Procédés Membranaires

Bioréacteur à membranes

Caractérisation de membranes et Eau potable

Industrialisation de procédés et CFD

Propriétés de Transport et Métrologie

Traitement des effluents

Intensification de procédés

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Projets en cours

L'équipe développe de nombreux projets de recherche nationaux et internationaux financés par différents organismes ou partenariats industriels.

Equipe Procédés Membranaires
Présentation


L'Equipe Procédés Membranaires (EPM) consacre ses activités à des recherches appliquées et à leur transfert vers le monde industriel où interfèrent les exigences scientifiques, économiques et celles de la confidentialité des sujets traités.
Les activités de l'équipe sont en forte progression et couvrent un large spectre : depuis la conception de nouvelles membranes et modules jusqu'au développement et à l'installation de nouveaux procédés membranaires industriels. L'objectif principal de l'équipe Procédés Membranaires est d'améliorer l'efficacité de ces procédés limitée par le colmatage et le coût de mise en œuvre, tout en apportant des solutions innovantes dans le traitement d’effluents spécifiques et la purification de composés de haute valeur ajoutée.

Toute évolution des procédés ne peut reposer que sur la connaissance approfondie des problématiques qui les génèrent et des choix qui peuvent en découler. Les problématiques scientifiques évoquées sont complexes et multiples. Dans ce cadre, les activités de recherche sont pour la majorité en partenariat avec un industriel dans le cadre d’un contrat de collaboration de recherche. A partir d’une idée développée au laboratoire ou d’une problématique industrielle), il s’agit ici de travailler en partenariat industriels-EPM dans un cadre réaliste de variables opératoires. 
L’optimisation des procédés membranaires passe par une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu. Les activités de l’EPM se divisent en 6 axes de recherche inter-agissant entre eux :

    - Bioréacteur à membranes (Benoit Marrot)
    - Caractérisation de membranes et Eau potable (Yvan Wyart)
    - Industrialisation de procédés et CFD (Philippe Moulin)
    - Propriétés de Transport et Métrologie (Jean Philippe Bonnet)
    - Traitement des effluents (Emilie Carretier)
    - Intensification de procédés (Mathias Monnot)


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Responsable

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Doctorants, Post-Doctorants et CDD

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Equipements

Plate forme de 20 pilotes de filtration
1 pilote de perméation gazeuse
2 pilote de pervaporation
1 OI haute pression, NF,
3 pilotes de screening
9 pilotes de MF-UF
1 BRM
1 station de production d'eau potable 20m3.J-1
1 unité de purification d'eau 240m3.J-1
1 BRM industriel
1 pilote multi scales MF-UF

Partenaires industriels et académiques

Dernières Publications de l'équipe

  • Aymeric Fabien, Guillaume Lefebvre, Brice Calvignac, Pierre Legout, Elisabeth Badens, et al.. Interfacial tension of ethanol, water, and their mixtures in high pressure carbon dioxide: measurements and modeling. Journal of Colloid and Interface Science, 2022, 613, pp.847-56. ⟨10.1016/j.jcis.2022.01.058⟩. ⟨hal-03531186⟩ Plus de détails...
  • T. Eljaddi, S. Ragueneau, C. Cordier, A. Lange, M. Rabiller, et al.. Ultrafiltration to secure shellfish industrial activities: Culture of microalgae and oyster fertilization. Aquacultural Engineering, 2021, 95, pp.102204. ⟨10.1016/j.aquaeng.2021.102204⟩. ⟨hal-03597226⟩ Plus de détails...
  • T. Eljaddi, S. Ragueneau, C. Cordier, A. Lange, M. Rabiller, et al.. Ultrafiltration to secure shellfish industrial activities: Culture of microalgae and oyster fertilization. Aquacultural Engineering, 2021, 95, pp.102204. ⟨10.1016/j.aquaeng.2021.102204⟩. ⟨hal-03514653⟩ Plus de détails...
  • Jiaqi Yang, Mathias Monnot, Lionel Ercolei, Philippe Moulin. Impact of Chlorinated-Assisted Backwash and Air Backwash on Ultrafiltration Fouling Management for Urban Wastewater Tertiary Treatment. Membranes, 2021, 11 (10), pp.733. ⟨10.3390/membranes11100733⟩. ⟨hal-03514663⟩ Plus de détails...
  • J. Yang, Mathias Monnot, T. Eljaddi, L. Ercolei, L. Simonian, et al.. Ultrafiltration as tertiary treatment for municipal wastewater reuse. Separation and Purification Technology, 2021, 272, pp.118921. ⟨10.1016/j.seppur.2021.118921⟩. ⟨hal-03514681⟩ Plus de détails...
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Rencontres scientifiques

Soutenances de thèses et HDR

13 décembre - Développement d’une unité hybride couplant la désulfuration des gaz d’échappement et le traitement des effluents aqueux pour la marine marchande / Soutenance de thèse Maryse DROUIN
Doctorante : Maryse DROUIN

Date : Mardi 13 décembre à 9h45 dans l’amphithéâtre du CEREGE (Technopole Environnement Arbois - Méditerranée)

Résumé : Suite à la réduction des émissions de composés soufrés en pleine mer de 85 %, des unités de traitement de gaz d’échappement hybrides ont été installées sur les navires de commerce. Ces unités combinent le traitement du gaz par absorption et l’épuration des effluents liquides par filtration membranaire. La mise en place de ces procédés embarqués est récente (2020) et les contraintes d’opérabilités sont nombreuses notamment en ce qui concerne le fonctionnement des unités membranaires. Dans ce contexte, la thèse a pour principaux objectifs : (i) d’étudier le transfert de matière au travers des membranes (ii) d’optimiser les conditions opératoires et la gestion des procédés afin de (iii) fiabiliser le couplage des procédés en vue d’une utilisation continue. Pour cela, une caractérisation des différentes qualités d’eau à traiter obtenue après le lavage des gaz d’échappement a été réalisée. Puis le comportement et les performances des membranes multitubulaires, en carbure de silicium (SiC) et en oxyde de zircone (ZrO2), ont été étudiés à l’échelle semi-industrielle pour la filtration d’effluents réels. Les résultats obtenus ont permis pour chaque membrane de préconiser des paramètres de fonctionnement stable et de simplifier la gestion des unités embarquées. Les paramètres recommandés pour les membranes SiC, ont été validés en conditions réelles sur l’un des navires au cours de la navigation. Lors de cette étude, les résultats ont également mis en avant mettant une robustesse et une flexibilité de l’unité membranaire vis-à-vis du procédé global de désulfuration. Le traitement des eaux permet une navigation plus respectueuse de l’environnement avec la production d’un perméat exempt de matières en suspension et moins concentré en ions métalliques et en hydrocarbures. De plus, les paramètres préconisés ont permis une réduction de 70 % du volume de concentrat, dont le stockage est aujourd’hui la principale limitation à l’utilisation continue des unités en Closed Loop.

Jury

Claire FARGUES / Rapporteur  / Maitre de conférences : Université Paris Saclay
Julie MENDRET / Rapporteur / Maitre de conférences : Université de Montpellier
Emilie CARRETIER / Examinateur / Professeur des Universités : Aix Marseille Université
Rémy GHIDOSSI  / Président du jury / Professeur des Universités : Université de Bordeaux
Philippe MOULIN / Directeur de thèse / Professeur des Universités : Aix Marseille Université
Samy NASSER / Invité / Senior Manager : CMAships pour le groupe CMA CGM 
26 November 2021 - Ultrafiltration as urban wastewater tertiary treatment for water reuse at semi-industrial scale / Thesis defense Jiaqi YANG
Doctorant : Jiaqi YANG 

Date de soutenance :   Vendredi 26 November 2021 à 10h (Grand Amphithéâtre du CEREGE - Site de l'Arbois) 

Abstract : Water reuse is a sustainable development strategy that benefits society and future generations. In this study, a semi-industrial ultrafiltration (UF) pilot plant established at the outlet of a wastewater treatment plant was studied to assess its feasibility and sustainability for non-potable water reuse. The optimization of operating conditions made it possible to support reliable and sustainable filtration performance, the operating conditions were optimized through comparative analysis in terms of water quality, permeability variation, irreversible fouling management, and water recovery rate. The best conditions were J80t40BW1/3 (flux of 80 L·h−1·m−2, filtration cycle time of 40 min, 1 air backwash followed by 3 classical backwashes), J60t60BW1/4 and J60t60BW1/3. The long-term study on condition J60t60BW1/3 provides sustainable and adaptable filtration performance regardless of the temperature and feed water quality variation. In addition, the air backwashes enabled excellent reversibility of membrane fouling, which was approximately 1.25 to 2 times higher than of classic backwashes in average. The quality of the UF permeate was good enough to be reused in non-potable purposes as it met reuse guidelines of the World Health Organization, reuse standards of France, and the most recent EU regulation for agricultural irrigation. A specific study of membrane cleaning has shown that the addition of NaClO in backwash water can greatly increase cleaning efficiency of air backwashes. Finally, the calculation of the capital expenditure (CAPEX) and operational expenditure (OPEX) of the UF system under optimized conditions gives a profitable net unit price for water production. Through this thesis, UF is confirmed to be a reliable tertiary treatment for water reuse and the results give operational indications for the industrial scale and provides proposals for the management of membrane fouling by air backwash with chemical assistance. 

Jury :
Annabelle COUVERT (Examinateur) / Professeur des Universités, ISCR, ENSC Rennes
Lionel ERCOLEI (Membre invité) /Directeur de l’Innovation, Société des Eaux de Marseille Métropole
Marc HÉRAN (Rapporteur) / Professeur des Universités, IEM, Université de Montpellier
Stéphanie LABORIE (Rapporteur) / Maître de Conférences HDR, TBI, INSA Toulouse
Mathias MONNOT (Co-Directeur de Thèse) / Maître de Conférences, M2P2, Aix-Marseille Université
Philippe MOULIN (Directeur de Thèse) / Professeur des Universités, M2P2, Aix-Marseille Université
Patrick SAUVADE (Membre Invité) / Product manager, Aquasource, Toulouse