traitement des eaux et déchets

Procédés biologiques

Procédés thermiques

Outils et Approches transverses

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Présentation
Approche Globale du Cycle de l’Eau

Les travaux de l’équipe Traitement des Eaux et Déchets, portent sur une approche globale intégrée du traitement des eaux usées et des déchets. Cette approche systémique s’appuie sur une démarche couplée expérimentation-modélisation pour traiter, réutiliser et valoriser les effluents urbains et industriels (reuse, production d’H2, récupération des métaux, etc).

Les travaux de l’équipe s’articulent autour du développement de procédés : les procédés biologiques (Bioréacteurs à biofilm, Bioréacteur Hybride à Membrane), les procédés thermiques (Gazéification, Oxydation en Voie Humide, Oxydation HydroThermale, Liquéfaction) et plus récemment les procédés physicochimiques de type extensifs (filtres réactifs) et le couplage de procédés. L’étude et la compréhension de ces procédés est rendu possible par le développement de méthodologies spécifiques et dédiées comme la rhéologie des fluides biologiques, la microcalorimétrie, l’optimisation énergétique, le génie de la réaction, ...


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Doctorants, Post-Doctorants et CDD

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Equipements

- Rhéomètre TA Instrument (géométries : couette, double-couette, ruban, plan-plan, cône-plan)
- Calorimètre SETARAM C80
- Spectromètre IR
- Chromatographe gaz
- Pilote de Gazéification
- Banc de caractérisation di et triphasique des propriétés rhéologiques
- Rhéoreacteur
- Pilote de biofiltre immergé aéré à membranes
- Banc de caractérisation de la pollution des eaux (DCO, DBO5, MES, MVS, NH4+, NO3- …)
- Réacteur calorimétrique
- Bioréacteurs à biofilm (aérobies et anaérobies)

Partenaires académiques et industriels

Collaborations Internationales avec

Institut Mexicain du Pétrole / Université de Monastir / Université de Sfax / Université de Gand

 

Collaborations Nationales 

Industrielles :

Véolia Environnement / Groupe Lesaffre / CIRAD / Phytorem SA / G2C Environnement / Phocéenne des Eaux / CICL / Sterlab

Académiques - Institutionnelles :

Région PACA / IFR PMSE / FR ECCOREV / CEMAGREF / ISM2 / CEREGE / INRA / IRD

 

Dernières publications de l'équipe

  • Antoine Leybros, Laurence Hung, Audrey Hertz, Didier Hartmann, Agnès Grandjean, et al.. Supercritical CO 2 extraction of uranium from natural ore using organophosphorus extractants. Chemical Engineering Journal, Elsevier, 2017, 316, pp.196 - 203. Plus de détails...
  • J.-C. De Hemptinne, Jean-Henry Ferrasse, S. Kjelstrup, F. Maréchal, O. Baudouin, et al.. Energy efficiency as an example of cross-discipline collaboration in chemical engineering. Chemical Engineering Research and Design, Elsevier, 2017, 119, pp.183-187 . Plus de détails...
  • Djida Tafoukt, Audrey Soric, Jean-Claude Sigoillot, Jean-Henry Ferrasse. Determination of kinetics and heat of hydrolysis for non homogenous substrate by isothermal calorimetry. Bioprocess and Biosystems Engineering, Springer Verlag, 2017, pp.1-8. Plus de détails...
  • Victor Ruys, Kamel Zerari, Isabelle Seyssiecq, Nicolas Roche. Study of Carbonaceous and Nitrogenous Pollutant Removal Efficiencies in a Hybrid Membrane Bioreactor. Journal of Chemistry , Hindawi Publishing Corporation, 2017, 2017, pp.1 - 7. Plus de détails...
  • Camille Grandclement, Isabelle Seyssiecq, Anne Piram, Pascal Wong-Wah-Chung, Guillaume Vanot, et al.. From the conventional biological wastewater treatment to hybrid processes, the evaluation of organic micropollutant removal: A review. Water Research, IWA Publishing, 2017, 111, pp.297-317. Plus de détails...
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Rencontres scientifiques

Soutenances de thèses

21 juillet 2017 - Caractérisation du colmatage chimique et biologique et leurs interactions au sein d’un dispositif de micro-irrigation dans le contexte de la réutilisation des eaux usées épurées en irrigation / Soutenance de thèse Nancy RIZK
Doctorante: Nancy RIZK

Date de soutenance: le 21 juillet 2017 à 10h30 au centre IRSTEA de Montpellier

Résumé des travaux :
Dans le contexte d’un changement global atteignant les paramètres hydro-écologiques et biodémographiques généraux, la micro-irrigation utilisée en agriculture avec des eaux usées traitées constitue une approche prometteuse visant à réduire les dépenses en eau. Cependant, le colmatage des systèmes de micro-irrigation constitue une contrainte à l’utilisation de ces eaux contenant des micro-organismes, nutriments et sels dissous. Ces contaminants peuvent entrainer des précipitations chimiques avec développement de biofilms qui dégradent les performances des systèmes d’irrigation. Consécutivement on peut ainsi situer les objectifs de cette étude: i) Caractériser la précipitation des sels dissous due aux variations des conditions opératoires le long des systèmes de micro-irrigation, ii) étudier le développement des biofilms par l’utilisation d’une eau usée traitée sous différentes conditions hydrodynamiques, iii) analyser certaines interactions entre la précipitation chimique et le développement du biofilm. En premier lieu une étude a été conduite sur l’impact des paramètres qui influent sur la précipitation chimique, comme la température le pH et la pression partielle du CO2. Cette étude a permis de quantifier l’augmentation de la masse du précipité produit sous forme de calcite (carbonate de calcium) en fonction de l’augmentation du pH et de la température. Les résultats expérimentaux ont permis de valider et de calibrer la modélisation de la précipitation sous PHREEQC. Cette modélisation permet de prédire et de quantifier la précipitation chimique pour une qualité d’eau donnée dans des conditions opératoire variées de pH, de température et de pression partielle du CO2. Des expérimentations ont ensuite été réalisées à l’aide d’un banc d’essai d’irrigation pour étudier l’influence du carbonate de calcium sur la croissance des biofilms au niveau des conduites de micro-irrigation et des goutteurs (organe de distribution). En parallèle un réacteur de Taylor-Couette (RTC) fut utilisé pour étudier l’influence de la contrainte de cisaillement sur le développement des biofilms. Selon la position dans le système d’irrigation, 3 contraintes de cisaillement ont été identifiées puis analysées. Dans la conduite une contrainte de 0.7 Pa a été retenue et 2.2 et 4.4 Pa dans les goutteurs. On constate que le biofilm a tendance à se développer sous la plus forte contrainte de cisaillement. Une précipitation du carbonate de calcium sous forme de calcite, à été observée en interaction avec la croissance du biofilm.

Mots-clés: Biofilm, carbonate de calcium, contrainte de cisaillement, précipitation chimique, PHREEQC.

Jury :

Dr. Nassim AIT MOUHEB Chargé de recherche G-EAU, IRSTEA, Montpellier Examinateur
Pr. Christophe DAGOT Professeur Université de Limoges Rapporteur
Dr. Renauld ESCUDIE Directeur de recherche LBE, INRA, Narbonne Rapporteur
Pr. Marc HERAN Professeur Université de Montpellier Examinateur
Dr. Bruno MOLLE Ingénieur de Recherche G-EAU, IRSTEA, Montpellier Examinateur
Pr. Nicolas ROCHE Professeur Université d’Aix-Marseille Directeur de thèse

 

9 décembre 2016 - "Etude du couplage d'un procédé d'oxydation en voie humide et d'un bioprocédé à biofilm aérobie en lit fixe pour le traitement de composés organiques réfractaires aux traitements conventionnels" / Soutenance de thèse Marine MINIERE
Doctorant: Marine MINIERE

Date de soutenance: le vendredi 9 décembre à 9h dans l'amphithéâtre du CEREGE à l'Europôle de l'Arbois. 

Résumé :

    Le couplage d’une oxydation en voie humide (OVH) et d’un réacteur à biofilm aérobie en lit fixe (PBBR) a été étudié afin d’évaluer sa faisabilité pour le traitement d’un effluent donné, d’une part, et de modéliser et simuler le procédé couplé en vue de l’évaluation de ses performances énergétiques et de son coût d’investissement, d’autre part. Afin de valider la démarche, deux composés modèles ont été sélectionnés : le phénol, représentatif des margines, et le colorant Acid Orange 7, représentatif de certains effluents textiles.
      Dans un premier temps, l’OVH du composé modèle a été étudiée afin de sélectionner des conditions opératoires permettant la formation d’un effluent adapté au traitement biologique. Des PBBR ont ensuite été développés : l’influence de l’acclimatation au composé modèle et de la configuration du réacteur (courant descendant ou ascendant) a été étudiée. Enfin, les PBBR ont été alimentés par l’effluent pré-oxydé afin de conclure sur la faisabilité du procédé couplé. Dans un second temps, l’OVH du composé modèle a été simulée sur ProsimPlus® via des données thermodynamiques, hydrodynamiques et cinétiques – issues de la littérature et/ou expérimentales. De même, un modèle de PBBR a été développé à partir de données physiques et cinétiques issues de la littérature, a été validé expérimentalement, puis implémenté sur ce même logiciel. Ainsi, le traitement par procédé couplé OVH – PBBR des effluents sélectionnés a été simulé. Dans les deux cas, la faisabilité du couplage OVH – PBBR a été démontrée expérimentalement, le réacteur biologique permettant d’affiner le traitement du composé modèle et/ou du COT, avec des abattements allant jusqu’à 99% et 96% respectivement. De plus, via les simulations, un bilan énergétique positif a été déterminé – indiquant le potentiel autothermique du procédé couplé – ainsi qu’une économie significative sur le coût d’investissement de l’OVH, validant ainsi l’intérêt du couplage.

Le jury sera composé de :


Mme Laure MALLERET, maître de conférence, Aix Marseille Université

M. Florent CHAZARENC, maître assistant, Ecole des Mines de Nantes

Mme Esther ALONSO, Professeur, Université de Valladolid

M. Eric OLMOS, Professeur, Université de Lorraine

M. Olivier BOUTIN, Professeur, Aix Marseille Université

Mme Audrey SORIC, Maître de conférence, Ecole Centrale Marseille