEMBRANE, POUR L’AMELIORATION DU CONTROLE DES BIOREACTEURS A MEMBRANES (BAM)

Le BioRéacteur à Membranes (BàM) est une technologie qui répond à l’un des défis du 21ème siècle : la réutilisation des eaux usées. En combinant un traitement biologique et une filtration membranaire, ce procédé permet d’atteindre une qualité d’eau adaptée à la réutilisation, en permettant une désinfection physique totale. Néanmoins, son essor économique est fortement limité par le colmatage membranaire qui, quand le système est optimisé, est dû principalement à la Matière Organique Dissoute (DOM). Ainsi, le but de cette thèse était de comprendre l’implication de la DOM dans les mécanismes de colmatage et de développer des indicateurs permettant son suivi dans le procédé, que ce soit à l’échelle pilote ou à l’échelle d’une station d’épuration. Une approche en quatre étapes successives a ainsi été élaborée. Dans un premier temps, la DOM prélevée dans une station d’épuration BàM a été fractionnée suivant des critères de taille et d’hydrophobicité, en utilisant une dialyse et des résines XAD, puis filtrée. Les tests de filtration montrent que la fraction des colloïdes hydrophiles (protéines) et la fraction hydrophobe (substances humiques) sont respectivement responsables du colmatage externe et interne. En mélangeant les fractions, la chute de flux est plus importante et le colmatage plus irréversible que lorsque les espèces étaient seules en solution. La fluorescence3D (3DEEM) a ensuite été utilisée pour identifier et suivre ces fractions lors du traitement biologique et de la séparation membranaire. Le siganl qualitatif de la 3DEEM a été calibré en utilisant une méthode de séparation et de quantification de la DOM par taille : la LC-OCD-OND. Ce nouvel aspect de l’exploitation des résultats de 3DEEM a été testé et validé pour le suivi de la DOM lors du traitement par BàM d’effluent réels ’effluents domestiques et urines réelles). D’autres indicateurs, comme la concentration en biomasse active estimée par respirométrie, ont été utilisés afin de mettre en évidence des interactions entre les paramètres opératoires, l’évolution de la DOM et son caractère colmatant. L’approche développée au cours de cette thèse a permis de mettre en évidence une façon d’exploiter quantitativement les résultats de 3DEEM, pour le suivi de l’activité de la biomasse active, comme pour le suivi et l’impact de la DOM sur le colmatage, apportant ainsi des informations complémentaires sur l’impact de la DOM dans le procédé. La 3DEEM et le traitement croisé des spectres obtenus confirment l’intérêt et la potentialité de cette technique analytique comme indicateur en temps réel du suivi, du contrôle et de l’optimisation de l’étape de séparation.

************************************************************ 29 Novembre 2017 Hervé MANZANAREZ, IEM Montpellier MODELISATION ET SIMULATION NUMERIQUE DE LA DYNAMIQUE DE SEPARATION DE PHASE D’UNE SOLUTION POLYMERES DANS LE CADRE DE LA FORMATION DE MEMBRANES POREUSES

Ce travail de thèse vise à modéliser et simuler la séparation de phase d’un système polymère solvant afin de comprendre, prédire et maitriser la dynamique de formation de membranes poreuses. L’équation phénoménologique proposée par Cahn et Hilliard (1956)[1], couplée à un champ de vitesse (Modèle H dans la classification de Hohenberg et Halperin (1977)[2]) sera utilisée pour décrire l’inversion de phase induite par un changement de température (procédé TIPS), le système PMMA/cyclohexanol étant pris comme système de référence. Dans un premier temps, nous nous sommes attachés à étudier de façon systématique l’influence du terme de mobilité sur la dynamique de séparation de phase, sans couplage avec l’hydrodynamique en 2D. Un analyse des lois de croissance des structures formées a été réalisée via une analyse des images par transformée de Fourier et une analyse spécifique des patterns a été effectuée via l’analyse originale des descripteurs de Minkowski. Dans une seconde partie de la thèse, nous avons étudié le couplage entre la séparation de phase et l’hydrodynamique, en 2D et 3D. Enfin, nous avons intégré dans une dernière partie le couplage entre la séparation de phase, l’hydrodynamique et les phénomènes de transferts de matière aux interfaces induits notamment par l’évaporation du solvant au cours de la formation d’une membrane.