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

  • N. Rizk, N. Ait-Mouheb, G. BourriÉ, B. Molle, Nicolas Roche. Parameters controlling chemical deposits in micro-irrigation with treated wastewater. Journal of Water Supply: Research and Technology - AQUA, IWA Publishing, 2017, 〈10.2166/aqua.2017.065〉. 〈hal-01596459〉 Plus de détails...
  • 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. 〈10.1016/j.cej.2017.01.101〉. 〈hal-01583524〉 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 〈10.1016/j.cherd.2017.01.020〉. 〈hal-01468022〉 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. 〈10.1007/s00449-016-1728-0〉. 〈hal-01468071〉 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. 〈10.1155/2017/4080847〉. 〈hal-01536019〉 Plus de détails...
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Rencontres scientifiques

Soutenances de thèses

30 novembre 2017 - Dégradation de micropolluants organiques par un bioréacteur hybride / Soutenance de thèse Camille GRANDCLEMENT
Doctorante : Camille GRANDCLEMENT

Date et lieu de soutenance : le jeudi 30 novembre 2017 à 10h00 dans le grand amphithéâtre du CEREGE; Arbois

Résumé des travaux
La présence de micropolluants organiques dans l’environnement et notamment le milieu aquatique, est devenue une préoccupation grandissante au cours des années. En effet, les micropolluants sont éliminés de façon variable par les différents systèmes de traitement des eaux, notamment du fait des propriétés physico-chimiques des composés à traiter mais également des conditions opératoires du traitement appliqué. Ainsi, les stations d’épuration constituent une voie majeure de dissémination de ces composés dans l’environnement. Parmi ces substances chimiques présentes en très faibles concentrations, les composés pharmaceutiques et les pesticides doivent être suivis et traités car ils peuvent avoir des effets indésirables sur les organismes une fois rejetés dans l’environnement. La biodégradation étant un des mécanismes de transformation dominant pour les micropolluants, les procédés biologiques, et notamment les procédés hybrides (biomasse libre et fixée), semblent pertinents pour les éliminer efficacement. Dans ce travail, nous nous sommes focalisés sur la biodégradation de la carbamazépine, du diclofénac et du diuron par des microorganismes sélectionnés en utilisant un bioréacteur hybride. La méthodologie proposée a reposé sur la mise en place de tests de biodégradation en batch afin de sélectionner des microorganismes pertinents pour la dégradation des molécules cibles, avant de travailler avec un bioréacteur hybride. Les souches sélectionnées ont permis de dégrader complètement le diclofénac par co-métabolisme en moins de 24 heures et ont montré des résultats encourageants en 72 heures pour les autres composés. Un sous-produit a pu être identifié et son écotoxicité a été comparée à celle du diclofénac. L’efficacité des souches a ensuite été évaluée sur des bioréacteurs hybrides prototypes sous différentes conditions. Bien que l’élimination du diclofénac ait été importante en conditions stériles, la cinétique observée était plus faible. La carbamazépine et le diuron ont quant à eux été faiblement éliminés. Une optimisation des paramètres et l’acclimatation des microorganismes sélectionnées pourraient permettre d’améliorer les résultats, notamment en conditions non stériles.

Mots clés : Traitement de l’eau, Micropolluants, Procédé hybride, Biodégradation, Ecotoxicité

Jury

Pr. Damia Barcelo, Professeur, Université de Barcelone
Pr. Christophe Dagot, Professeur, Université de Limoges
Pr. Elena Gomez, Professeur, Université de Montpellier
Dr. Aurore Zalouk-Vergnoux, Maître de conférence, Université de Nantes
Dr. Anne Piram, Maître de conférence, Aix Marseille Université
Pr. Nicolas Roche, Professeur, Aix Marseille Université
Dr. Isabelle Seyssiecq, Maître de conférence, Aix Marseille Université
Pr. Pierre Doumenq, Professeur, Aix Marseille Université

Membres invités :
M. Guillaume Vanot, Société Seakalia
M. Samuel Bernard, Société Occitane d'Environnement
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