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Dissertations / Theses on the topic 'Déphosphatation'
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Cabanes, Frédéric. "Déphosphatation des effluents : précipitation et valorisation du phosphore." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2006. http://oatao.univ-toulouse.fr/7412/1/cabanes.pdf.
Full textAbstract:
Ce mémoire porte sur la récupération-valorisation du phosphore contenu dans les effluents. Le procédé repose sur la précipitation en milieu basique d'un phosphate de calcium très insoluble (hydroxyapatite) soit en lit fluidisé de particules d'hydroxyapatite, soit en cuve agitée. Dans le cas d'un effluent synthétique ne contenant que du phosphore (50mg/L), la teneur de l'effluent après traitement est abaissée à une valeur inférieure à 1mg/L lorsque sont convenablement choisis la température (35°C) et le pH (7.5). Les phénomènes de précipitation, croissance cristalline, enrobage ont été étudiés. Dans les conditions optimales citées, le traitement réalisé en lit fluidisé permet de retenir entièrement le précipité dans le lit. Le magnésium favorise l'enrobage en lit fluidisé mais inhibe la croissance. Cependant à pH élevé (supérieur à 9) la récupération quasi totale du phosphore est assurée. Dans tous les cas le phosphore récupéré est directement valorisable par l'industrie phosphatière.
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Cabanes, Frédéric. "Déphosphatation des effluents : précipitation et valorisation du phosphore." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2006. https://hal.science/tel-04576494.
Full textAbstract:
Ce mémoire porte sur la récupération-valorisation du phosphore contenu dans les effluents. Le procédé repose sur la précipitation en milieu basique d'un phosphate de calcium très insoluble (hydroxyapatite) soit en lit fluidisé de particules d'hydroxyapatite, soit en cuve agitée. Dans le cas d'un effluent synthétique ne contenant que du phosphore (50mg/L), la teneur de l'effluent après traitement est abaissée à une valeur inférieure à 1mg/L lorsque sont convenablement choisis la température (35°C) et le pH (7. 5). Les phénomènes de précipitation, croissance cristalline, enrobage ont été étudiés. Dans les conditions optimales citées, le traitement réalisé en lit fluidisé permet de retenir entièrement le précipité dans le lit. Le magnésium favorise l'enrobage en lit fluidisé mais inhibe la croissance. Cependant à pH élevé (supérieur à 9) la récupération quasi totale du phosphore est assurée. Dans tous les cas le phosphore récupéré est directement valorisable par l'industrie phosphatièreThe subject of this report is efficient phosphorus recovery from effluents by precipitation in basic solution of an insoluble calcium phosphate in either a fluidised bed of hydroxyapatite (HAP) seeds or in a stirred reactor. In the case of a synthetic effluent containing only phosphorus (50mg/L), the final concentration after treatment is reduced to less than 1mg/L when the temperature (35°C) and the pH (7. 5) are suitably selected. Precipitation, crystalline growth and coating phenomena were studied. Under the optimal conditions, the treatment using the fluidised bed process allows the precipitate to be retained entirely within the bed. Magnesium assists the coating in the fluidised bed process but inhibits crystalline growth. However at high pH (above 9) the phosphorus is recovered effectively. In all cases the recovered phosphorus can be directly reused by phosphate manufacturers
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Wouters-Wasiak, Katia. "Etude et contrôle des processus de nitrification - dénitrification - déphosphatation biologique." Toulouse, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAT0060.
Full textAbstract:
Le travail entrepris comporte trois axes de recherche : étude des cinétiques de nitrification sur site et en batch ; étude des cinétiques de relargage et de réabsorption du phosphore ; évaluation de l’intérêt de la mesure de potentiel d’oxydoréduction pour le contrôle des processus de nitrification/dénitrification et de déphosphatation biologique. Le suivi sur station comme les essais en batch ont démontré que, pour un âge de boue suffisant, la vitesse de nitrification, exprimée par litre de boue, varia peu avec la concentration en boues, dans la gamme de 2 à 4. 5 b/l de MVS. Des expériences en batch ont été effectuées dans le but de déterminer l’influence de la concentration en DCO et de la durée d’anaérobiose sur la vitesse de relargage et de réabsorption du phosphore. La vitesse spécifique de relargage déterminée sur la première heure d’anaérobiose est directement proportionnelle à la quantité de DCO initiale. Pour une même DCO, une hausse de la durée d’anaérobiose à plus de 2h, n’a pas augmenté la quantité de phosphore suraccumulé et n’a donc pas amélioré le rendement d’élimination biologique du phosphore. Une deuxi7me série d’expériences a été réalisée dans le but de préciser les conditions d’apparition et les conséquences sur le processus de déphosphatation biologique d’un relargage secondaire de phosphates (relargage sans apport de carbone exogène). Le relargage occasionnel ne semble pas affecter le processus de déphosphatation biologique. L’asservissement du fonctionnement de l’aération à des seuils de potentiel d’oxydo-réduction associés à des temporisations a permis une élimination pousse de l’azoteThree main research axes were held during my PhD: The study of nitrification kinetics at full scale and in batch; study of releases and uptake kinetics of phosphate; the evaluation of the interest of ORP measure for control of nitrification, denitrification and enhanced biological phosphorus removal. The study at full-scale as well as the batch experiments have proved that, for a sufficient sludge age, the nitrification rate, expressed per liter of sludge, varies slightly with the sludge concentration, within 2 to 4. 5 g/l VSS. A higher sludge concentration does not implicate a higher nitrification capacity. Batch tests were realised to determine the influence of both COD concentration and anaerobic residence time on both phosphate release and uptake rates. The phosphor-release rate, settled on the first anaerobic hour, was proportional to the initial filtered COD concentration. For the same COD concentration, an increase of the anaerobic residence time superior to 2h did not increase the excess phosphorous uptake and did not improve the enhanced biological phosphorus removal efficiency. A second series of experiences were realised to specify the appearance conditions and the consequences on biological phosphorus removal of a second P-release (a release without carbon supply). An occasional secondary P-release does not seem to affect the biological phosphorus removal process
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Trépanier, Claude. "Déphosphatation de l'eau du Saint-Laurent marin du Biodôme de Montréal." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape4/PQDD_0018/MQ57430.pdf.
Full text
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Montastruc, Ludovic. "Modélisation et optimisation d'un réacteur en lit fluidisé de déphosphatation d'effluents aqueux." Toulouse, INPT, 2003. http://www.theses.fr/2003INPT015G.
Full textAbstract:
En raison de l'impact des phosphates sur la pollution des eaux, un procédé de récupération par précipitation d'un phosphate de calcium a été développé pour valider la démarche avec un objectif de mise en place d'une méthodologie permettant de construire un pilote optimal. Le procédé est un lit fluidié, dans lequel le phosphate précipite en continu et s'enrobe sur des grains de sable. Le pilote réalisé permet de traiter des débits de rejet aqueux synthétique de l'ordre de 0. 1 m3/h. La méthodologie découple les phénomènes physico-chimiques présents. La précipitation dans le lit fluidisé est modélisée à l'aide de concepts thermodynamiques tenant compte des différents phosphates de calcium susceptibles de précipiter en fonction des conditions opératoires. L'enrobage est traduit par une réaction cinétique du premier ordre entre les fines et les grains de sable, couplée avec un réseau de réacteurs idéaux traduisant l'hydrodynamique du système.
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T'Seyen, Johan. "Elimination du phosphore des eaux résiduaires par voie biologiques : activité de la polyphosphate -kinas : utilisation d'une phase acidogène en amont d'un système de type "Phoredox modifié"." Metz, 1986. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1986/Tseyen.Johan_1.SMZ8630.pdf.
Full textAbstract:
"La lutte contre l'eutrophisation des eaux nécessite l'épuration des eaux résiduaires avnt leur rejet dans le milieu naturel. Cette thèse s'inscrit dans une recherche qui a pour but d'améliorer la fiabilité de l'élimination par voir biologique des pollutions carbonées, azotées et phosphorées des eaux résiduaires urbaines. Deux sujets ont été approfondis : le métabolisme bactérien du phosphore et la production de l'acétate (acidogénèse). L'étude du métabolisme bactérien du phosphore était focalisée sur l'activité de l'enzyme polyphosphate-kinase (ATP-polyphosphate phosphotransférase). Une méthode de dosage de l'activité polyphosphate-kinasique a été mise au point pour acinebacter calcoaceticus. Cette méthode a été appliquée sur différentes souches bactériennes pures et sur des boues activées. Certaines souches présentent une activité polyphosphate-kinasique constitutive (entre 0. 36 et 4. 8 nmoles P. Min-1. Mg-1prot. ). Dans certains cas la polyphosphate-kinase peut être induite par anaérobiose. L'activité polyphosphate-kinasique mesurée dans les boues est toujours faible (<0. 1 nmoles P. Min-1. Mg-1prot. ). Une installation pilote de laboratoire a permis d'étudier le fonctionnement d'un réacteur acidogène et l'influence de sa présence sur le rendement de l'élimination du phosphore d'une installation de type "Phoredox modifié". Les essais réalisés sur le réacteur acidogène séparé ont permis d'en caractériser le fonctionnement. Le temps de séjour hydraulique se situe entre 1 et 2. 5 heures. La flore de la boue du réacteur acidogène est aérobie-anaérobie facultative. Le seul acide gras volatil produit en quantité d'acétate produite dépend principalement de la quantité de substrat carboné contenue dans les eaux résiduaires. La cinétique de production d'acétate à partir d'une eau résiduaire urbaine, mesurée lors des essais en discontinu, est de l'ordre de 0. 2 mg d'acétate. G-1 MS. Min-1. Les essais de couplage du réacteur acidogène au pilote"phoredox modifié" ont montré que le gain d'élimination de phosphore est faible"To control eutrophication in the natural water bodies implies purifying waste waters before they are released into the environment. This thesis contributes to the research on the removal by bacteria of carbon, nitrogen and phosphorus from municipal waste waters. Two points have been studied. In the first part of this work, the phosphorus metabolism of bacteria was investigated, and the activity of the enzyme polyphosphate kinase was measured. In the second part, an acidogenic reactor was studied, ant its influence on the phosphorus removal in a modified phoredox-type bench scale pilot was determined. A method for measuring polyphosphate kinase activity has been developed for acinetobacter calcoaceticus. The method was applied to a number of bacterial strains and to activated sludge samples. A constitutive polyphosphate kinase activity (between 0. 36 and 4. 8 nmol P. Min-1. Mg-1 prot. ) was found in some bacterial strains. In some cases, polyphosphote kinase activity was induced by anaerobiosis. The polyphosphate kinase activity of all activated sludges examined was low (<0. 1 nmoles P. Min-1. Mg-1prot. ). Experiments on a bench scale acidogenic system showed that acetate was the only volatile fatty acid produced in measurable quantities. The quantity of acetate produced mainly depends on the quantity of organic carbon in the influent. Acetate production kinetics were measured during batch experiments. The initial production was about 0. 2 mg acetate. G-1ss. Min-1. Improvement in efficiency of phosphorus removal in a modified phoredox pilot upon coupling after the acidogenic reactor (1 to 2. 5 h hydraulic retention time) was minimal
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Zaloum, Ronald. "Développement et validation d'un concept de surfaces de réponse pour évaluer la traitabilité des effluents." Metz, 1986. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1986/Zaloum.Ronald.SMZ8628.pdf.
Full textAbstract:
Nous avons développé et validé un concept d'interprétation et d'évaluation de la traitabilité biologique d'effluents par des surfaces de réponse définies en fonction de l'âge de boues, du temps de séjour hydraulique et de la concentration organique (DCO totale) de l'effluent. Ce concept définit des régions ou des segments d'isoréponse selon le paramètre sélectionné. La superposition de régions d'isoréponse permet de choisir les conditions optimales d'opération pour le paramètre d'intérêt le plus restrictif. Le concept de régions d'isoréponse sert d'outil d'optimisation, de gestion de l'opération et de décisions modifiant ou agrandissant la chaîne de traitement dans le but de se conformer aux normes. Il dévoile des limites de l'influence de l'âge de boues comme paramètre de contrôle et fait ressortir l'influence du temps de rétention hydraulique sur la stabilité et le rendement du système ainsi que sur l'évolution de la biomasse et de son comportement. L'analyse de la traitabilité par des surfaces de réponse a mis en évidence d'importantes lacunes dans les modèles traditionnels. Nous montrons l'inaptitude du rapport F/M comme paramètre de conception et d'opération, la quasi-indépendance de l'âge de boues et du temps de séjour hydraulique dans le contrôle du procédé biologique et l'effet des paramètres de contrôle sur la composition microbiologique durant la traitabilité. Cette étude fut réalisée sur des effluents variables d'un abattoir aux échelles pilotes et réelleIt was demonstrated that biological treatment response to changes in SRT, HRT, and influent total COD could be described by response surfaces for each effleunt parameter under investigation. Iso-response regions or lines could be obtained thus defining the ranges of SRT and organic load combinations which must be maintained in order to ensure a given effluent quality. The response surface for the most restrictive parameter will ensure that operating conditions are chosen in such a way as to maximize the performance of the system as a whole. This concept can assist in optimization, upgrading or retrofitting decision making. This study showed that the effect of SRT is significantly reduced beyond a value of 15 days. In addition, HRT has been shown to be equally important to SRT as a process control parameter with significant impact on system stability, sludge setleability and microbial composition, as well as on the performance. Process control can be achieved by modifying jointly or separately each parameter. The inequacy of the F/M ratio as an operating and design parameter was demonstrated experimentally through its lack of predictive potential. Also the usefulness of ATP as a biological performance indicator was assessed. This concept was developped at pilot scale using settled variable abbatoir waste and successfully applied to the operation of the full scale treatment facility receiving the same wastewater
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Fortin-Chevalier, Thomas. "Étude du réacteur biologique à support fluidisé SMBR[indice supérieur MD] et évaluation de la déphosphatation au chitosane." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2010. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1578.
Full textAbstract:
Le premier volet de la présente étude vise à évaluer la performance du réacteur biologique à support fluidisé SMBRMD avec garnissage PEENOX MD pour l'épuration des eaux usées de la Municipalité de Mont-Saint-Grégoire (MMSG). Ce système comprend deux réacteurs à biomasse fixe disposés en série, suivis d'un décanteur. Conformément aux critères de suivi de démonstration du MDDEP, cette nouvelle technologie a été analysée sur une période d'un an (de juin 2009 à mai 2010). Le suivi a permis de mieux comprendre les processus impliqués dans le réacteur en fonction des conditions environnementales et de la qualité de l'affluent. Une fois le système stabilisé, il a été démontré que le premier réacteur était très efficace pour l'enlèvement de la matière organique, où des taux d'abattement de 78 ± 21 et 89 ± 18 % ont été observés pour la DCO S et la DBOC5S , respectivement. Aussi, les deux réacteurs SMBR ont permis un enlèvement de l'azote ammoniacal de 99 ± 1 %. La nitrification, présente dans les deux réacteurs, était responsable de l'enlèvement de l'azote ammoniacal à 67 ± 19 %. Globalement, la performance observée à l'usine depuis l'implantation des réacteurs SMBR est supérieure à celle mesurée avec le système précèdemment utilisé, soit les biodisques. De plus, les paramètres à l'effluent sont davantage constants. Le deuxième volet du projet aborde le traitement par coagulation et floculation de l'eau usée échantillonnées à l'usine de la MMSG. L'efficacité déphosphotante de l'alun a d'abord été évaluée en laboratoire, sous des conditions expérimentales contrôlées, et comparée à celle observée à la MMSG. Puis, l'influence des conditions de mélange et de la concentration en MES sur la performance de l'alun a été analysée. Par la suite, le pouvoir déphosphatant de deux solutions de chitosane, un polymère biodégradable et non toxique issu de la chitine, a été examiné. Toutefois, le chitosane ne permettant pas d'abattre les fractions dissoutes de phosphore, l'utilisation simultanée du chitosane et de l'alun a été considéré Ainsi, deux des trois solutions de chitosane utilisées permettent de diminuer les dosages d'alun requis pour l'atteinte des exigences de rejet, réduisant par le fait même la teneur en sulfates et en aluminium dans les biosolides. De plus, pour un dosage donné d'alun, ces solutions de chitosane permettent de réduire la concentration en aluminium du surnageant. Malheureusement, les tests ne permettent pas d'associer le pouvoir déphosphatant du chitosane à son degré de déacétylation ou à son poids moléculaire.
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Hamidou, Soureyatou. "Capture passive du phosphore d'une eau usée municipale en contexte de biofiltration : impact des nitrates sur la performance." Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/40157.
Full textAbstract:
En quantité excessive, le phosphore est responsable de l’eutrophisation des plans d’eau. De ce fait, les normes de rejet du phosphore des eaux usées municipales font l’objet d’un resserrement. Des travaux ont porté sur la mise au point d’un procédé de capture passive de phosphore caractérisé par des biofiltres dotés de média actif à base de bois imprégné par l’hydroxyde de fer. L’abattement de phosphore se fait par le mécanisme de sorption qui regroupe l’adsorption, la dissolution réductive et les échanges d’ions. Le présent mémoire s’inscrit dans la continuité des travaux sus-cités. L’objectif est d’évaluer l’influence des nitrates sur la performance d’enlèvement du phosphore. Des essais en colonne ont été réalisés à partir d’une broyure activée opérée en anaérobie et par immersion sur une période de 150 jours. Les colonnes ont été alimentées durant 30 jours par une solution synthétique dopée à 5 mg P/L. Différentes concentrations de nitrates (5, 10 et 25 mg N-NO₃/L) ont ensuite été appliquées sur trois colonnes (C₂, C₃ et C₄), la colonne C₁ servant de témoin. Les résultats ont démontré que l’addition des nitrates réduit les performances d’enlèvement du phosphore des biofiltres. Le suivi du phosphore montre que la concentration en P à la sortie des biofiltres dépasse l’objectif de 0.3 mg P/L, 30 jours après l’injection des nitrates pour la colonne C₂ et 15 jours après pour les colonnes C₃ et C₄. L’ajout des nitrates augmente le potentiel d’oxydoréduction. Il en résulte une inhibition de la dissolution réductive, caractérisée par une baisse de production des ions ferreux. Une dénitrification simultanée se produit au sein des colonnes. Elle est à la fois biologique et chimique à travers l’oxydation des ions ferreux par NO₂, produit lors de la dénitrification biologique. Par ailleurs, des tests d’identification bactérienne ont mis en évidence la présence des bactéries reliées au fer, dénitrifiantes, sulfo-oxydantes, réductrices de sulfate, productrices de biofilm ainsi qu’une variété de micro-organismes hétérotrophes tels que les Pseudomonas et les bactéries entériques dans les biofiltres.In excessive quantities, phosphorus is responsible for eutrophication of water surfaces. Thereby, phosphorus discharge standards for municipal wastewater are subject to a tightening. Researches have focused on the development of a passive phosphorus entrapment process characterized by biofilters with active wood-based media impregnated with iron hydroxide. Phosphorus removal is done by sorption which includes adsorption, reductive dissolution and exchange of ions. This MSc thesis is a continuation of the abovementioned studies. The objective is to evaluate the influence of nitrates on the phosphorus removal performance. Columns tests were performed with anaerobic activated wood-based media and immersion over a period of 150 days. Columns were fed for 30 days with a synthetic solution of 5 mg P/L. Different concentrations of nitrate (5, 10 and 25 mg N-NO₃/L) were then applied on three columns (C₂, C₃ and C₄), column C₁ serving as a control. The results demonstrate that the addition of nitrate reduces the phosphorus removal performance of biofilters. Phosphorus tracking shows that the concentration of P at the outlet of the biofilters exceeds the target of 0.3 mg P/L, 30 days after nitrate injection started for column C₂ and 15 days later for columns C₃ and C₄. Addition of nitrate increases the oxidoreduction potential. This results in an inhibition of the reductive dissolution, characterized by a decrease in the release of ferrous ions. Simultaneous denitrification occurs within the columns. It is both biological and chemical through the oxidation of ferrous ions by NO₂, produced during biological denitrification. Furthermore, bacterial identification tests have highlighted the presence of iron-related bacteria, denitrifying bacteria, sulfur oxidizing bacteria, sulfate reducing bacteria, biofilmproducing bacteria and a variety of heterotrophic microorganisms such as Pseudomonas and enteric bacteria in biofilters.
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Souidi, Rania. "Récupération du phosphore à partir des eaux usées sous la forme de vivianite en utilisant la méthode d'électrocoagulation." Master's thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/69820.
Full textAbstract:
L'azote et le phosphore sont à l'origine de problèmes environnementaux entraînant un stress environnemental sur les écosystèmes aquatiques, comme l'eutrophisation et la toxicité. Pour contrer ces impacts, l'utilisation de procédés de traitement avancés est nécessaire pour respecter les réglementations strictes en matière de rejet. Une augmentation annuelle de l'utilisation des nutriments par la société est observée alors que les réserves mondiales de phosphore (P) et potassium (K) sont limitées. Compte tenu de leur importance dans toute vie, la récupération de ces nutriments à partir des eaux usées a retenu l'attention des chercheurs et est devenue un domaine de recherche très important. Les stations de traitement des eaux usées (STEP) sont considérées comme l'un des points d'accumulation importants de phosphore avec environ 1,3 million de tonnes d'élimination de P par an via le traitement des eaux usées dans le monde (Li et Li 2017). La valorisation du P des eaux usées pourrait ainsi couvrir environ 15 à 20% de la demande mondiale de phosphore (Yuan et al. 2012). Par conséquent, les stations d'épuration sont désormais considérées comme des installations de récupération des ressources de l'eau (StaRRE), un lieu où la valorisation et la gestion des biodéchets sont poursuivies. Les procédés électrochimiques peuvent être utilisés comme traitement tertiaire pour l'élimination du P (Tran et al. 2012). De nos jours, il suscite également l'intérêt des chercheurs en tant que nouvel outil pour les processus de récupération des nutriments tels que l'électrodialyse, l'électrocoagulation, le dosage électrochimique de magnésium, etc. Par contre, des applications à l'échelle pilote et à grande échelle nécessitent encore davantage d'investigations et de recherches. Dans ce projet de recherche, une technique d'électrocoagulation est appliquée pour la première fois pour récupérer le phosphore sous forme de vivianite à partir des eaux usées. En fait, la récupération du phosphore sous forme de vivianite, une pratique innovante, a attiré une attention considérable en raison de son omniprésence naturelle, de sa facilité d'accès et de sa valeur économique prévisible (Wu et al. 2019). Le processus d'électrocoagulation proposé utilise une anode de fer sacrificielle pour produire des ions ferreux formés lors de la dissolution de l'anode. Ces ions réagiront avec les ions du phosphore dans les eaux usées, en particulier PO₄³⁻ , HPO₄²⁻ et H₂PO₄⁻, entraînant la formation de vivianite, Fe₃(PO₄)₂,8H₂O, utilisable dans différents types d'application : engrais à libération lente, batterie Li-ion, peinture. . .Dans le cadre de ce projet, la modélisation électrochimique avec PHREEQC est utilisée afin d'étudier la dissolution de l'anode de fer, les conditions optimales de la précipitation de vivianite, les facteurs limitant cette formation et le suivi du processus de la précipitation dans une matrice d'eau usées complexe. PHREEQC a été démontré d'être un outil puissant pour effectuer des calculs de spéciation et l'évaluation de l'indice de saturation qui détermine le taux de précipitation. La partie expérimentale du travail couvre la récupération de vivianite en utilisant la méthode d'électrocoagulation. Cette récupération est évaluée dans des réacteurs de laboratoire opérés en mode batch et en mode continu afin d'évaluer respectivement, la récupération de vivianite comme une nouvelle route de récupération de P et la cinétique de sa précipitation a différentes valeurs de pH.Nitrogen and phosphorus are causing environmental problems leading to environmental stress on aquatic ecosystems such as eutrophication and toxicity. To counteract these impacts, the use of advanced treatment processes is required to meet the strict discharge regulations. An annual increase in nutrient use by society is observed while global phosphorus (P) and potassium (K) reserves are becoming limited. Given their importance in all life, the recoveryof these nutrients from waste water has gained the attention of researchers and has become a highly important research field. Waste water treatment plants (WWTPs) are considered one of the important accumulation points of phosphorus with around 1.3 million tons of P-removed globally per year via sewage treatment (Li et Li 2017). P-recovery from wastewater could thus cover around 15-20% of the global phosphorus demand (Yuan et al. 2012). Therefore, WWTPs are now considered as Water Resource Recovery Facilities (WRRFs), a place where biowaste valorization and management are pursued. Electrochemical processes can be used as tertiary treatment for P-removal (Tran et al. 2012). Nowadays, it is also gaining the interest of researchers as a new tool for nutrient recovery processes such as electrodialysis, electrocoagulation, electrochemical magnesium dosage, etc.Based on a literature review, it could be concluded that all these processes have currently only been studied at pilot-scale, and full-scale application still needs more investigation and research. In this research project, an electrocoagulation technique was applied for the first time to recover phosphorus from wastewater as vivianite. In fact, vivianite phosphorus recovery, an innovative practice, has attracted considerable attention for its natural ubiquity, easy accessibility and foreseeable economic value (Wu et al. 2019). The proposed electrocoagulation process uses a sacrificial iron anode to produce ferrous ions formed during anode dissolution,reacting with ions in wastewater, in particular PO₄³⁻ , HPO₄²⁻ et H₂PO₄ , resulting in the formation of vivianite, Fe₃(PO₄)₂,8H₂O, that can be used in different types of application : slow release fertilizer, Li-ion battery, paint . . . As part of this project, electrochemical modelling with PHREEQC was used to study the dissolution of the iron anode, the optimal conditions for vivianite precipitation, the factors limiting its formation and the monitoring of the precipitation process in a complex wastewater matrix. PHREEQC was found to be a powerful tool to perform speciation calculations and the evaluation of the saturation index which determines the rate of precipitation. The experimental part of the work studied the recovery of vivianite using electrocoagulation. This recovery was evaluated in lab-scale reactors operating in batch mode and in continuous mode in order to evaluate respectively, the recovery of vivianite as a new route of recovery of P and the kinetics of its precipitation at different pH values.
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Cariven, Bernard. "Dephosphoration des effluents par voie biologique." Toulouse, INSA, 1986. http://www.theses.fr/1986ISAT0032.
Full textAbstract:
Situation du probleme de la dephosphoration par voie biologique et description des procedes appliques a l'echelle industrielle avant d'aborder l'etude experimentale d'un procede de contact-stabilisation. L'accent est mis sur le caractere instable des mecanismes de fixation du phosphore dans les cellules rendant impossibles des conditions de fonctionnement stables. La solution vise a inserer dans la chaine des composes phosphores intracellulaires un compose insoluble destine a stabiliser l'ensemble
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Proux, Corinne. "Enlèvement du phospohore par procédé d'électrocoagulation : le cas d'une unité de traitement pour résidences isolées." Master's thesis, Université Laval, 2008. http://hdl.handle.net/20.500.11794/20011.
Full textAbstract:
Cette étude a permis le développement d'une unité d'électrocoagulation, imbriquée à un système de traitement BIONEST®, qui puisse réduire les charges en phosphore des effluents provenant de résidences isolées. Cette unité, testée en laboratoire, possédait une cellule d'électrocoagulation de 2,45L munie d'électrodes bipolaires faites d'aluminium. La performance épuratrice du procédé a fait l'objet d'une optimisation par la création d'un plan factoriel d'expériences 24 '1 avec des eaux synthétiques. Quatre variables ont été analysées: la densité de courant, le temps de rétention hydraulique, la dimension des électrodes et l'espacement entre les électrodes. Par analyse statistique, un modèle de régression a été déduit permettant la prédiction de l'enlèvement du phosphore. Ce modèle exclut la quatrième variable qui s'avère non-significative. Des essais de validation du modèle ont été effectués avec des eaux usées réelles. L'efficacité épuratrice obtenue a été de 98%. D'autres polluants ont aussi été enlevés dont la DCO, les coliformes fécaux et une portion de l'azote total.
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Thibault, Thomas. "Capture passive du phosphore d'une eau usée municipale en contexte de biofiltration." Master's thesis, Université Laval, 2013. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25558.
Full textAbstract:
Les rejets de phosphore en milieux aquatiques ont le potentiel de conduire à l’eutrophisation d’un plan d’eau et sont la principale cause des proliférations de cyanobactéries (algues bleues), dont la dégradation entraîne la libération de toxines (cyanotoxines), nocives pour la santé humaine et animale. Le phosphore contenu dans les eaux usées municipales est donc particulièrement visé par un resserrement des exigences de rejet qui risque de rendre inadéquats certains systèmes épuratoires actuellement utilisés. Des travaux ont été réalisés afin de développer un traitement simple au niveau opérationnel tout en étant assez performant pour abaisser la concentration en phosphore d’une eau usée municipale concentrée à 5,0 mg Ptot/l à des valeurs de 0,3 mg Ptot/l. L’approche retenue consiste en l’utilisation d’un média filtrant innovateur permettant une prise en charge passive du phosphore. Ce média filtrant est constitué de sous-produits du bois activés par une imprégnation d’hydroxyde de fer, substance qui possède une forte affinité chimique avec le phosphore. Des travaux ont d’abord permis de cibler un procédé permettant d’activer efficacement les sous-produits du bois selon une procédure qu’il a fallu mettre au point. Par la suite, différents montages ont été élaborés afin d’être en mesure d’activer des quantités suffisantes de médias filtrants permettant de mener des essais en colonnes. Une première série d’essais a été réalisée sur des colonnes de biofiltration. Les performances observées ont été intéressantes, mais non suffisantes pour atteindre la valeur cible de 0,5 mg Ptot/l. Une série d’essais supplémentaires a donc été réalisée dans le but d’optimiser l’utilisation du média filtrant. À partir des connaissances acquises lors de ces essais d’optimisation, des essais en colonnes ont permis d’abaisser la concentration d’une solution contenant 5 mg/l de phosphore à des valeurs inférieures à 0,2 mg Ptot/l sur une période de 80 jours. Ces essais ont démontré que le média filtrant était en mesure d’accumuler une quantité de phosphore minimale de 13,5 mg Ptot/gsec, ce qui est très performant pour ce type de procédé.Phosphorus discharges in aquatic systems have the potential to lead to eutrophication of a waterbody. Moreover, this nutrient is the main cause of cyanobacteria’s bloom (blue-green algae), whose degradation liberates toxic compounds (cyanotoxins), harmful to animal and human’s health. Phosphorus contained in municipal wastewater will soon be subject to a tightening of discharge requirements which will make unsuitable a lot of currently used wastewater treatment plant. Researches have been realized to develop a simple treatment on the operational aspect is effective enough to reduce wastewater’s phosphorus concentration from 5.0 mg Ptot/l to 0.3 mg Ptot/l. The principle of the chosen method consists in the use of a filter media that allows passive phosphorus entrapment. This filter media is made of wood’s by-products which are activated by impregnation of iron hydroxide, a substance having a strong chemical affinity with phosphorus. Works were first allowed to target a process to effectively activate wood’s by-products according to a procedure that has been developed. Thereafter, different experimental settings have been developed in order to be able to activate sufficient amounts of filter media to perform column tests. A first series of tests was performed on biofiltration columns. Observed performances were interesting, but not sufficient to achieve the target value of 0.5 mg Ptot / l. Additional tests were therefore performed in order to optimize the use of the filter media. Based on the knowledge gained from these optimization tests, column trials have lowered the phosphorus concentration of a solution containing 5 mg Ptot/l to values below 0.2 mg Ptot/l over a period of 80 days. These tests showed that the filter media was able to accumulate an amount of phosphorus in the range of 13,5 mg Ptot/gdry, which is very effective for this kind of process.
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Roy-Dumesnil, Gabriel. "Capture passive du phosphore d'une eau usée municipale en contexte de biofiltration." Master's thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27548.
Full textAbstract:
En concentration excessive, le phosphore rejeté à l'environnement favorise la croissance anormalement rapide de la flore aquatique. Des efforts doivent donc être faits pour développer des traitements qui permettront d'abaisser la concentration des rejets à des valeurs pouvant être aussi basses que 0,3 mgPtot/L. En ce sens, des travaux de recherche ont été réalisés. La méthodologie utilisée est basée sur l'utilisation d'un média filtrant constitué de broyure de bois activée imprégnée d'hydroxyde de fer à sa surface. Des essais en colonne ont été réalisés à partir de ce média filtrant. Opérées en immersion durant plus de 250 jours, des colonnes ont été alimentées avec une eau synthétique dopée en phosphore. Par ces essais, il a été mis en évidence que les colonnes opérées en milieu anaérobie sont plus efficaces que les colonnes opérées en aérobie. L'absence d'oxygène entraine une chute progressive du potentiel d'oxydoréduction. Lorsqu'il atteint des valeurs de l'ordre de -100mV, le fer en surface de la broyure se réduit et passe de la forme Fe³⁺ à la forme Fe²⁺. La forme Fe²⁺ étant plus soluble que la forme Fe³⁺, il y a donc une augmentation de la concentration en fer dissout. Appelé dissolution réductive, ce phénomène lent permet la complexation du fer solubilisé avec les ions phosphates en solution. C'est la combinaison de l'adsorption et de la complexation du fer qui permet d'obtenir un média performant. Sur une période de 291 jours, la colonne opérée en anaérobie a permis de maintenir à 85% l'enlèvement du phosphore. Puisque le phénomène de dissolution réductive entraine des relargages de fer et de phosphate ferrique à la sortie de la colonne, le contrôle de ces relargages par l'ajout d'une zone aérobie permet une hausse de la performance globale d'enlèvement du phosphore pour un % d'enlèvement global de 95%.
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Ownby, Miles. "Phosphorus removal and recovery from wastewater via nano-enhanced adsorptive media." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/40140.
Full textAbstract:
L’augmentation rapide de la population mondiale et des pratiques industrielles et agricoles ont exacerbé l’épuisement des nutriments essentiels pour la croissance des plantes, phosphore en particulier, étant lui-même une ressource nonrenouvelable. Après des années d’exploitation agricoles et miniers écologiquement laxistes, la société se trouve coincée entre une pénurie croissante d'éléments nutritifs et la fréquence croissante de proliférations d'algues nuisibles (HAB) causées par la lixiviation de phosphore dans les systèmes aquatiques. Toutefois, ceci présente une opportunité de développer des nouvelles technologies permettant d'éliminer, de récupérer et de réutiliser le phosphore provenant de cours d'eau pollués. L'une de ces technologies est l'adsorption nano-renforcée. Cette étude a évalué le potentiel de désorber le phosphore d'une résine échangeuse d'ions hybridée avec des nanoparticules d'oxyde de fer pour quatre solutions de régénérations différentes en utilisant une approche de plan d’expériences. Des nouvelles solutions de régénération utilisant un mélange KOH / K2SO4 et une solution alcaline de NH4OH se sont révélées comparables à la solution "témoin" de KOH et de H2SO4. Parmi les 4 méthodes de régénération étudiées, la solution de NH4OH présente le potentiel le plus élevé car il s’agit d’un déchet valorisé. Son efficacité de désorption est comparable à celle de la solution de contrôle et elle n’a démontré aucune perte de la longévité de la résine après cinq cycles d’adsorption et de désorption. Sur la base des données du plan d’expériences, une série de modèles de régression a été développée pour permettre de mieux comprendre la concentration de phosphore attendue d'un processus de régénération, en tenant compte de la chimie de régénération, du volume de traitement, de la vitesse de rinçage et de la résistance de la solution alcaline. Les solutions de post-désorption de régénération riches en nutriments semblent prometteuses pour une utilisation ultérieure. Les travaux futurs devraient inclure le développement de modèles de procédé afin de mieux comprendre les mécanismes de cette désorption. Dans l’ensemble, la technologie d’adsorption nano-améliorée offre une solution rentable et durable au problème du phosphore dans les applications de traitement des eaux usées à travers le monde.Rapid increases in the world’s population and to-date industrial and agricultural practices have exacerbated the depletion of essential nutrients in today’s society. After years of environmentally lax agricultural and mining processes, society finds itself trapped between increasing nutrient shortage and the increased frequency of harmful algal blooms (HABs) caused by phosphorus leaching into water systems. New technologies that allow for removal and subsequent recovery and reuse of phosphorus from polluted streams is imperative. One such technology is nanoenhanced adsorption, which may allow to produce a valuable nutrient-rich solution upon desorption of the saturated media. This study evaluated the potential of four regeneration chemistries to desorb phosphorus from a commercially available ion exchange resin hybridized with iron-oxide nanoparticles using a Design of Experiments (DoE) approach. Novel regeneration solutions using a KOH/K2SO4 blend and a recovered NH4OH alkaline solution proved to be comparable to the "control" solution of KOH and H2SO4. Among the four regeneration methods studied, using the NH4OH solution shows the highest potential because: i) it is a valorized waste stream, ii) it showed a desorption efficiency comparable to the control solution, and iii) it did not demonstrate any dampening of the resin longevity after five adsorption and desorption cycles. Based on the DoE data, a series of regression models was developed to generate understanding with regard to expected phosphorus concentration from a regeneration process considering the regeneration chemistry, the treatment volume, the rinse speed, and the strength of the alkaline solution. Nutrient-rich regeneration solutions post-desorption show promising for subsequent use as hydroponic fertilizers or precursors for the P fertilizer industry. Future work should include the development of mechanistic process models to gain an even better understanding of the mechanics behind the desorption. Overall, the nano-enhanced adsorptive technology proposes a cost-effective and sustainable solution to the phosphorus problem in wastewater treatment applications across the globe.
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Rustrian, Elena. "Dépollution phosphorée par voie biologique : physiologie de bactéries déphosphatantes du genre Acinetobacter : conception d'un nouveau procédé d'élimination combinée du carbone, de l'azote et du phosphore." Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10295.
Full textAbstract:
Cette recherche a pour but de concevoir un procede de traitement simultane du carbone, de l'azote et du phosphore. Des experiences en cultures pures de bacteries dephosphatantes ont ete realisees pour determiner l'influence des conditions de culture, la nature de l'acide gras volatil, sa concentration optimale en tant que source de carbone et l'influence de l'age des cellules sur les taux de liberation et d'accumulation du phosphore. L'acetate et le butyrate sont les sources de carbone preferees par les bacteries dephosphatantes. L'age des cellules est une condition physiologique a ne pas negliger pour ameliorer l'activite dephosphatante d'une population bacterienne. L'accumulation de phosphore en anaerobiose parait etre independante du taux de liberation tout comme les taux de consommation des agv. Au cours de l'etude du procede propose pour l'elimination simultanee du c, n, p, la capacite denitrifiante des reacteurs acidogenese a ete mise en evidence. La combinaison de la digestion anaerobie en deux etapes et un reacteur sequentiel discontinu, permet de creer les conditions necessaires aux microorganismes impliques dans l'elimination du c,n,p. Dans les conditions operatoires testees, les performances d'epuration obtenues sont satisfaisantes, soit 96% du carbone organique total (cot), 75% de l'azote total et 86% du phosphore total. Le systeme propose presente, d'une part, une activite de liberation et d'accumulation du phosphore stable et d'une autre part, la production des boues enrichies en phosphate avec une excellente decantabilite
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Saad, Rabih. "Adsorption et désorption d'ions phosphate et nitrate par des matériaux mésoporeux à base de silice fonctionnalisés avec des groupements ammonium." Thesis, Université Laval, 2008. http://www.theses.ulaval.ca/2008/25747/25747.pdf.
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Tremblay-Gratton, Anne, and Anne Tremblay-Gratton. "Évaluation de l'efficacité d'un biofiltre à macroalgues marines pour la réduction des nitrates et phosphates dans les bassins d'exposition du Biodôme de Montréal." Master's thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/28123.
Full textAbstract:
Au Biodôme de Montréal, la culture d'algues marines pourrait contribuer à l'amélioration de l'habitat aquatique et permettre à l'institution de combler ses exigences en termes de qualité de l'eau. En effet, les macroalgues peuvent diminuer les concentrations en nitrates et en phosphates générés par la décomposition des déchets métaboliques des animaux captifs puisqu'elles absorbent ses nutriments pour combler leurs besoins de croissance. L'objectif de ce projet est de contribuer au développement d'un biofiltre macroalgal adapté aux conditions d'opération de l'écosystème marin du Biodôme de Montréal. Les performances de bioremédiation de deux espèces d'algues marines indigènes, Palmaria palmata et Ulva lactuca, ont été évaluées sous des conditions expérimentales similaires à celles des bassins d'exposition, soit deux températures (5 et 10°C) et trois concentrations élevées en nitrate et phosphate (2 856:194 vs. 3 570:242 vs. 4 284:291 µM NO₃-:PO₄³⁻). Après six jours de culture, nos résultats démontrent 1) que les différentes concentrations en nutriments et la température n'influencent pas significativement la vitesse d'absorption des nutriments chez les deux espèces; 2) que la croissance de P. palmata n'est pas influencée par les traitements et 3) qu'U. lactuca démontre une croissance maximale à 10°C et à concentration intermédiaire. Le niveau élevé de saturation tissulaire en N, en lien avec les conditions environnementales nutritives du milieu de culture, limiterait l'absorption des nutriments et la croissance des macroalgues. Entre les deux espèces, U. lactuca semble une meilleure candidate que P. palmata dans nos conditions expérimentales, car elle démontre une vitesse d'absorption des nitrates trois fois supérieure (1,76 ± 0,59 vs. 0,65 ± 0,15 mg N MS⁻¹ d⁻¹), une vitesse d'absorption des phosphates deux fois supérieure (0,32 ± 0,21 vs. 0,14 ± 0,11 mg P DW⁻¹ d⁻¹) et un taux de croissance trois fois supérieur à P. palmata (2,12 ± 0,89 vs. 0,64 ± 0,18 % MF d⁻¹). Pour poursuivre le développement d'un biofiltre macroalgal efficace, l'accès à la lumière, le contrôle du pH et la disponibilité en microéléments devraient être optimisésAu Biodôme de Montréal, la culture d'algues marines pourrait contribuer à l'amélioration de l'habitat aquatique et permettre à l'institution de combler ses exigences en termes de qualité de l'eau. En effet, les macroalgues peuvent diminuer les concentrations en nitrates et en phosphates générés par la décomposition des déchets métaboliques des animaux captifs puisqu'elles absorbent ses nutriments pour combler leurs besoins de croissance. L'objectif de ce projet est de contribuer au développement d'un biofiltre macroalgal adapté aux conditions d'opération de l'écosystème marin du Biodôme de Montréal. Les performances de bioremédiation de deux espèces d'algues marines indigènes, Palmaria palmata et Ulva lactuca, ont été évaluées sous des conditions expérimentales similaires à celles des bassins d'exposition, soit deux températures (5 et 10°C) et trois concentrations élevées en nitrate et phosphate (2 856:194 vs. 3 570:242 vs. 4 284:291 µM NO₃-:PO₄³⁻). Après six jours de culture, nos résultats démontrent 1) que les différentes concentrations en nutriments et la température n'influencent pas significativement la vitesse d'absorption des nutriments chez les deux espèces; 2) que la croissance de P. palmata n'est pas influencée par les traitements et 3) qu'U. lactuca démontre une croissance maximale à 10°C et à concentration intermédiaire. Le niveau élevé de saturation tissulaire en N, en lien avec les conditions environnementales nutritives du milieu de culture, limiterait l'absorption des nutriments et la croissance des macroalgues. Entre les deux espèces, U. lactuca semble une meilleure candidate que P. palmata dans nos conditions expérimentales, car elle démontre une vitesse d'absorption des nitrates trois fois supérieure (1,76 ± 0,59 vs. 0,65 ± 0,15 mg N MS⁻¹ d⁻¹), une vitesse d'absorption des phosphates deux fois supérieure (0,32 ± 0,21 vs. 0,14 ± 0,11 mg P DW⁻¹ d⁻¹) et un taux de croissance trois fois supérieur à P. palmata (2,12 ± 0,89 vs. 0,64 ± 0,18 % MF d⁻¹). Pour poursuivre le développement d'un biofiltre macroalgal efficace, l'accès à la lumière, le contrôle du pH et la disponibilité en microéléments devraient être optimisés
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VANDEN, BOSSCHE Hugues. "Devenir du phosphore apporté sur les sols et risques de contamination des eaux de surface. Cas des boues de stations d'épuration." Phd thesis, Université Rennes 1, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003703.
Full textAbstract:
Cette étude porte sur le devenir du phosphore (P) des boues résiduaires de station d'épuration épandues sur les surfaces agricoles et les risques de contamination des eaux de surfaces. Les caractéristiques chimiques des boues et les formes du P ont été déterminées par des analyses élémentaires en FRX, ICP-SEA et ICP-SM ; par des extractions chimiques ; par des investigations au MEB et de la microanalyse X ainsi que par l'analyse de la DRX. La mobilité et la « bio-disponibilité » du P des boues ont été estimées par l'étude d'isothermes de désorption, de la cinétique de dilution isotopique de 32P (en conditions oxydantes ou réductrices) et des essais de culture de poireaux (avec et sans mycorhizes). Le transfert du P a été mesuré dans les eaux de ruissellement à la surface de parcelles agricoles amendées avec des boues, lors de pluies naturelles ou simulées. Les boues issues de stations équipées d'une déphosphatation biologique comportent une fraction de P très mobile, assimilable par les plantes. L'adjonction de sels de fer immobilise une part du P sous forme de phosphates de fer, la mobilité du P étant alors contrôlée par la sorption sur des oxy(-hydro)xydes de fer. L'apparition de conditions réductrices, à la faveur de l'activité biologique, concourt à la libération partielle du P. La déshydratation et le séchage des boues contribuent à accroître la part immobilisée. Le chaulage favorise la précipitation d'apatite qui rend le P inaccessible aux plantes. Les boues déshydratées forment des agrégats à la surface du sol. Le P est alors transféré au sol par lixiviation. Selon la boue, la perte de P atteint 25 à 60% dans les deux mois qui suivent l'épandage. Ce phénomène est insuffisant pour affecter la qualité des eaux de ruissellement dont le P, surtout particulaire, provient du sol. Les boues liquides provoquent une augmentation de la teneur en P soluble dans l'eau, lors de pluies intenses. Mais elles préservent la structure de la surface du sol ce qui réduit l'érosion et les pertes de P total.
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Scribot, Cyril. "Etude du potentiel de valorisation de la Bauxaline® en matériaux de construction et de dépollution." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10055.
Full textAbstract:
Les boues rouges sont des sous-produits industriels issus de l’extraction d’alumine à partir de minerais de bauxite via le procédé Bayer. Le traitement de ces boues par filtre presse permet de réduire leur teneur en eau et d’obtenir un produit pelletable dénommé Bauxaline par l’usine Alteo de Gardanne, le tonnage annuel est de 300 000 t/an. Plusieurs applications ont été envisagées pour ce sous-produit industriel: matériaux de terres cuites, coulis, granulats légers et médias filtrants de dépollution. L’incorporation de la Bauxaline dans les matériaux de terres cuites vise la fabrication de tuiles. Les essais réalisés à l’échelle du laboratoire ont permis de mettre en évidence que l’argile naturelle est substituable par de la Bauxaline à hauteur de 30%. Ce taux de substitution permet de répondre aux exigences mécaniques et environnementales, aux contraintes sanitaires liées à la radioactivité naturelle de la Bauxaline. Aussi, l’incorporation de Bauxaline apporte une valeur ajoutée aux matériaux de terres cuites en permettant d’obtenir une teinte intéressante pour un fabricant de tuiles souhaitant élargir sa gamme. L’étude de formulation de coulis auto-compactants et de granulats légers a permis de démontrer la faisabilité aux niveaux mécaniques et environnementaux de l’incorporation de la Bauxaline avec des taux de substitution significatifs. La filière dépollution est également une voie intéressante : les granulés formulés à partir de Bauxaline présentent une bonne réactivité vis-à-vis des ions phosphates. Economiquement, cette piste de valorisation est aussi prometteuse : la Bauxaline constitue un matériau peu onéreux en comparaison aux médias filtrants du marchéRed mud is an industrial by-product from the extraction of alumina from bauxite ores via the Bayer process. The treatment of these sludges with a filter press makes it possible to reduce their water content and to obtain an excavable product called Bauxaline by the Alteo de Gardanne plant, the annual tonnage is 300 000 t / year. Several applications have been considered for this industrial by-product: ceramic materials, grout, lightweight aggregates and depollution filter media. The incorporation of Bauxaline into the ceramic materials is aimed at the manufacture of tiles. Tests carried out on the scale of the laboratory made it possible to demonstrate that the natural clay is substitutable by Bauxaline for 30%. This substitution rate makes it possible to meet the mechanical and environmental requirements and the health constraints linked to the natural radioactivity of Bauxaline. Also, the incorporation of Bauxaline adds value to the materials of ceramic by allowing to obtain an interesting shade for a manufacturer of tiles wishing to widen its range. The study of the formulation of self-compacting grouts and light aggregates made it possible to demonstrate the feasibility at mechanical and environmental levels of the incorporation of Bauxaline with significant substitution rates. The process of depollution is also an interesting way: the granules formulated from Bauxaline have a good reactivity with respect to the phosphate ions. Economically, this upgrade path is also promising: the Bauxaline is a low-cost material compared to the filter media on the market
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Elnemr, Abir. "Phosphate removal from aqueous solutions by adsorption onto ammonium-functionalized mesoporous silica." Master's thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/25936/25936.pdf.
Full text
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Moreno, Osorio Jairo. "Biofilms de microalgues pour l'élimination des nutriments des eaux usées industrielles." Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC1103.
Full textAbstract:
La recherche visait à développer une technologie de biofilm à base de biofilms de microalgues pour le traitement des effluents riches en phosphore en vue de la production de produits de valeur secondaires, tels que la récupération du phosphore.Des recherches fondamentales ont été menées pour sélectionner des souches de microalgues efficaces en termes de traitement efficace des eaux usées et de production de biomasse algale, afin de mettre au point un procédé avec une faible addition d'électricité et de réactifs chimiques. Au total, 21 souches de microalgues ont été sélectionnées et sept souches ont été sélectionnées en fonction de leur taux de croissance. Le taux de croissance et l'efficacité d'élimination des éléments nutritifs de six souches ont été évalués dans différentes conditions de traitement des eaux usées synthétiques. Chlorella vulgaris ACUF_809 a montré une efficacité d'élimination du phosphate supérieure à celle des souches sélectionnées. Chlorella sp. ACUF_802 a également été caractérisé par l'effet des conditions limitant l'azote et le phosphore dans le milieu de croissance. Des expériences en laboratoire ont été effectuées pour évaluer les performances de formation de biofilm sur des tissus. L’activité photosynthétique, le pourcentage de colonisation et la croissance de la biomasse ont été étudiés pour deux Chlorella spp. Les différences dans les performances de formation de biofilm étaient observées entre les souches. Il a été constaté que l’analyse combinée de méthodes optiques non destructives est une méthode efficace pour surveiller les premières étapes du développement d’un biofilm. L'épaisseur moyenne du biofilm (106,37 ± 47 µm) a été mesurée. En outre, la distribution et la localisation des phosphates au cours du développement des biofilms C: pyrenoidosa ACUF_808 et C. vulgaris ACUF_809 ont été examinées au fil du temps, tout en préservant le contexte spatial. En utilisant des mesures physiologiques combinées, des techniques microscopiques, spectroscopiques et spectrométriques de masse ont été déterminées pour déterminer la croissance cellulaire, l'adhésion cellulaire, la performance physiologique, l'élimination des nutriments (phosphate et nitrate) et l'accumulation de phosphate visualisée au niveau des cellules dans les biofilms.La production de biomasse et l'efficacité d'élimination des nutriments par les microalgues Scenedesmus vacuolatus et C. vulgaris ACUF_809 à partir d'eaux usées synthétiques dans un nouveau photobioréacteur (PBR) de biofilm en laboratoire ont été étudiées. Le développement de biofilms sur du tissu de coton a été suivi dans le PBR dans des conditions semi-discontinues pendant 41 jours. S. vacuolatus ACUF_053 a obtenu l’élimination complète des éléments nutritifs et cinq étapes de développement du biofilm ont été identifiées: 1) fixation, 2) formation de biofilm, 3) maturation I, 4) sélection / adaptation et 5) maturation II. En revanche, le développement du biofilm de C. vulgaris ACUF_809 a montré une croissance de la biomasse plus régulière et une efficacité d'élimination constante. Cette recherche offre de nouvelles informations fondamentales dans le domaine de la formation de biofilms de microalgues pouvant être utilisées dans un plus large éventail d'applications scientifiques, notamment la possibilité d'un traitement couplé des eaux usées avec une récupération potentielle du phosphateThe aim of this Ph.D. research was to develop a bench scale microalgae biofilm technology for phosphorus rich effluents treatment toward the production of secondary valuable products, i.e. phosphorus recovery.Fundamental research was conducted to select efficient microalgae strains in terms of successful wastewater treatment and algal biomass production, in order to develop a process with low addition of electricity and chemical reagents. A total of 21 microalgae strains were screened and seven strains were selected according to their growth rate. The growth rate and nutrient removal efficiency of six strains were evaluated under different synthetic wastewater conditions, Chlorella vulgaris ACUF_809 showed superior efficiency of phosphate removal compared with the strains screened. Chlorella sp. ACUF_802 was characterized additionally by the effect of nitrogen and phosphorus limitating conditions in the growth medium. Laboratory scale experiments were done to evaluate the biofilm formation performance on textile fabrics. Photosynthetic activity, colonization percentage and biomass growth were investigated for two isolated Chlorella spp. Diffferences in biofilm formation performance were obswerved between the strains. It was found that combined analysis of non-destructive optical methods is an effective methodology for monitoring the early stages of biofilm development. Biofilm average thickness (106.37 ± 47 µm) was measured. Furthermore, as a promising valuable recovery product, phosphate distribution and localization during C: pyrenoidosa ACUF_808 and C. vulgaris ACUF_809 biofilms development were examined over time and keeping the spatial context unaltered. Using physiology measurements combined to advance microscopic, spectroscopic and mass spectrometric techniques were determined cellular growth, cell adhesion, physiological performance and nutrient (phosphate and nitrate) removal and visualized phosphate accumulation at single-cell level within the biofilms.Biomass production and nutrient removal efficiency by the microalgae Scenedesmus vacuolatus and C. vulgaris ACUF_809 from synthetic wastewater in a new laboratory configuration biofilm photobioreactor (PBR) was studied. Biofilm development on cotton fabric was followed in the PBR under semi-batch conditions during 41 days. Complete nutrient removal was obtained by S. vacuolatus ACUF_053 and five stages in the development of the biofilm were identified: 1) attachment, 2) biofilm formation, 3) maturation I, 4) selection/adaptation and 5) maturation II. In contrast, C. vulgaris ACUF_809 biofilm development showed a more regular biomass growth and constant removal efficiency. This research offers novel fundamental information in the field of microalgae biofilms formation with a scope for a wider range of scientific applications, including the possibility of coupled wastewater treatment with potential recovery of phosphate
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Nugroho, Fadjari Lucia. "Contribution à l'étude de l'élimination des pollutions phosphorées dans les eaux résiduaires." Toulouse, INSA, 1990. http://www.theses.fr/1990ISAT0003.
Full textAbstract:
Le point de depart de cette etude est une analyse des mecanismes biologiques qui sont a la base des techniques de dephosphoration biologique. Cette 1ere phase debouche sur l'idee qu'il devrait etre interessant pour ameliorer la stabilite de ces procedes de passer par la formation d'un phosphate insoluble parmi lesquels nous avons selectionne la struvite nh#4mgpo#4. Ce schema semble realisable en utilisant une biomasse fixee sur un support capable de relarguer des ions mg#+#+ dans l'effluent a traiter. La 2eme partie de notre travail a consiste a rechercher un support convenable. Nous avons finalement selectionne la dolomie semi-calcinee. Au cours des essais de caracterisation de ce support il est apparu qu'il avait par lui-meme un pouvoir dephosphorant a l'etude duquel nous avons consacre la 3eme partie de notre etude. La dolomie semi-calcinee, dans les conditions de concentrations en ions po#4#3# d'un effluent urbain, conduit a la formation tres superficielle d'un precipite de phosphate de calcium non stchiometrique que les techniques esca ont permis d'identifier. Les conditions de mise en uvre ont ete etudiees des points de vue hydraulique et granulometrique. Il semble qu'une mise en uvre en poudre fine, en finition d'un traitement biologique classique soit la plus avantageuse. Les performances obtenues sont comparables a une bonne dephosphoration chimique par la chaux avec une depense en reactifs en tres forte diminution par rapport a cette technique et un ph apres traitement autorisant un rejet direct sans correction. Le pouvoir d'echange reste faible. La regeneration acide est possible mais conduit a une consommation importante du produit par solubilisation ce qui lui retire tout interet pratique. Nous avons releve la courbe d'equilibre a 25#oc entre l'adsorbant et l'effluent a traiter et montre qu'il pouvait se modeliser selon un isotherme de freundlich. Pour terminer, les directi
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Casellas-Français, Magali. "Mise en oeuvre, modélisation, optimisation et contrôle d'un procédé discontinu séquentiel (SBR) : application au traitement du carbone, de l'azote, du phosphore et des matières en suspension d'eaux résiduaires urbaines." Limoges, 2002. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/c7b8b1be-7f59-4700-ba14-86cff384c513/blobholder:0/2002LIMO0035.pdf.
Full textAbstract:
L’optimisation du traitement des eaux urbaines nécessite la mise en place de procédés fiables et un contrôle rigoureux du fonctionnement. Dans ce cadre, le procédé discontinu séquentiel SBR (sequencing Batch reactor) consistant en la succession de phases de réaction, de décantation et de purge au cours du temps est étudié. A cette fin, une méthodologie de développement fondée sur l’exploitation de résultats de simulations mathématiques, d’expérimentations en laboratoire, d’extrapolation à pleine échelle, et de protocoles de contrôle simples mais robustes est présentée. Le simulateur de procédé de traitement de l’eau ( « Benchmark ») associe un modèle de traitement des eaux (ASM n°1 de HENZE et coll. , 1986) et un modèle de décantation (TACKACS et coll. , 1991). L’association de ces deux modèles permet de simuler le fonctionnement d’un système d’épuration à boues activées. Une étude bibliographique exhaustive a permis de dégager des scénarios de fonctionnement d’un SBR susceptibles d’aboutir au traitement du carbone, de l’azote, du phosphore et des MES contenus dans une eau usée urbaine. Les différents cycles sont testés afin de dégager deux procédures : un cycles long et un cycle court. L’utilisation du Benchmark, suite à une mise en place critique de procédures d’identification des variables d’entrée des modèles, est étendue à l’élaboration de différentes stratégies d’amélioration de l’élimination de l’azote. Cette étude, couplée à une étude expérimentale de la déphosphatation, a abouti à la définition d’un cycle de 24 heures, améliorant les cinétiques de dénitrification et mettant en exergue les problèmes liés à la variation temporelle de la charge d’entrée. Afin d’y remédier, une méthode de contrôle et de fiabilisation du fonctionnement, fondée sur l’utilisation conjointe de trois capteurs : pH, potentiel rédox, oxygène dissous, est présentée et mise en oeuvre à l’échelle semi-industrielleWastewater treatment optimization requires the installation of reliable processes and a control of operating conditions. In this context, discontinuous processes like SBR, working on the principle of alternating reaction, settling and purge phases is investigated. A development process methodology based on the use of mathematical simulations, lab scale experiments, full scale extrapolation and simple but robust control strategies is reported. The Benchmark of wastewater treatment associates a wastewater treatment model (ASM n°1 ofHENZE et al. , 1986) and a settling conditions model (TACKACS et al. , 1991). Combining both models allows for the simulation of an activated sludge process operation. An exhaustive bibliographic study could highlight different scenarios of SBR operations able to achieve carbon, nitrogen, phosphorus and total suspended solids removal. Different time delays were investigated in order to identify two particular operating conditions : short cycles and long cycles. The use of the Benchmark associated with a critical identification of incoming variables of the model, was extended to the development of strategies for nitrogen removal improvement. This study, combined with an experimental study of phosphorus removal allowed to define a 24 hours cycle, improving denitrification rates but also highlighting problems related to temporal variations of incoming load. In order to solve this problem, a special procedure , based on the use of three sensors : pH, ORP, dissolved oxygen, was investigated and full scale commissioned, in order to control with accuracy operating conditions
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Kpannieu, Dan Eude Baudouin. "Traitement de la pollution phosphorée des effluents résiduaires urbains par des matériaux de Côte d’Ivoire constitués de schiste ardoisier, grès et latérite : approches en réacteur homogène, en mode hydrodynamique contrôlé et en réacteur micro-pilote de terrain." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0133.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans ce mémoire sont principalement consacrés à l’étude des processus d’adsorption des ions phosphate par des matériaux naturels de Côte d’Ivoire : le schiste ardoisier; le grès et la latérite. L’objectif final est une application de ces matériaux comme massifs filtrants de marais artificiels pour la déphosphatation des ERU (Eaux Résiduaires Urbaines (ERU)). Dans un premier temps, la réactivité des ions phosphate a été abordée vis-à-vis du schiste en réacteurs « batch » et colonne. L’influence de différents paramètres physicochimiques a été caractérisée. La capacité d’adsorption diminue avec la dose de schiste qui augmente. Elle dépend du pH et diminue lorsque celui-ci augmente dans la gamme 2-11 puis ré-augmente au-delà. Une corrélation entre concentration aqueuse en ions calcium, magnésium, aluminium et fer issus de la dissolution du schiste et concentration en ions phosphate en solution a été établie. Une cinétique de pseudo-second ordre a été mise en évidence et les isothermes ont été décrites à partir du modèle de Langmuir. Les expériences réalisées en réacteur colonne, pour une concentration initiale en ions phosphate de 25 mg L-1 et à un débit de 0,23 ml min-1 présentent une percée à V/Vp = 17 correspondant à une capacité de sorption de 0,2 mg g-1en accord avec les expériences en réacteur « batch ». Un réacteur micro-pilote de type marais artificiel à écoulement vertical saturé garni de schiste ardoisier a été développé et les performances vis-à-vis des ions phosphates, de l’azote, des MES (Matières En Suspension) et de la matière organique ont été évaluées. L’influence de la granulométrie du massif filtrant et de la densité de culture du panicum maximum sur la performance de ce micro-pilote a été établie. Le filtre de schiste de granulométrie la plus fine présente une performance épuratoire légèrement supérieure. Le débit d’infiltration dans les filtres diminue après traitement de l’ERU et le taux de colmatage est moins élevé pour les filtres plantés. La densité de culture la plus élevée conduit à une performance épuratoire légèrement plus favorable. La capacité d’adsorption des ions phosphates liée aux plantes seules est faible, confirmant l’importance du choix du massif filtrant. La réactivité des ions phosphate a été finalement étudiée vis-à-vis du grès et de la latérite en réacteurs « batch » et colonne. Le statut du fer, en substitution dans des argiles pour le schiste et sous forme d’hématite et goethite dans la latérite et le grès influence la réactivité du matériau. L’ordre d’efficacité des adsorbants a été établi comme suit : latérite ≥ grès ≥ schiste. Ces trois matériaux offrent des perspectives intéressantes en tant que massifs filtrants de marais à flux vertical saturéThis thesis is devoted to the study of phosphate ions adsorption processes by natural minerals of Ivory Coast, i.e. shale, sandstone and laterite mainly. Phosphate sorption by shale was first investigated in batch and column experiments. Batch experiments allowed the assessment of the influence of initial phosphate concentration, sorbent dosage, contact time, and pH on phosphate removal. The phosphate removal efficiency increased with increasing shale dosage while phosphate uptake decreased. Phosphate uptake strongly depended on pH, decreasing first with increasing pH in the range of 2-11 and then increasing at the highest pH value of 12. A correlation between aqueous Ca, Mg, Al, and Fe concentrations and phosphate uptake was observed. The kinetics was well described using the pseudo-second order model and isotherms with Langmuir sorption model. Column experiments with a flow rate of 1 ml min-1 and 25 mg L-1 initial phosphate concentration showed a breakthrough point at V/Vp of ~17 corresponding to a phosphate uptake of 0.2 mg g-1 in agreement with batch experiments. The performance of shale was evaluated as filter material in (Vertical Flow Constructed Wetland) VFCW in removal of phosphate ions, nitrogen, suspended solids, and organic compounds, using municipal wastewater. The influence of both shale granulometry and plants density was evaluated. The shale with the finest particle size offers a slightly higher efficiency. The flow rate decreased after wastewater treatment and the fooling is less pronounced for planted VFCW. The filter with the highest plant density offers only slightly higher efficiency towards phosphate and nitrate removal. The phosphate sorption capacity of the plants is negligible confirming the importance in the choice of the filter medium. Finally, phosphate removal by shale was compared to sandstone and laterite in both batch and column experiments. The different chemical compositions of the materials influence strongly the reactivity towards phosphate ions. It is supposed that the status of iron in the material, i.e. in substitution in clays in shale and occurring as hematite and goethite in laterite and sandstone, explained the differences of reactivity. Both batch and column experiments revealed that phosphate uptake decreased in the following ranking order laterite > sandstone > shale. These three materials appear as promising filter materials in VFCW
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Arraj, Tareq. "Conception d’un système d’élimination du glyphosate des eaux de drainage agricole." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0199/document.
Full textAbstract:
L’élimination des produits agrochimiques indésirables des eaux de drainage agricole dans les bassins versants peut être réalisée par des zones humides ouvragées. Les oxy-hydroxydes de fer sont parmi les composés les plus réactifs chimiquement dans les sols tempérés et pourraient être un support idéal en mélange avec un support traditionnel pour la végétation dans ces systèmes. Le présent mémoire expose un travail de recherche visant à tester l’efficacité d’un procédé novateur d’élimination du glyphosate par un filtre minéral planté qui utilise les propriétés d’un support de grande surface spécifique composé d’oxy-hydroxyde ferrique et de végétaux adaptés aux zones humides et tolérants au glyphosate. Ce travail présente trois axes principaux qui sont : • la caractérisation physico-chimique de deux supports synthétiques choisis pour leur potentiel à retenir le glyphosate et de choisir le plus approprié pour notre étude • une étude mécaniste approfondie de l’adsorption du glyphosate sur le support retenu a été faite, suivie d’une analyse comparée de l’adsorption de glyphosate avec celle du phosphate sur ce même support. • la culture de différentes associations à partir de deux espèces végétales de milieu humide (Lythrum salicaria et Phragmites australis) sur un mélange de (sable, support adsorbant) arrosées par irrigation en présence ou en absence de glyphosate et de phosphate afin de vérifier l’efficacité du dispositif sur la dégradation de glyphosate. Les résultats obtenus de la caractérisation nous ont dirigés vers le minéral synthétique GEH®104, (GEH Wasserchemie GmbH & Co. KG, Heinrich-Hasemeier-Straße 33, D-49076 Osnabrück) qui est presque une akaganeite pure avec une surface spécifique de 350 m2.gr-1. Les cinétiques d’adsorption ont suggéré que le temps d’équilibre était plus long (15 j) que le temps déclaré dans la littérature pour des phases similaires. Cela est attribué à la nature mésoporeuse du support utilisé. L’akaganeite adsorbe le glyphosate fortement suivant deux modes : le premier est presque irréversible suivi par un mode hyperbolique, suivant l’équation de Langmuir double, alors que l’adsorption du phosphate suit plutôt l’équation de Bradley. La grande capacité d’adsorption de glyphosate et de phosphate par l’akaganeite en fait un candidat approprié pour une implication dans des zones humides ouvragées devant traiter des eaux contenant ces polluants. Les expériences de culture ont montré que Phragmites australis et la Lythrum Salicaria L. peuvent supporter de fortes concentrations de glyphosate par irrigation et qu’ils bénéficient de l’association mutuelle. Il semblerait que les plantes et leurs micro-organismes associés assurent l’essentiel de la disparition du glyphosate en solution car une fois bien installées, le glyphosate et ses métabolites ne sont pratiquement plus détectables en solution. Le système complet empêche le glyphosate de percoler lorsque celui-ci est présent avec ou sans phosphate dans les eaux d’irrigationThe elimination of undesirable agrochemicals of agricultural drainage water in watersheds can be achieved through engineered wetlands. Iron oxy-hydroxides are among the most chemically reactive compounds in temperate soil and they could be an ideal support in admixture with a traditional holder for vegetation in these systems. This work aimed to test the effectiveness of an innovative method of removing glyphosate mineral planted by a filter that uses the properties of a high surface area carrier composed of ferric oxyhydroxide and plants adapted to wetlands and tolerant to glyphosate. This work has three main axis which are: • The physicochemical characterization of two synthetic materials chosen for their potential to retain glyphosate and choose the most suitable for our study. • A profound mechanism study of the adsorption of glyphosate on the chosen support has been made, followed by a comparative analysis of the glyphosate with the adsorption of phosphate on the same support. • culture of different associations based on two plant species of wetland (Lythrum salicaria and Phragmites australis) on a mixture of (sand, adsorbent support) watered by irrigation in the presence or absence of glyphosate and phosphate to verify the effectiveness of the device on the degradation of glyphosate. The results of the characterization directed us to the synthetic mineral GEH®104 (GEH Wasserchemie GmbH & Co. KG, Heinrich-Hasemeier Straße 33, D-49076 Osnabrück) which is almost a pure akaganeite with a surface area of 350 m2.gr-1. The adsorption kinetics suggested that the equilibrium time was longer than (15 days), which is longer than the time reported in the literature for similar phases. This is attributed to the mesoporous nature of the support used. Akaganeite strongly adsorbs glyphosate in two modes: the first is almost irreversible followed by a hyperbolic mode, according to the Dual Langmuir’s equation while the phosphate adsorption follows the Bradley’s equation. The large capacity of adsorption of glyphosate and phosphate by actually akaganeite makes it a suitable candidate for involvement in wetlands engineered to treat water containing these pollutants. The experimental cultural showed that reed and purple loosestrife can support high concentrations of glyphosate by irrigation and they benefit from membership organization. It appears that plants and their associated microorganisms are responsible for most of the disappearance of glyphosate in solution because once properly installed, glyphosate and its metabolites are practically no longer detectable in solution. The complete system prevents glyphosate from percolating when it is present with or without phosphate in the irrigation water
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Coulibaly, Sandotin Lassina. "Abattement des phosphates des eaux usées par adsorption sur des géomatériaux constitués de Latérite, grès et schistes ardoisiers." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0065/document.
Full textAbstract:
Les eaux usées sont très souvent enrichies en phosphates issus des activités anthropiques, leur rejet dans le milieu naturel sans traitement adéquat entraîne une eutrophisation rapide du réseau hydrographique de surface. L’objectif de cette thèse est de caractériser et d’étudier la possibilité de rétention des phosphates des eaux sur des géomatériaux efficaces et disponibles en quantité suffisante en Côte Ivoire. A terme, ce travail permettra de valoriser des matériaux géologiques, sans intérêt minier, en produits aux applications environnementales. A cet effet la latérite le grès et le schiste ont été sélectionnés et préparés par broyage mécanique pour produire des fractions inférieures à 80 µm. Ces rétenteurs ont été analysés par diffraction des rayons-X, microscopie électronique à balayage (MEB) et à transmission (MET), spectroscopie infrarouge (IR). Les analyses texturales ont été conduites par volumétrie d’adsorption du diazote (N2) à 77K. La granularité a été déterminée par diffusion laser et par sédimentation. Les mesures de la capacité d’échange cationique (CEC), ont été effectuées par spectroscopies UV visible et par ICP-AES et ICP-MS. La synthèse de l’ensemble des données minéralogiques montre de forts pourcentages en oxydes et oxyhydroxydes de fer, d’aluminium et de calcium pour ces trois matériaux. Cette composition confère à la fraction fine des surfaces spécifiques de 34 ; 4,7 et 16,5 m2/g respectivement pour la latérite, le grès et le schiste. De plus les charpentes minérales des ces matériaux révèlent la présence de méso et microporosité. Les rétenteurs ont ensuite été évalués dans le traitement en batch d’un effluent synthétique obtenu par dissolution du dihydrogénophosphate de potassium (KH2PO4), dans l’eau distillée. Les doses optimales et les temps d’équilibres ont été déterminés. Les isothermes de rétention ont ensuite été construites à 20, 30 et 40°C. L’affinité des phosphates pour les trois adsorbants est plus importante pour la latérite, ensuite le grès et enfin le schiste. L’adsorption dépend fortement du pH. Les taux de rétention des phosphates sur le grès semblent indépendants de la température. En revanche, ceux de la latérite augmentent dans le sens contraire de la température et l’inverse pour le schiste. Plusieurs modèles cinétiques (pseudo-premier ordre, pseudo-second ordre, Elovich et de diffusion) ont été évalués, de même que les paramètres thermodynamiques. Les réactions d’adsorption sont parfaitement décrites par le modèle de pseudo-second ordre. Les données des équilibres d’adsorption permettent de définir des intervalles où l’adéquation aux modèles de Langmuir et Freundlich semble parfaite. Le mécanisme de rétention proposé suggère l’existence de deux types de sites. L’analyse par infrarouge (DRIFT) des matériaux après adsorption montre une part importante des interactions de type chimique dans la rétention des phosphates sur la latérite et le grès. L’ensemble des résultats obtenus confirme la possibilité d’utiliser la latérite, le grès et le schiste pour déphosphater les eaux. Cependant la latérite présente de plus fortes potentialités par rapport aux autres adsorbants testésWastewaters are often loaded in phosphate from human activities. The discharge of such wastewater without adequate treatment leads to rapid eutrophication of water bodies. The main of the present thesis was to characterize and investigate the removal efficiency of phosphate from water by natural geological material available in large amount in Ivory Coast. Ultimately, it has ambition to valorize geological material without mining interest for environmental purposes. For this research, the laterite, sandstone and shale were selected and prepared by mechanical crushing to obtain fine fractions below 80 µm. Detailed study to characterize these three rocks powder was performed, thus several mineralogical and physico-chemical properties were determinated by means of : X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS), N2-adsorption/desorption techniques (BET), energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX), particle size distribution, cation exchange capacity and chemical analyses by atomic emission spectrometry (ICP-AES) and mass spectrometry (ICP-MS). Data shows high percentages of iron, aluminum and calcium oxides and oxyhydroxides for these three materials. This composition confer to the fine fraction the specific surface of 34; 4.7 et 16.5 m2/g for laterite, sandstone and shale respectively. In addition, the mineral structures of these materials reveal the presence of meso-and microporosity. These materials were then evaluated in the batch treatment of synthetic liquid effluents containing pure KH2PO4. The optimal dosage and equilibrium times were detected. After, isotherms were built at 20, 30 and 40°C. It was shown that phosphate affinity for the three absorbents is more important for laterite, sandstone and shale. The absorption process is strongly depends on pH. Phosphate retention rate on sandstone seem not to depend on temperature, on the other hand, those of laterite increase on the contrary way of the temperature and vice versa for schist. Several kinetic models (pseudo first order, pseudo second order, Elovich and diffusion models) were evaluated as well as thermodynamic parameters. Absorption reactions are perfectly described by the pseudo second order. Absorption equilibrium data allow defining interval where Langmuir and Freundlich model seems perfect. The proposed retention mechanism suggests the existence of two kinds of sites. DRIFTS analyses of adsorbents after adsorption revealed chemical interaction on adsorption process onto laterite and sandstone. This study demonstrated that laterite, sandstone and shale are an effective adsorbent for phosphate removal from aqueous solution. However, laterite shows a strong potentiality compared to the two others adsorbents
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Constantin, Boris. "Dragage des sédiments contaminés du lac Saint-Augustin (Québec) et séparation des phases solide-liquide : essai pilote sur plateforme." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/30024/30024.pdf.
Full textAbstract:
En raison de rejets agricoles et urbains, le lac Saint-Augustin (Québec) s’est enrichi en phosphore ([Ptot] = 60-120 µg/L), de sorte que ce lac est actuellement eutrophe. La source principale de phosphore étant ses sédiments, deux techniques de gestion des sédiments contaminés ont été évaluées lors d’essais in situ en plateforme flottante dans des enclos : le dragage hydraulique (par succion) et le dragage mécanique (par benne preneuse). Trois procédés de séparation de phases solide-liquide ont été également évalués sur les sédiments dragués : la décantation, la coagulation-filtration et la clarification par hydrocyclone. Le dragage hydraulique a permis d’atténuer l’apport de phosphore par les sédiments, contrairement au dragage mécanique, ce dernier ayant causé la remise en suspension des sédiments. La coagulation-filtration et la décantation ont permis d’obtenir une phase liquide plus limpide que l’eau du lac, avec une très faible teneur en phosphore, [Psoluble] < 10 µg/L.Because of urban and agricultural pollution, Saint-Augustin Lake (Quebec) is in a eutrophic state, with high content of phosphorus ([Ptot] = 60-120 µg/L). As its sediments are the main source of phosphorus, two techniques of contaminated sediment management were assessed during in situ experiment on a floating platform with enclosures: hydraulic dredging (by pumping) and mechanical dredging (with a clamshell bucket). Three techniques of solid-liquid separation were also assessed on the dredged sediment: decantation, coagulation-filtration and separation by hydrocyclone. The hydraulic dredging managed to limit the phosphorus release from the sediment, not like the mechanical dredging that also caused a resuspension of sediment. The coagulation-filtration and the decantation enabled to obtain a liquid phase clearer than lake water with a very low content in phosphorus, [Psoluble] < 10 µg/L.
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Barthelemy, Kévin. "Adsorption des anions phosphate par des composés ferriques en vue du traitement des eaux usées : approche en réacteur homogène et en mode hydrodynamique contrôlé." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0237.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans ce mémoire sont consacrés à l'étude des processus d'adsorption des anions phosphate par la rouille verte ferrique carbonatée et la ferrihydrite. L'objectif final vise une application au traitement des eaux usées en milieu rural. La synthèse des deux oxydes de fer a été réalisée et leurs propriétés physico-chimiques caractérisées. Un intérêt particulier a été consacré à comparer les propriétés structurales de la rouille verte ferrique en fonction de différents paramètres de synthèse. Une étude approfondie des propriétés physico-chimiques de surface de la ferrihydrite par spectroscopie de photoélectrons X a quant à elle été réalisée. La réactivité de ces deux oxydes a ensuite été abordée en mode discontinu où l'équation cinétique du pseudo-second ordre et le modèle d'isotherme de Freundlich offrent les meilleurs ajustements. L'influence de divers paramètres a été prise en compte comme le pH, la force ionique, etc. Le mode continu a été envisagé sur un matériau de filtration constitué de l'oxyde de fer déposé sur de la pouzzolane. La méthode de fabrication ainsi que les conditions optimales de préparation du matériau de filtration ont été déterminées. Les mécanismes d'adsorption en condition de flux hydrodynamique ont alors mis en évidence des phénomènes advectifs, diffusifs et une régionalisation de l'eau régissant l'adsorption au sein de la colonne. Des informations telles que les capacités d'adsorption ou l'influence du débit sur le processus d'adsorption ont pu être également obtenues. Une expérience préliminaire sur une eau usée prétraitée met finalement en évidence une quantité adsorbée particulièrement intéressante pour une application industrielle potentielleThe Ph.D. work, presented in this manuscript, is devoted to evaluating phosphate adsorption process on carbonate ferric green rust and ferrihydrite. The main objective concerns an application for the treatment of waste water in rural areas. Both iron oxides are first synthesized and their physico-chemical properties characterized. The ferric green rust structural properties differences as a function of synthesis parameters such as aging period and addition of hydrogen peroxide solution is of particular interest. A detailed study of surface physico-chemical properties by X Photoelectron Spectroscopy is carried out in the case of ferrihydrite. The reactivity of these two iron oxides is then evaluated in batch experiments. Adsorption process follows the pseudo-second order kinetic equation and Freundlich isotherm model which give the best adjustments of experimental data. The influence of various parameters such as pH, ionic strength, etc on phosphate adsorption is also taken into account. Column experiments are afterwards carried out by using filtration material constituted of iron oxide deposited onto pozzolana. The optimal conditions to prepare this filtration material are naturally predetermined. Phosphate adsorption in hydrodynamic mode is characterized by advective and diffusive mechanisms and water regionalization which govern the adsorption process in the column. Moreover, phosphate adsorption capacity and flow rate influence on adsorption process are obtained. Finally, a preliminary experiment on a pre-treated waste water finally shows that the filtration material is potentially interesting for an industrial application
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Sleiman, Nathalie. "Mécanismes d’élimination du phosphore dans un réacteur garni d’un mélange de limaille de fer et de sable." Thesis, Limoges, 2016. http://www.theses.fr/2016LIMO0019.
Full textAbstract:
La présence excessive des phosphates est la cause de l’apparition du problème d’eutrophisation dans les eaux douces et responsable de la détérioration des écosystèmes aquatiques. Différents procédés de traitement des eaux (biologique, physico-chimique) permettent l’élimination des phosphates. L’objectif global de cette thèse est l’étude des mécanismes physico chimiques associés à la rétention des phosphates par sorption sur des produits d’oxydation de la limaille de fer micrométrique et le développement du procédé correspondant. Le choix de ce matériau réside dans sa disponibilité, son faible coût et l’absence de toxicité dans les conditions mises en oeuvre. Afin de pouvoir par la suite proposer un système de traitement opérationnel, dans un premier temps des séries d’expériences en batch ont été menées pour évaluer l’efficacité de la limaille de fer et ces sous-produits synthétisés pour l’élimination des phosphates. L’influence des conditions expérimentales (vieillissement ou phase de pré-conditionnement, concentrations en oxygène dissous, en nitrates, sulfates, matière organique, pH initial, force ionique, vitesse d’agitation) a été évaluée. En parallèle des caractérisations physico chimiques des solides ont été menées dans le but de déterminer la nature et les caractéristiques des sous-produits synthétisés. Dans un second temps, des études en réacteur continu ont été réalisées dans une démarche de complexité croissante pour comprendre le fonctionnement des colonnes garnies de sable/limaille de fer. Les sous-produits synthétisés et relargués en solution en conditions contrôlées (teneur en oxygène dissous ; vieillissement de 40h et 6j) ont montré une plus faible capacité de piégeage pour l’élimination des phosphates (2,3 à 3,8 mgP/gFe) en comparaison avec la capacité retenue par la totalité du système Fe0/sous-produits, dont les capacités ont pu atteindre 35 mgP/gFe. La durée de l’oxydation avant contact avec les phosphates (vieillissement) a une influence remarquable sur l’efficacité de la limaille de fer. Au-delà de 24h, plus le temps de vieillissement est grand, plus l’efficacité des sous-produits diminue, ce qui est expliqué par l’augmentation de la cristallinité des sous-produits de la limaille de fer, ces derniers étant moins réactifs que les formes amorphes. Cependant, une phase de pré-conditionnement d’une durée comprise entre 2h et 24h améliore nettement la rétention des phosphates par la limaille de fer car elle permet la génération d’une couche d’oxydes active en fonction du temps à la surface. Le contact direct de la limaille avec les phosphates, étant donné leur rôle dans la passivation, conduit à limiter la corrosion par la formation d’une couche de passivation compacte à la surface de la limaille de fer. La couche d’oxydes à la surface de la limaille de fer et les sous-produits relargués en solution sont formés par un mélange de lépidocrocite, maghémtite et /ou magnétite et des traces de goethite. Le mécanisme d’élimination des phosphates à la surface des sous-produits se base sur une adsorption spécifique par formation d’un complexe de sphère interne. La distribution des phosphates le long de la colonne a montré une forte dépendance de la concentration en oxygène dissous; elle évolue au cours du temps, elle est hétérogène en début d’expérimentation, puis devient homogène à saturation, avec une capacité maximale de 152 mgP/gFe dans les conditions opératoires appliquées ([P] = 20mg/L, [NaCl] = 0,01M, T° = 22°C, v = 0,12m/h). L’analyse du support solide a confirmé les résultats relatifs à la distribution des phosphates dans les réacteurs et a montré que les phosphates sont majoritairement associés aux fractions amorphes du fer. L’ensemble des résultats obtenus confirme l’intérêt d’utiliser la limaille de fer pour le traitement des phosphates dans les eauxThe excessive presence of phosphate in water is the cause of the occurrence of the problem of eutrophication in freshwater represented by the deterioration of the aquatic ecosystem. Various water treatment processes allow the removal of phosphate (biological and physico-chemical). The global objective of this thesis is the study of the physico-chemical mechanisms associated with phosphate removal from water using iron byproducts synthesized from the oxidation of micrometric zero valent iron and the development of corresponding process. Zero valent iron was chosen for its availability, low cost, and the absence of toxicity under the conditions applied. In order to subsequently propose an operational processing system, firstly a series of batch experiments were conducted to evaluate the efficacy of iron filings and its by-products synthesized for the elimination of phosphate. The influence of experimental conditions (aging or pre-conditioning phase, dissolved oxygen, nitrates, sulfates, organic matter, initial pH, ionic strength, stirring rate) was studied. In parallel physico-chemical characterizations of the solid were conducted in order to determine the nature and characteristics of synthesized byproducts. Secondly, continuous reactor studies were conducted in an increasingly complex approach in order to understand the behavior and performance of the columns packed with sand/ZVI. The synthesized byproducts flaked into the solution (under controlled conditions of oxygen and aging time 40h, 6g) showed a lower capacity trapping for phosphate removal (2.3 to 3.8 mgP/gFe) compared to phosphate removal capacity of the entire system Fe0/by-products, whose capacity can reach 35 mgP/gFe. The oxidation phase prior to the contact with phosphate (aging time) has a remarkable influence on the efficiency of iron filings. Beyond the preconditioning phase of 24 hours, as aging time increases, the efficiency of the byproducts decreases, which is explained by the increases of the crystallinity of the by-products over time, as being less reactive than amorphous forms. However, the pre-conditioning time between 2h and 24 hours improves clearly the retention of phosphate by ZVI as this phase allows the synthesis of an active oxide layer. Direct contact between the iron fillings and phosphate, taking into account their role in the passivation, leads to a limitation of the corrosion by forming a compact passive layer at the surface of ZVI. The oxide layer at the surface of ZVI and the byproducts flaked off to the solution are formed by a mixture of lepidocrocite, maghemtite and/or magnetite and traces of goethite. The phosphate removal on the surface of the byproducts is based on a specific adsorption by forming an inner sphere complex. The reactivity in the columns showed a strong dependence on the presence and the concentration of oxygen; the decrease in phosphate retention along the column, evolves over time from heterogeneous towards a homogeneous trapping of P with a maximum capacity of 152 mgP/gFe in the applied process conditions ([P] = 20mg / L, [NaCl] = 0.01 M, T = 22 ° C, v = 0.12M / h). The solid support analysis also confirmed the results related to the distribution of phosphate along the reactors, and showed that phosphate are predominantly associated with amorphous iron fractions.The overall results confirm the interest of using iron filings for the treatment of phosphate in water
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Al-Jaberi, Muayad. "Characteristics and mechanisms of phosphate removal by calcium-iron layered double hydroxides and their hydrolysis products." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0056.
Full textAbstract:
La mise au point de nouveaux matériaux pour piéger les anions phosphate présents dans les eaux usées est une des clés pour lutter contre le phénomène d’eutrophisation des eaux de surface. Au cours de cette étude, les hydroxydes doubles lamellaires contenant des ions CaII et FeIII dans les feuillets cationiques et des anions chlorure et nitrate au sein de l’espace inter-feuillets (CaFe-HDL-Cl et CaFe-HDL-NO3) ont été utilisés pour piéger les phosphates. Ces deux variantes d’HDL ont été synthétisées par trois méthodes simples de co-précipitation. La capacité de piégeage de ces matériaux a été évaluée par des expériences de sorption en « batch » à l’équilibre et des mesures de cinétique dans une gamme de pH comprise entre 4 et 12. La cinétique de piégeage du phosphate par les HDL obéit à une loi du pseudo-second ordre. Les isothermes révèlent que les HDL synthétisés avec un rapport CaII : FeIII de 2 : 1 sont les plus efficaces pour piéger les phosphates. On mesure des capacités de piégeage très élevées de l’ordre de 385 et 402 mg g-1 pour les composés CaFe-HDL-Cl et CaFe-HDL-NO3, respectivement. Les données obtenues à l’équilibre ont pu être ajustées par des isothermes de type Langmuir et/ou Freundlich. Pour des concentrations en phosphate élevées ([PO43-] ≥ 100 mg L-1), la caractérisation des solides et des liquides par diverses techniques révèlent que la HDL se dissout et libèrent des cations solubles Ca2+ qui précipitent avec les phosphates pour former l’hydroxyapatite Ca5(PO4)3OH. A ce mécanisme principal s’ajoute un mécanisme de piégeage secondaire qui est l’adsorption des phosphates par un gel ferrique dopé en ions calcium qui est lui aussi issu de la transformation minéralogique de l’HDL. A faible concentration en phosphate ([PO43-] ≥ 100 mg L-1), l’hydroxyapatite ne se forme pas et l’adsorption des phosphates par ce gel ferrique dopé en ions calcium devient le mécanisme de piégeage principalThe development of an efficient removal material for phosphate from wastewater to prevent the eutrophication in surface waters is very important. In this study, CaIIFeIII layered double hydroxide containing chloride and nitrate as intercalated anions (CaFe-LDH-Cl and CaFe-LDH-NO3) were used as removal materials for phosphate. Both forms were designed and synthesized at different CaII: FeIII molar ratios (2:1, 3:1, and 4:1) following three simple co-precipitation methods. The materials were evaluated for the removal of phosphate by batch equilibrium sorption experiments and kinetic measurements. The efficiency of the phosphate removal from aqueous solution was investigated in the range pH 4-12. As a result, it was found that pseudo-second-order kinetic model described well the phosphate removal. The isotherms of adsorption of PO43- ions showed that CaFe-LDH-Cl and CaFe-LDH-NO3 at CaII: FeIII molar ratio of 2:1 revealed the highest rate of phosphate uptake of 385 and 402 mg g-1, respectively, comparing to other CaII: FeIII molar ratios. Equilibrium data were well fitted with Freundlich and Langmuir isotherms. In the case of high phosphate concentration ([PO43-] ≥ 100 mg L-1), the comprehensive analysis of the phosphate-uptake products with different techniques revealed that CaFe-LDH dissolve first and then released Ca2+ ions reacting with PO43- anions to form Ca5(PO4)3OH (hydroxyapatite) which is the main mechanism for phosphate removal. Also, phosphate was removed partially via a subsidiary process other than precipitation of hydroxyapatite. The excess in phosphate removal was attributed to the formation of a disordered Ca doped ferrihydrite which removed phosphate via simple surface adsorption. In the case of initial low phosphate concentration ([PO43-] < 100 mg L-1), the analysis showed that PO43- removed mainly via simple surface adsorption over disordered Ca doped ferrihydrite which was the main component in the residual solid after partial Ca2+ releasing from LDH
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Schick, Joachim. "Traitement d'effluents aqueux pollués par des ions nitrate ou phosphate ou des hydrocarbures de type BTEX : utilisation d'une zéolithe naturelle modifiée (SMZ) ou de zéolithes synthétiques." Thesis, Mulhouse, 2010. http://www.theses.fr/2010MULH3991.
Full textAbstract:
Ce travail s'inscrit dans le cadre de la protection de l'environnement et s'intéresse spécifiquement à la dépollution d'effluents aqueux en vue de piéger d'une part les anions nitrate et/ou phosphate, responsables du phénomène d'eutrophisation, mais également le toluène, hydrocarbure couramment rencontré dans les effluents aqueux urbains et industriels ou les eaux naturelles. Le piégeage de ces polluants a été effectué sur des matériaux zéolithiques. Une grande partie des expérimentations utilise un matériau potentiellement efficace pour le piégeage des trois polluants cités plus haut, à savoir la SMZ ("Surfactant-Modified Zeolite"), classiquement préparée à partir d'une zéolithe naturelle, la clinoptilolite, et d'un tensioactif, le bromure d'hexadecyltriméthylammonium (HDTMA+). En piégeage d'ions nitrate, d'autres SMZ, réalisées à partir de zéolithes synthétiques (LTA, FAU) et diverses espèces organiques tensioactives ou non se montrent moins performantes que la SMZ classique, à l'exception d'un nouveau matériau préparé à partir de nanofeuillets de zéolithe MFI et modifié avec l'ion HDTMA+ (SMZN). Pour le piégeage des ions phosphate, les performances de la SMZ classique ont été comparées à celles de plusieurs zéolithes calciques. Enfin, le piégeage de toluène a été expérimenté sur quatre matériaux, la SMZ classique, un charbon actif et deux zéolithes hydrophobes, la silicalite-1 et la zéolithe bêta. Les expérimentations de piégeage ont été réalisées en système fermé ou en système ouvert. L'influence de la concentration initiale en polluants, du rapport liquide/solide, du débit de filtration, de la présence de compétiteurs et du temps de contact a été examinéeThis work concerns the environmental protection, specifically the treatment of aqueous effluents. Effluents containing nitrate and/or phosphate anions, responsible for the eutrophication phenomenon, and also toluene, which is commonly found in urban and industrial flows and natural waters, were specifically studied. The removal of these pollutants was performed on zeolitic materials. A large part of the experiments use a material potentially efficient to remove the three pollutants mentioned above, namely the SMZ ("Surfactant-Modified Zeolite"), conventionally prepared from a natural zeolite, clinoptilolite, and a surfactant, hexadecyltrimethylammonium bromide (HDTMA+). For nitrate removal, other SMZ, prepared from synthetic zeolites (LTA, FAU) and various organic species (surfactant or not) were less efficient than conventional SMZ except a new material prepared from zeolite MFI nanosheets and modified with HDTMA+ ion. The efficiency of the conventional SMZ for the phosphate ions uptake was compared with those of several calcic zeolites. Finally, removal of toluene was performed on four materials, conventional SMZ, an activated carbon and two hydrophobic zeolites, namely silicalite-1 and beta zeolite. Uptake experiments were conducted in batch-wise and fixed-bed column systems, the second representing a more realistic simulation of dynamic field condition The influence of the initial pollutant concentration, the liquid/solid ratio, the filtration rate, the presence of competitive species and the contact time was examined
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Kpannieu, Dan Eude Baudouin. "Traitement de la pollution phosphorée des effluents résiduaires urbains par des matériaux de Côte d’Ivoire constitués de schiste ardoisier, grès et latérite : approches en réacteur homogène, en mode hydrodynamique contrôlé et en réacteur micro-pilote de terrain." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0133.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans ce mémoire sont principalement consacrés à l’étude des processus d’adsorption des ions phosphate par des matériaux naturels de Côte d’Ivoire : le schiste ardoisier; le grès et la latérite. L’objectif final est une application de ces matériaux comme massifs filtrants de marais artificiels pour la déphosphatation des ERU (Eaux Résiduaires Urbaines (ERU)). Dans un premier temps, la réactivité des ions phosphate a été abordée vis-à-vis du schiste en réacteurs « batch » et colonne. L’influence de différents paramètres physicochimiques a été caractérisée. La capacité d’adsorption diminue avec la dose de schiste qui augmente. Elle dépend du pH et diminue lorsque celui-ci augmente dans la gamme 2-11 puis ré-augmente au-delà. Une corrélation entre concentration aqueuse en ions calcium, magnésium, aluminium et fer issus de la dissolution du schiste et concentration en ions phosphate en solution a été établie. Une cinétique de pseudo-second ordre a été mise en évidence et les isothermes ont été décrites à partir du modèle de Langmuir. Les expériences réalisées en réacteur colonne, pour une concentration initiale en ions phosphate de 25 mg L-1 et à un débit de 0,23 ml min-1 présentent une percée à V/Vp = 17 correspondant à une capacité de sorption de 0,2 mg g-1en accord avec les expériences en réacteur « batch ». Un réacteur micro-pilote de type marais artificiel à écoulement vertical saturé garni de schiste ardoisier a été développé et les performances vis-à-vis des ions phosphates, de l’azote, des MES (Matières En Suspension) et de la matière organique ont été évaluées. L’influence de la granulométrie du massif filtrant et de la densité de culture du panicum maximum sur la performance de ce micro-pilote a été établie. Le filtre de schiste de granulométrie la plus fine présente une performance épuratoire légèrement supérieure. Le débit d’infiltration dans les filtres diminue après traitement de l’ERU et le taux de colmatage est moins élevé pour les filtres plantés. La densité de culture la plus élevée conduit à une performance épuratoire légèrement plus favorable. La capacité d’adsorption des ions phosphates liée aux plantes seules est faible, confirmant l’importance du choix du massif filtrant. La réactivité des ions phosphate a été finalement étudiée vis-à-vis du grès et de la latérite en réacteurs « batch » et colonne. Le statut du fer, en substitution dans des argiles pour le schiste et sous forme d’hématite et goethite dans la latérite et le grès influence la réactivité du matériau. L’ordre d’efficacité des adsorbants a été établi comme suit : latérite ≥ grès ≥ schiste. Ces trois matériaux offrent des perspectives intéressantes en tant que massifs filtrants de marais à flux vertical saturéThis thesis is devoted to the study of phosphate ions adsorption processes by natural minerals of Ivory Coast, i.e. shale, sandstone and laterite mainly. Phosphate sorption by shale was first investigated in batch and column experiments. Batch experiments allowed the assessment of the influence of initial phosphate concentration, sorbent dosage, contact time, and pH on phosphate removal. The phosphate removal efficiency increased with increasing shale dosage while phosphate uptake decreased. Phosphate uptake strongly depended on pH, decreasing first with increasing pH in the range of 2-11 and then increasing at the highest pH value of 12. A correlation between aqueous Ca, Mg, Al, and Fe concentrations and phosphate uptake was observed. The kinetics was well described using the pseudo-second order model and isotherms with Langmuir sorption model. Column experiments with a flow rate of 1 ml min-1 and 25 mg L-1 initial phosphate concentration showed a breakthrough point at V/Vp of ~17 corresponding to a phosphate uptake of 0.2 mg g-1 in agreement with batch experiments. The performance of shale was evaluated as filter material in (Vertical Flow Constructed Wetland) VFCW in removal of phosphate ions, nitrogen, suspended solids, and organic compounds, using municipal wastewater. The influence of both shale granulometry and plants density was evaluated. The shale with the finest particle size offers a slightly higher efficiency. The flow rate decreased after wastewater treatment and the fooling is less pronounced for planted VFCW. The filter with the highest plant density offers only slightly higher efficiency towards phosphate and nitrate removal. The phosphate sorption capacity of the plants is negligible confirming the importance in the choice of the filter medium. Finally, phosphate removal by shale was compared to sandstone and laterite in both batch and column experiments. The different chemical compositions of the materials influence strongly the reactivity towards phosphate ions. It is supposed that the status of iron in the material, i.e. in substitution in clays in shale and occurring as hematite and goethite in laterite and sandstone, explained the differences of reactivity. Both batch and column experiments revealed that phosphate uptake decreased in the following ranking order laterite > sandstone > shale. These three materials appear as promising filter materials in VFCW
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Liu, Ling. "La selection d'un milieu filtrant utilisé dans un marais artificiel pour la déphosphatation des eaux usées municipales." Thèse, 1996. http://constellation.uqac.ca/1177/1/1519343.pdf.
Full textAbstract:
La capacité de sorption des phosphates et la vitesse de percolation de différents milieux filtrants sont mesurées en utilisant des micro-colonnes. La capacité de sorption des phosphates par les milieux filtrants est déterminée en mesurant le volume utilisé d'une solution standard de phosphate (15,0 mg P/L) pour atteindre une concentration de phosphate de moins que 1,0 mg P/L à la sortie des micro-colonnes. La vitesse de percolation du milieu filtrant est déterminée en mesurant les débits des effluents recueillis. Le mélange homogène de 7% de Biofil organique et de 93% de sable, possédant la plus grande capacité de sorption des phosphates (environ 6,0 g P/kg substrat) et une vitesse de percolation de l'ordre de 5,9 ± 1,7 m/jour, est recommandé pour des essais séquentiels de traitement des eaux usées.
La cinétique de sorption des phosphates est étudiée pour les milieux réactionnels Biofil organique, Biofil minéral (le produit d'un traitement thermique du Biofil organique) et boues rouges. Pour les deux types de Biofil, le procédé de déphosphatation est initialement rapide: 30% et 55% de phosphate sont respectivement enlevés pendant la première heure sur le Biofil organique et le Biofil minéral. Pour le Biofil organique, après environ 24 heures, le pourcentage de phosphate enlevé atteint 75% et augmente peu par la suite. Dans le cas du Biofil minéral, le pourcentage de phosphate enlevé atteint 80% après seulement 6 heures et augmente beaucoup plus lentement. La sorption sur les boues rouges est faible et augmente relativement peu en fonction du temps.
La capacité de sorption des phosphates par ces milieux réactionnels en fonction de la concentration de phosphate en solution standard est étudiée par les isothermes de sorption. La capacité de sorption des Biofils augmente proportionnellement avec la concentration initiale de phosphate en solution standard. Après avoir atteint une concentration de phosphate d'environ 100,0 mg P/L, la capacité de sorption des Biofils varie peu. La capacité de sorption du Biofil minéral est environ 2 fois plus grande que celle du Biofil organique à la même concentration de phosphate (>10,0 mg P/L). La capacité de sorption des phosphates par les boues rouges est faible et ne varie pas beaucoup en fonction de la concentration de phosphate en solution standard. Les modèles de Langmuir et de Freundlich sont respectivement introduits pour expliquer la relation entre les phosphates fixés par les milieux réactionnels et la concentration de phosphate à l'équilibre dans les solutions standards. Le modèle de Langmuir est plus représentatif. Ceci indique que la sorption pourrait ressembler au dépôt d'une monocouche de molécules de soluté à la surface des sorbants.
Les isothermes de sorption des phosphates dans les deux types d'eaux usées par les Biofils sont étudiées. La capacité de sorption des phosphates est sensiblement la même pour les deux types d'eaux usées par le Biofil organique ou le Biofil minéral. Les Biofils sont presque aussi efficaces pour la déphosphatation des eaux usées municipales contenant peu de phosphate (<6,0 mg P/L). Cependant, à la même concentration de phosphate (>10,0 mg P/L), le Biofil minéral démontre une capacité de sorption des phosphates dans les eaux usées d'environ 2 fois plus grande que celle du Biofil organique.
L'effet du pH sur la capacité de sorption des phosphates par les Biofils est étudié. Le Tris-(hydroxymethyl-methylamine) à 0,1 N est utilisé comme tampon dans la solution de phosphate. La capacité de dephosphatation du Biofil est meilleure entre le pH 8,0 et 10,0. Une variation de température entre 7°C et 21°C a très peu d'influence sur la sorption des phosphates.
Pour les Biofils, le mécanisme de sorption semble dominer pour la dephosphatation des solutions contenant les concentrations de phosphate peu élevées. Pour les types des eaux usées traitées dans ce travail, la précipitation chimique entre le phosphate et le calcium en produisant la phase solide de phosphate de tricalcium semble impossible.