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Dissertations / Theses on the topic 'Procédé à boues activées'
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1
Gillot, Sylvie. "Transfert d'oxygène en boues activées par insufflation d'air mesure et éléments d'interprétation." Paris 12, 1997. http://www.theses.fr/1997PA120058.
Full textAbstract:
Le travail presente avait pour objectifs de mesurer et d'interpreter les phenomenes de transfert d'oxygene en boues activees par insufflation d'air. La mesure des performances d'oxygenation des systemes d'aeration selon la technique des bilans gazeux a ete validee en eau claire sur pilote. Elle fournit des rendements d'oxygenation reproductibles et voisins de ceux obtenus par la methode de reference (reoxygenation d'eau claire). La technique a ensuite ete appliquee sur le chenal d'aeration de milly la foret (1400 m#3) et une methodologie pratique a ete elaboree. Les mesures realisees en boues ont montre qu'en presence d'une vitesse horizontale de 0. 33 m. S#-#1, une augmentation du debit d'air de 45 a 110 m#3. H#-#1 par m#2 de membrane induisait une diminution du rendement d'oxygenation proche de celle observee en eau claire. Consecutivement, la valeur du facteur alpha, de l'ordre de 0. 60, est independante du debit d'air. L'effet positif de la mise en rotation d'eau claire sur le transfert d'oxygene a ete confirme en presence de boues activees. L'augmentation du transfert en boues avec la vitesse est cependant moindre qu'en eau claire. Le facteur alpha est donc plus eleve sans agitation (0. 75-0. 78) qu'en presence d'une vitesse horizontale (0. 60-0. 65). Les mesures complementaires realisees en eau claire sur pilote n'ont pas confirme l'hypothese emise d'une reduction de la taille des bulles par cisaillement lors de la mise en rotation de l'eau ; une augmentation du diametre des bulles a au contraire ete notee. L'addition de tensioactifs (1 mg. L#-#1) n'a pas permis de reproduire la diminution du facteur alpha observee lors de la mise en rotation des boues sur site reel. Les tensioactifs anioniques etudies semblent reduire la taille des bulles d'air, qui est identique avec et sans agitation, induisant une augmentation du facteur alpha. Le tensioactif non ionique teste est sans effet sur la taille des bulles, d'ou une constance du facteur alpha avec la mise en rotation de l'eau.
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Ayari, Houcine. "Modélisation mathématique de la décantation lamellaire des boues activées." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT007G.
Full textAbstract:
Un modèle mathématique de la décantation lamellaire des boues activées est construit afin d'établir un outil d'optimisation du design des clarificateurs et d'aide à la décision de la conduite de leur fonctionnement. Le modèle vers lequel nous nous sommes orientés, est un modèle diphasique Eulérien-Eulérien où chaque phase de l'écoulement (eau et floc biologique) est décrite séparément par un système d'équations de conservation et de transport. Les interactions qui existent entre les deux phases sont décrites en terme d'échange de quantité de mouvement. Ce système est complété par les équations reliant la viscosité et la vitess de décantation de la boue activée à sa concentration. Le modèle est d'abord appliqué à un cas test de fonctionnement en régime transitoire d'un décanteur à une lamelle de même configuration qu'un décanteur lamellaire pilote utilisé lors d'une étude expérimentale antérieure. Le modèle est ensuite appliqué à deux cas de configurations de décanteurs monoplaque 3D et triplaque 2D.
3
Gomez-Quintero, Claudia. "Modélisation et estimation robuste pour un procédé boues activées en alternance de phases." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30001.
Full text
4
Salhi, Mostapha. "Procédés couplés boues activées - ozonation pour la réduction de la production de boues : étude, modélisation et intégration dans la filière de traitement de l'eau." Toulouse, INSA, 2003. http://www.theses.fr/2003ISAT0036.
Full text
5
Jorand, Frédéric. "Structure et propriétés hydrophobes des agrégats bactériens de boues activées." Nancy 1, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_1995_0463_JORAND.pdf.
Full textAbstract:
La sédimentation de la biomasse microbienne formée au cours du procédé nommé "boues activées" est une étape clé du traitement biologique des eaux usées. Son efficacité dépend, outre de la présence de bactéries filamenteuses, de la structure physico-chimique des agrégats bactériens ou "flocs". L'analyse bibliographique souligne le caractère hydrophobe des micro-organismes et son effet sur la floculation. Afin d'améliorer la sédimentation des boues, nous avons cherché à expliquer et à contrôler le caractère hydrophobe des flocs. La microscopie électronique et des analyses granulométriques d'agrégats dispersés, montrent la structure hétérogène des flocs. Ceux dont le diamètre moyen est égal à 125 µm sont constitués de micro-agrégats de 13 µm et de particules de 2. 5 µm. Certains micro-agrégats correspondent à des micro-colonies bactériennes. Le floc est constitué de bactéries et d'une matrice d'hétéropolymères. Ces hétéropolymères, extraits par les ultrasons, sont constitués de protéines, de sucres et d'ADN. Par chromatographie d'adsorption à pH acide sur résines non ioniques, le caractère hydrophobe des hétéropolymères solubles est mis en évidence. Le test d'adhésion microbienne à l'octane révèle la coexistence dans les boues de bactéries "hydrophobes" et de bactéries "hydrophiles". Le caractère "hydrophobe / hydrophile" de certaines de ces souches varie en fonction des paramètres environnementaux qui agissent sur la croissance bactérienne (nutriments, oxygène,. . . ). Le contrôle de ces paramètres devrait permettre, en favorisant les populations bactériennes hydrophobes et/ou la production de polymères hydrophobes, d'assurer la formation de flocs présentant une bonne aptitude à décanter. Cependant, les plus faibles capacités de "biosorption" de la matière organique des eaux usées par les boues activées sont obtenues avec les flocs les plus denses. Il est alors nécessaire de trouver le compromis entre une bonne sédimentation des boues et une bonne capacité de biosorption<br>Settling of microbial biomass formed during the "activated sludge" process is a key step of biological wastewater treatment. Its efficiency is know to be innuenced by filamentous bacteria. Besides this, evidence is present that this settleability is mainly governed by the physico-chemical structure of bacterial aggregates (" flocs"). Then, a better knowledge of the structure and the factors governing the floc formation is necessary to weil control the settling step. The hydrophobie character of activated sludge floc components has been studied to elucidated the effect on sludge settleability. Electronic microscopy and granulometric analysis of dispersed flocs, showed the heterogeneous structure. Flocs with an average diameter of 125 µm are constituted of 13 pm micro-aggregates and 2. 5 pm particles. Some of the micro-flocs are bacterial colonies. The flocs are shown to consist of bacteria along exo-cellular polymers. Polymers, extraeted by ultrasonication, are found to be composed of proteins, sugars and DNA. Adsorption chromatography in acidic conditions with no ionic resins, showed the hydrophobie character of the soluble heteropolymers constitutiIig the floc matrix. By using the microbial adhesion test to octane, we demonstrated that "hydrophobie" and "hydrophilic" bacteria coexist into the sludges. The "hydrophobic / hydrophilic" character of some of these strains, changes as a funetion of the environmental parameters (nutrient load, oxygen concentration,. . . ). The control of these parameters should be able by favouring the hydrophobic bacterial populations, or/and the production of hydrophobic polymers, to product flocs with good settleability. However, measurements of "biosorption" of organic matter in wastewater by activated sludges, comparing with other floc characteristics, showed that the floes with the nicest structure (best settlement), present the lower adsorption ability. AIso, it is necessary to find a compromise between the best settleability of sludge and the best biosorption properties
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Jorand, Frédéric. "Structure et propriétés hydrophobes des agrégats bactériens de boues activées." Nancy 1, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_1995_0463_JORAND.pdf.
Full textAbstract:
La sédimentation de la biomasse microbienne formée au cours du procédé nommé "boues activées" est une étape clé du traitement biologique des eaux usées. Son efficacité dépend, outre de la présence de bactéries filamenteuses, de la structure physico-chimique des agrégats bactériens ou "flocs". L'analyse bibliographique souligne le caractère hydrophobe des micro-organismes et son effet sur la floculation. Afin d'améliorer la sédimentation des boues, nous avons cherché à expliquer et à contrôler le caractère hydrophobe des flocs. La microscopie électronique et des analyses granulométriques d'agrégats dispersés, montrent la structure hétérogène des flocs. Ceux dont le diamètre moyen est égal à 125 µm sont constitués de micro-agrégats de 13 µm et de particules de 2. 5 µm. Certains micro-agrégats correspondent à des micro-colonies bactériennes. Le floc est constitué de bactéries et d'une matrice d'hétéropolymères. Ces hétéropolymères, extraits par les ultrasons, sont constitués de protéines, de sucres et d'ADN. Par chromatographie d'adsorption à pH acide sur résines non ioniques, le caractère hydrophobe des hétéropolymères solubles est mis en évidence. Le test d'adhésion microbienne à l'octane révèle la coexistence dans les boues de bactéries "hydrophobes" et de bactéries "hydrophiles". Le caractère "hydrophobe / hydrophile" de certaines de ces souches varie en fonction des paramètres environnementaux qui agissent sur la croissance bactérienne (nutriments, oxygène,. . . ). Le contrôle de ces paramètres devrait permettre, en favorisant les populations bactériennes hydrophobes et/ou la production de polymères hydrophobes, d'assurer la formation de flocs présentant une bonne aptitude à décanter. Cependant, les plus faibles capacités de "biosorption" de la matière organique des eaux usées par les boues activées sont obtenues avec les flocs les plus denses. Il est alors nécessaire de trouver le compromis entre une bonne sédimentation des boues et une bonne capacité de biosorption<br>Settling of microbial biomass formed during the "activated sludge" process is a key step of biological wastewater treatment. Its efficiency is know to be innuenced by filamentous bacteria. Besides this, evidence is present that this settleability is mainly governed by the physico-chemical structure of bacterial aggregates (" flocs"). Then, a better knowledge of the structure and the factors governing the floc formation is necessary to weil control the settling step. The hydrophobie character of activated sludge floc components has been studied to elucidated the effect on sludge settleability. Electronic microscopy and granulometric analysis of dispersed flocs, showed the heterogeneous structure. Flocs with an average diameter of 125 µm are constituted of 13 pm micro-aggregates and 2. 5 pm particles. Some of the micro-flocs are bacterial colonies. The flocs are shown to consist of bacteria along exo-cellular polymers. Polymers, extraeted by ultrasonication, are found to be composed of proteins, sugars and DNA. Adsorption chromatography in acidic conditions with no ionic resins, showed the hydrophobie character of the soluble heteropolymers constitutiIig the floc matrix. By using the microbial adhesion test to octane, we demonstrated that "hydrophobie" and "hydrophilic" bacteria coexist into the sludges. The "hydrophobic / hydrophilic" character of some of these strains, changes as a funetion of the environmental parameters (nutrient load, oxygen concentration,. . . ). The control of these parameters should be able by favouring the hydrophobic bacterial populations, or/and the production of hydrophobic polymers, to product flocs with good settleability. However, measurements of "biosorption" of organic matter in wastewater by activated sludges, comparing with other floc characteristics, showed that the floes with the nicest structure (best settlement), present the lower adsorption ability. AIso, it is necessary to find a compromise between the best settleability of sludge and the best biosorption properties
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Esteve, Karine. "Procédé de traitement biologique aérobie d'effluents phytosanitaires en viticulture." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13550.
Full textAbstract:
Les dispositifs de traitement biologique par boues activées sont des dispositifs fréquemment utilisés dans l'épuration des effluents urbains et industriels (rejet de cave,. . . ). Les résultats de l'étude concernent la biodégradation des effluents contenant des produits phytosanitaires issus de la viticulture. L'adaptation des populations microbiennes à un substrat toxique a été démontrée à partir d'un mélange de 14 produits phytosanitaires représentatifs des effluents viticoles, les conditions optimales de biodégradabilité ont été définies. Après trente jours de traitement par boues activées, l'épuration atteint un rendement global de 99% lorsque le réacteur biologique est alimenté simultanément avec des effluents vinicoles et viticoles. La présence de matières actives fongicides, insecticides ou herbicides ne modifie pas durablement l'activité dégradante de la microfaune. Une faible toxicité résiduelle a été cependant observée après dégradation par le nouveau test d'écotoxicité (ATPyeast) développé en parallèle de l'expérimentation.
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Kaosol, Thaniya. "Contribution à la caractérisation et à l'aptitude à la déshydratation de boues résiduaires urbaines." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20047.
Full text
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Roche, Nicolas. "Influence de l'hydrodynamique des bassins d'aération sur la décantabilité des boues activées." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10363.
Full textAbstract:
L'optimisation du fonctionnement d'une installation d'épuration des eaux par boues activées nécessite une bonne connaissance et une maitrise certaine du processus de séparation de l'eau et de la biomasse épuratrice au niveau du décanteur secondaire. Cette opération dépend essentiellement des aptitudes de la boue activée à floculer et à décanter. L'objectif de ce travail est de déterminer comment varient ces qualités en fonction de l'hydrodynamique du réacteur biologique. La caractérisation de l'hydrodynamique de réacteurs biologiques a pu être traitée en pilote et l'application de modèles mathématiques
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Pandolfi, Denis. "Caractérisation morphologique et physiologique de la biomasse des boues activées par analyse d'images." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL/2006_PANDOLFI_D.pdf.
Full textAbstract:
Les réacteurs des stations d'épuration des eaux usées par boues activées mettent en oeuvre un écosystème hautement complexe, où se rencontrent des bactéries, des algues, des protozoaires, des métazoaires. . . Un bon équilibre entre ces différents microorganismes permet une bonne décantation des flocs des liqueurs mixtes (mélange des boues activées et d'eau à traiter) et empêche les phénomènes de " bulking " ou moussage. Les flocs sont composés de bactéries zoogléales productrices d'exopolysaccharides et de bactéries filamenteuses qui en constituent l'ossature. Des méthodes basées sur l'analyse d'images ont été développées pour détecter et caractériser de façon automatique ces dernières ainsi que la teneur en exopolysaccharides. Elles utilisent des images monochromes ou couleurs obtenues par microscopie optique avec des colorants classiques (Gram, Neisser, Noir de Soudan) et fluorescents (BacLight, FISH). La validation des différentes procédures a été réalisée sur des installations situées en Lorraine. Des expériences complémentaires ont été faites sur des réacteurs pilotes de type boues activées en mode continu ou séquentiel, afin de voir l'effet de la nature du substrat, de la température et la famine sur le comportement des microorganismes filamenteux. La comparaison entre une aération continue ou séquentielle pour un même substrat protéique indique que les populations qui se développent sont différentes en terme de caractéristique Gram. L'étude réalisée sur les polysaccharides extracellulaires pour différents rapports carbone/azote montre qu'un excès de matière carbonée favorise la production des polysaccharides indispensables dans la biofloculation des flocs. Les résultats obtenus avec les procédures de caractérisation Gram et de mise en évidence des lipides dans des conditions de stress environnementaux (famine et température) ont montré que les populations subissaient des modifications structurelles de la membrane. Nous avons constaté également que, pendant des périodes de famine aérobie, les inclusions lipidiques étaient consommées à température ambiante alors qu'en anaérobiose ce sont les polyphosphates. En absence ou présence d'oxygène à 4°C, il semblerait que les microorganismes filamenteux stockent plus aisément ces deux métabolites. La coloration BacLight a permis de quantifier la viabilité des boues en famine aérobie et a démontré que les bactéries filamenteuses ou zoogléales étaient affectées contrairement à la microfaune (ciliés)<br>The biological reactors of wastewater treatment by activated sludge are hosting a complex ecosystem, composed of different types of bacteria (filamentous, non filamentous), protozoa and metazoa. A good balance between the different types of bacteria is essential to achieve good settleability properties for the flocs in the clarifier. The flocs are formed by filamentous bacteria and exopolymers produced by zoogleal bacteria. When filamentous bacteria are in excess, the flocs do not settle correctly (bulking and foaming phenomena). Methods based on image analysis have been used to detect and characterize automatically filamentous bacteria as well as the abundance of exopolymers. Monochrome or colour- images have been obtained by optical microscopy with classical (Gram, Neisser, Soudan Black) and fluorescent staining (BacLight, FISH). The validation of the different procedures was achieved on various full-scale treatment plants in Lorraine. Further experiments were carried out on lab-scale continuous and sequential reactors, in order to observe the effect of substrates, of temperature and starvation on the behavior of filamentous microorganisms. Under continuous or sequential aeration, for the same substrate, different Gram characteristics are observed. The study carried out on extracellular polymers with varying carbon/nitrogen ratios reveals that an excess of carbonaceous substance favors the production of polymers, which are essential for flocculation. The results obtained with the Gram and PHB (presence of lipids) procedures in condition of environmental stress (starvation and temperature) have shown that the populations have experienced structural alterations of their membranes. We have noticed that in periods of aerobic starvation the lipids which were present were used in ambient temperature, whereas in anaerobic conditions the polyphosphates were consumed. In absence or presence oxygen at a temperature of 4°C, it seems easier for filamentous bacteria to store those two metabolites. The BacLight coloration has shown that it was possible to quantify the viability of sludge under aerobic starvation and that filamentous or zoogleal bacteria were affected, as opposed to the microfauna
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Chouari, Rakia. "Exploration de la diversité microbienne dans les procédés d'épuration des eaux à boues activées." Paris 11, 2003. http://www.theses.fr/2003PA114822.
Full textAbstract:
Il est maintenant bien documenté que des divisions entières de micro-organismes des domaines Bacteria et Archaea demeurent inconnues du point de vue de leur diversité, de leur génome et de leur physiologie. Afin de mieux appréhender l'étendue de cette diversité, nous avons mené une étude phylogénétique à grande échelle de la microflore présente dans les procédés d'épuration des eaux à boues activées. L'analyse phylogénétique de plus de 4000 séquences d'ADNr 16S a montré que près de 90% de ces séquences représentent de nouvelles unités taxonomiques. Elle a permis également la caractérisation de nombreuses nouvelles lignées phylogénétiques et de divisions candidates. De plus, cette analyse nous a permis de développer de nouveaux outils moléculaires (amorces PCR et sondes) afin de mieux caractériser et quantifier cette diversité. Des cultures en anaérobiose ont également été initiées afin de cultiver certains de ces micro-organismes<br>It is now well established that many phylums of microorganisms within Bacteria and Archaea domains remain completely unknown in their diversity, their genome and their physiology. In order to better characterise this diversity extent, we performed a large scale phylogenetic study of the microflora present in activated sludge processes. The phylogenetic analysis of more than 4000 16S rDNA sequences showed that almost 90% of these sequences represent novel taxonomic units. It also allowed the characterisation of many new phylogenetic lineages and candidate divisions. Moreover, this analysis enabled us to develop new molecular tools (PCR primers and probes) in order de better describe and quantify this diversity. Anaerobic cultures have also been initiated to cultivate some of these microorganisms
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Mori, Myriam. "Caractérisation rhéologique de boues liquides issues de l'épuration biologique des eaux usées." Aix-Marseille 3, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX30029.
Full textAbstract:
Le traitement des eaux résiduaires par boues activées est actuellement le procédé le plus utilisé en épuration biologique. Son efficacité réside notamment dans l’aptitude à la remise en suspension et/ou l’homogénéisation des flocs bactériens ainsi que dans leur capacité à décanter et à s’écouler à différentes étapes du procédé d’épuration. La connaissance des propriétés rhéologiques des boues biologiques liquides, connues pour leurs propriétés non newtoniennes, s’avère donc nécessaire à l’optimisation de la filière d’épuration. Dans ce cadre là, l’objectif de ce travail est de caractériser le comportement rhéologique de boues liquides issues de l’épuration biologique d’eaux usées dans une gamme de concentration en matières en suspension (MES) de 3 à 60 g/L environ. La mise au point d’un protocole expérimental rhéométrique a tout d’abord été requise. Plusieurs géométries ont été testées et comparées. La géométrie Couette et le ruban hélicoïdal ont ainsi été validés pour la caractérisation rhéologique des boues liquides. Le modèle de Herschel-Bulkley, choisi pour modéliser les courbes d’écoulement des boues dans la gamme de concentration étudiée, a montré que l’augmentation de la teneur en MES ainsi que celle des polymères exocellulaires en terme d’exopolysaccharides (EPS), renforce la viscoplasticité ainsi que la rhéofluidifiance des boues. Le mode dynamique a aussi révélé que l’énergie de cohésion entre les particules augmente avec l’augmentation en MES et en EPS. Enfin, l’étude de l’influence du protocole de mesure sur la rhéologie des boues liquides a permis de mettre en évidence que le cisaillement fait diminuer la viscoplasticité et la rhéofluidifiance, mais également que les boues sont des matériaux thixotropes susceptibles de sédimenter au cours de la mesure, en particulier avec le système Couette<br>Activated sludge biological treatment is the most employed process in wastewater treatment plant (WWTP). The ability of sludge flocs to be suspended, to settle or to flow at the different steps of the process is the key parameter for a successful treatment. The optimisation of the wastewater treatment process thus requires knowledge of the non Newtonian rheological properties of liquid sludge. This study focuses on the rheological characterisation of biological liquid sludge from a WWTP, ranging, in terms of Total Suspended Solid (TSS), from 3 to about 60 g/L. A rheometrical protocol has first been established, in order to notably select adapted measuring systems to characterize the rheological behaviour of these suspensions. A classical Couette geometry and a helical ribbon impeller have then been chosen to study the rheological properties of sludge suspensions. The Herschel-Bulkley model has been selected to represent flow curves of the sludge. It has then been demonstrated that an increase of TSS but also an increase of exocellular polymers in terms of exopolysaccharides (EPS) concentration, enhances both plastic and shear-thinning properties of sludge suspensions. Dynamic measurements have revealed that the cohesion energy between particles increases with both increasing TSS and EPS. Finally, the study of the influence of the rheometric protocol has shown that both plastic and shearthinning properties decrease under shear, but also that liquid sludge are, in the range of TSS studied, thixotropic materials probably subjected to settle during the rheological measurements, in particular with the Couette system
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Outaguerouine, Abderrahmane. "Activité des boues activées : mesures et intérêt pour la gestion des stations d'épuration." Paris 12, 1990. http://www.theses.fr/1990PA120050.
Full textAbstract:
Les mesures d'activite globale des biocenoses constituent, avec l'analyse physicochimique et l'inventaire systematique des populations, une autre voie d'exploration de la qualite et de l'equilibre des ecosystemes aquatiques. Trois methodes sont abordees dans ce travail: la mesure de l'activite des systemes transporteurs d'electrons (ets) par l'int, la mesure de l'activite hydrolytique basee sur l'hydrolyse du diacetate de fluoresceine (fda) et la mesure de la respiration. Le 1er volet de cette these est consacre a une mise au point de ces 3 mesures sur boues activees de pilotes de station. Les mesures classiques caracterisant le traitement des eaux residuaires (o2 dissous, ph, potentiel redox, matieres en suspension, matieres volatiles en suspension et qualite de l'eau epuree) ont ete effectuees parallelement. Le 2eme volet porte sur l'effet de la temperature et des variations des rythmes d'alimentation et d'aeration sur l'activite et l'adaptation des souches microbiennes de boues activees. Une interpretation des mecanismes mis en jeu est proposee. Les resultats obtenus montrent que le rapport activite hydrolytique/activite ets (fda/int) pourrait constituer un outil sensible de l'analyse du fonctionnement des stations d'epuration. Dans le dernier volet de ce travail, nous avons pu montrer d'une part la bonne adaptation aux mesures in situ des protocoles elabores en laboratoire; d'autre part, la capacite des methodes a reveler des activites differentes dans les boues activees soit au sein d'une meme station d'epuration, soit d'un type d'ouvrage a un autre (exemple des decanteurs racles ou suces)
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Camacho, Patricia. "Etude de procédés de réduction de la production de boues par couplage de traitements physique ou chimique et biologique." Toulouse, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAT0033.
Full textAbstract:
Les exigences de la législation sur l'eau et les déchets auront pour conséquence, une augmentation de la production de boues associée à des contraintes croissantes d'évacuation. Aussi, l'étude de procédés contribuant à une réduction de la production de boues tout en préservant la qualité de l'épuration de l'influent devient une priorité. Dans un premier temps, la production de boues d'un système biologique conventionnel a été étudiée. Un modèle mathématique a été appliqué afin de décrire et de quantifier par une étude de sensibilité du modèle, les paramètres déterminants de la production de boues tels que le rendement de conversion, le taux de décès et la fraction inerte. L'étude des différents traitements physico-chimiques a permis l'évaluation des potentialités spécifiques tant vis à vis de la réduction de la taille des particules, favorable à une augmentation de la biodégradabilité que, vis à vis d'une inactivation des cellules, synonyme d'une augmentation des besoins de maintenance et/ou du décès cellulaire et/ou de la lyse cellulaire. L'étude et l'identification de la synergie des processus physico-chimiques et biologiques de transformation de la matière organique et minérale est réalisée à partir d'essais en continu. L'analyse partielle des mécanismes d'action des traitements associés a été réalisée à partir des essais en discontinu et continu. Une réduction significative de la production de boues ne semble envisageable que, si le traitement associé induit une augmentation des besoins de maintenance des cellules, une augmentation de la biodégradabilité de la pollution accumulée dans le système lors du procédé d'épuration. Basée sur les performances des systèmes en terme de réduction de la production de boues et sur les mécanismes d'action, une première comparaison des technologies de traitements associés est réalisée. Le suivi de la qualité de et des boues produites permet de valider l'intégration de tels procédés dans la filière de traitement des eaux usées<br>Due to the increased number of wastewater treatment plants, their higher efficiency and more stringent regulations, a great interest in techniques allowing for the minimisation of the sludge production without decreased quality effluent in the past years. The work presented here aims at investigating three of these different techniques. The sludge production of conventional biological wastewater treatment was studied. A sensitivity study with an activated sludge model was realised identify the determining parameters of sludge production which are yield conversion, decay rate and inert organic fraction. The performances of the disintegration techniques were studied to evaluate the specific potentialities in term of: reduction in the size of sludge particles which would enhance the organic matter biodegradability, biological cell inactivation, which is likely to increase maintenance requirements and/or cells decay rate and/or cells lysis. The contribution of the physico-chemical and biological processing of organic and mineral matter was then studied during continuous experiments carried out at the pilot scale. In this view, physico-chemical treatments of sludge were associated with wastewater biological treatment. The combination of the results obtained under discontinuous and continuous experiments results allowed for a partial analysis of the physico-chemical treatment action mechanisms. To reach a significant minimisation of sludge production, physical- or chemical- treatment should : increase the maintenance requirements, increase biodegradability of organic matter accumulated during the wastewater treatment, probably, modify the chemical structure
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Bourrain, Muriel. "Caractérisation moléculaire de populations bactériennes impliquées dans la structuration de flocs de boues activées." Aix-Marseille 1, 1998. http://www.theses.fr/1998AIX11085.
Full textAbstract:
L'efficacite du traitement biologique de la pollution organique des eaux usees par le systeme dit des boues activees repose en partie sur la presence de certaines populations bacteriennes intervenant dans la construction de formes floculees decantables et conduisant a la separation de la phase eau claire de la matiere en suspension. Afin de determiner des acteurs bacteriens impliques dans le processus de floculation, une etude moleculaire de la diversite a ete entreprise sur deux boues caracterisees par des vitesses de sedimentation differentes. Cette etude a consiste a amplifier un gene universel bacterien utilise en phylogenie moleculaire (adnr 16s) a partir de l'adn extrait directement des echantillons, a separer les produits amplifies par clonage, puis a determiner les especes bacteriennes initialement presentes suite au sequencage partiel de ces produits d'amplification de l'adnr 16s. Ce travail a mis en evidence une diversite totalement differente entre les deux boues. Contrairement a la boue provenant de la station en dysfonctionnement, la boue floculant efficacement a ete caracterisee par la presence d'une population abondante, phylogenetiquement proche du genre variovorax. L'abondance de cette population a ete verifiee in situ, par hybridation avec une sonde specifique anti arnr 16s. Par cette methode, il a egalement ete possible d'etablir une correlation sur plusieurs boues, entre l'abondance de cette espece et la capacite des flocs a sedimenter efficacement.
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Dollet, Pascal. "Application de mesures rhéologiques à la caractérisation de l'état de floculation des boues activées." Limoges, 2000. http://www.theses.fr/2000LIMO0026.
Full textAbstract:
Le traitement des eaux usees par les stations d'epurations est frequemment realise par le procede a boues activees. En exploitation, le controle des parametres physico-chimiques usuels des bassins d'aeration ne suffit pas toujours a garantir une floculation et une decantation efficace des boues. Or, cette etape est cruciale pour la qualite de l'effluent rejete. L'objectif de ce travail est d'obtenir des parametres cles sensibles a la cohesion des agregats de boues activees semi concentrees avec l'application de mesures rheologiques en cisaillement simple. Il a ete choisi de decrire l'ecoulement des boues dispersees a l'equilibre dans une cellule co-cylindrique a double entrefer par la contrainte et la viscosite du modele de bingham. Ces parametres distinguent des fragilites de flocs differentes pour des suspensions issues de diverses conditions environnementales. Des experiences en laboratoire montrent que la fraction volumique occupee par les flocs de taille superieures a 200 m et la nature des interactions entre particules influencent de facon preponderantes ces criteres rheologiques. Des formes de rheogrammes atypiques obtenues avec certains echantillons de campagnes de prelevements montrent que des conditions de proliferation de bacteries filamenteuses conferent des proprietes thixotropes aux boues activees. Des analyses d'images expliquent cette thixotropie par la rupture partielle des reseaux de filaments sous l'effet du gradient de cisaillement croissant. Des correlations significatives avec differents criteres de decantation permettent d'envisager l'expression de la compressibilite ou l'etat de floculation des boues par la contrainte de bingham. La thixotropie des boues et la viscosite de bingham distinguent des proprietes de decantation mediocres dues a la proliferation de certains types de bacteries filamenteuses (longs filaments) par rapport a des structures de flocs non filamenteuses mais peu compressibles (bulking visqueux). A titre de mesures relatives, les parametres de bingham issus du protocole de mesure employe peuvent constituer un moyen de prevision plus precis de la decantabilite des boues
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Julien, Sabine. "Modélisation et estimation pour le contrôle d'un procédé boues activées éliminant l'azote des eaux résiduaires urbaines." Toulouse, INPT, 1997. http://www.theses.fr/1997INPT094H.
Full textAbstract:
De nos jours, l'epuration des eaux est devenue indispensable pour faire face a l'augmentation des volumes d'eaux rejetes et a leur concentration en substances polluantes. En france, la majorite des stations d'epuration des eaux usees fonctionnent avec un processus par boues activees faible charge. L'avenement de nouvelles normes europeennes de rejets, en particulier en ce qui concerne l'enlevement de l'azote, augmente le besoin d'un controle plus efficace. L'objectif de l'etude presentee dans cette these concerne la modelisation et l'estimation etat - parametres d'un procede boues activees eliminant l'azote des eaux residuaires urbaines. Les concepts, qui sont abordes dans cette these concernent la modelisation du procede considere, l'analyse des proprietes du modele, la reduction de modele, l'etude d'identifiabilite ainsi que l'identification parametrique a partir de donnees experimentales recueillies sur une unite pilote, l'estimation et une introduction au probleme de commande. Les etudes realisees font appel a la methodologie des systemes non lineaires. L'algorithme d'estimation, mis au point par simulation, a ete teste a partir de donnees reelles.
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Otmani, Hayat Aïcha. "Étude d'un procédé combiné ozone-boues activées pour le traitement d'effluents papetiers dans un réacteur airlift." Toulouse, INPT, 2001. http://www.theses.fr/2001INPT034G.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d'étudier la décoloration des effluents papetiers de différentes sources par l'ozone dans un réacteur airlift, et d'évaluer la faisabilité de coupler l'ozone à un traitement biologique au sein du même réacteur. Tout d'abord, une étude hydrodynamique et de transfert de matière du réacteur airlift a été conduite. Les paramètres : rétention de gaz, vitesse de circulation, temps de mélange ainsi que le coefficient de transfert de matière ont été déterminés dans des solutions modèles puis dans les effluents papetiers. Cette étude a permis de montrer que les paramètres hydrodynamiques sont fortement influencés par le débit et le distributeur de gaz et la source et la qualité de l'eau. Le taux de traitement d'ozone avait une certaine influence sur les paramètres hydrodynamiques. En ce qui concerne le transfert de matière, il existe un seuil au dessous duquel l'ozone n'a pas d'effet. L'ozonation des effluents a permis l'obtention de taux de décoloration très élévés jusqu'à 95 %. Cependant, la diminution de la DCO est faible. Une amélioration de la biodégradabilité est observée. Enfin, l'impact de l'ozone sur l'activité biologique des boues activées est étudié et un taux de traitement optimal est déterminé. L'application d'un taux de 0. 05 g O3(O exponant 3)/g MVES n'a pas altéré l'activité microbienne des boues et leur décantation est améliorée. Le réacteur combiné (ozone et des boues activées) fonctionnant comme réacteur batch séquentiel a décoloré l'effluent total de 74 % contre 14 % en moyenne pour le système à boues activées seul. La décoloration des effluents de l'étape d'extraction alcaline a atteint 59,79 % contre 39,79 % dans le système à boues activées seul. La DCO aussi a été améliorée de 39,34 à 60,42 % et 46 à 62 % dans le cas de l'effluent total et de l'étape d'extraction alcaline respectivement. Par contre, une augmentation de 12 % et 22 % de la concentration totale des composés minéraux pour les effluents totaux et de l'extraction alcaline respectivement est obtenue.
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Cho, Soon-Haeng. "Modélisation du couplage "bassin d'aération décanteur secondaire" d'une station d'épuration des eaux par boues activées." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1989. http://www.theses.fr/1989INPLA002.
Full textAbstract:
Dans une station d'épuration des eaux usées par boues activées, il y a une forte interaction entre le fonctionnement de l'aérateur et celui du décanteur secondaire. Le rôle du décanteur secondaire est tout aussi important que celui de l'aérateur. Pour modéliser le décanteur secondaire, divers modèles de vitesse de sédimentation sont élaborés. Les expérimentations sont effectuées avec une colonne en verre (1 m de hauteur, 0,1 m de diamètre). Un nouveau modèle v=k exp(-nx)/x est proposé. En comparaison avec les modèles puissance et exponentiel, les valeurs expérimentales montrent qu'il est le meilleur. Afin de rendre possible l'automatisation d'une station d'épuration, une méthode de mesure en ligne des caractéristiques de la sédimentation est développée. De plus, un nouveau critère de décantabilité est défini en utilisant la théorie du flux limite. Ce critère donne plus d'informations et plus rapidement que le critère conventionnel (Indice de Mohlman). De la même manière, des méthodes de dimensionnement du décanteur secondaire sont développées, et les courbes d'indice de débits peuvent être utilisées quelles que soient les caractéristiques des boues. La simulation d'une station d'épuration en régime permanent est effectuée afin d'observer les réponses des valeurs de sortie en fonction des paramètres de contrôle (taux de recyclage et taux de soutirage). Cette modélisation permet l'obtention des conditions optimales de fonctionnement. La simulation en régime transitoire est réalisée expérimentalement et théoriquement. Le pilote expérimental consiste en deux réacteurs parfaitement agités (9,5 l ; 35 l) et en un décanteur secondaire (50 cm de hauteur, 8 cm de diamètre). Le modèle complet donne la distribution de concentration dans le décanteur, et le modèle simplifié permet de prévoir les variations de valeurs de sortie ainsi que la hauteur du lit de boues dans le décanteur. Ce modèle simplifié intégrant la mesure en ligne des caractéristiques de décantabilité, permet donc d'envisager l'automatisation d'une station d'épuration
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Conrad, Arnaud. "Accumulation de molécules organiques modèles par des agrégats biologiques de type boues activées." Nancy 1, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2004_0259_CONRAD.pdf.
Full textAbstract:
Dans les milieux hydriques, la majorité des micro-organismes se trouve sous forme agrégée. Ces agrégats sont des structures complexes constitués d'une communauté très diversifiée de micro-organismes et d'unematrice de substances exopolymériques (EPS). Des protéines, des polysaccharides, des substances dites humiques, des acides nucléiques et des lipides composent les EPS. La charge globale négative, la présence de domaines hydrophobes, la capacité de dispersion/agrégation des agrégats et les enzymes extracellulaires associées aux EPS confèrent aux agrégats des propriétés adsorbantes particulières et influencent la dispersion des polluants dans l'environnement. Notre étude participe à une réflexion générale sur l'importance du domaine extracellulaire dans l'accumulation des composés organiques par les agrégats biologiques issus des stations d'épuration d'eaux usées urbaines. Ainsi, nous avons analysé les acides gras des agrégats biologiques et des EPS extraits de ces agrégats afin de constituer un référentiel nouveau et déterminer la composition du domaine extracellulaire des agrégats: au moins 85 acides gras différents composent les phospholipides, les 'glycolipides, les lipides neutres et les lipopolysaccharides. Malgré la faible proportion d'acides gras mesurée dans les EPS (1,8 %), ces composés jouent certainement un rôle considérable dans les propriétés adsorbantes des agrégats. Par ailleurs, l'analyse des acides gras des phospholipides montre l'existence de micro-organismes comme des eucaryotes, des bactéries à gram-positif ainsi que des bactéries à gram-négatif, des bactéries sulfato-réductrices, des mycobactéries, des levures et des champignons dans un état plus stressé en période hivernale comme le montre la proportion plus importante d'acides gras insaturés. Par ailleurs, l'analyse des acides gras a permis de séparer les sédiments et les matières en suspension de rivière prélevés en amont et en aval de la zone de rejet des eaux épurées d'une station d'épuration. Notre étude avait aussi pour objectif de créer en laboratoire des agrégats biologiques de propriétés définies par application de discontinuités en oxygène de courte durée. Cette étude a nécessité la standardisation des tests de mesure de l'hydrophobicité des agrégats par le test d'adhésion à l'octane et des EPS par chromatographie d'interaction hydrophobe. L'application de discontinuités en oxygène de courte durée ne semble pas suffisante pour affecter rapidement les caractéristiques physico-chimiques du domaine extracellulaire, même si quelques signaux sont mis en évidence: l'augmentation de la part d'EPS fortement retenus par un ligand hydrophobe, l'augmentation de la quantité de phospholipides des agrégats et l'augmentation de la proportion des acides gras 17:0 et 18:1 augmentent. Enfin, nous avons quantifié l'adsorption par des boues activées de trois molécules organiques (sulfonate d'alkylbenzène linéaire (CIl-LAS), azocaséine et azoalbumine) et la réversibilité de l'adsorption de ces trois molécules. L'adaptation d'outil analytique (extraction en phase solide, chromatographie liquide haute perfomance) a permis l'analyse des sulfonates d'alkylbenzène dans les échantillons d'eaux usées et de rivière. Les agrégats biologiques sont capables d'adsorber rapidement les molécules organiques modèles du milieu aqueux: <3. Umol d'azoprotéines et 18. Umol de CIl-LAS g-1 de matières organiques des agrégats. Nos résultats montrent que la désorption des C11-LAS en eau de rivière est plus importante que celle de l'azocaséine (hystérésis fortement marquée) et la désorption de ces molécules modèles est faiblement affectée par la force ionique du milieu. Aussi, les agrégats apparaissent comme des réservoirs et des vecteurs potentiels de polluants. Les polluants organiques associés aux agrégats biologiques peuvent être transportés et dispersés dans les milieux hydriques.
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Souef, Antoine. "Bio-augmentation de l'activité nitrifiante des boues activées." Thesis, Paris Est, 2009. http://www.theses.fr/2009PEST0073.
Full textAbstract:
La bio-augmentation des stations d’épuration est parfois envisagée pour faire face à des situations transitoires au cours desquelles la capacité nitrifiante des boues activées est insuffisante pour traiter efficacement la charge reçue par l’installation. Le succès de cettestratégie repose sur l’activité nitrifiante de la biomasse ajoutée ainsi que sur sa capacitéd’adaptation et de maintien dans les boues activées en place.L’objectif de ce travail était d’évaluer la possibilité d’adaptation des micro-organismes d’une solution commerciale nitrifiante dans une station d’épuration municipale à très faible charge.Les populations nitrifiantes composant la solution étudiée ont été comparées à celles des boues activées de treize stations d’épurations, échantillonnées en été et en hiver. Une démarche couplant des outils de la biologie moléculaire et du génie des procédés a été mise en oeuvre afin d’analyser et de comparer ces populations selon trois axes : diversité, abondance et activité. Cette comparaison a été complétée par une expérience de bio-augmentation en réacteur fermé. D’après les profils obtenus en DGGE, les communautés nitrosantes des stations d’épuration à très faible charge sont généralement dominées par une même espèce appartenant au groupe Nitrosomonas oligotropha.Les biomasses nitrosantes et nitratantes ont été chacune estimées entre 0,5 et 3,5 % de la biomasse totale des boues activées par marquage FISH. La solution commerciale comporteune seule espèce nitrosante, du groupe N. europaea, qui représente 45 % de sa biomasse.Les analyses cinétiques, réalisées par suivi direct des vitesses de réaction (analyses chimiques) et/ou par respirométrie, indiquent que N. europaea adopte une stratégie de type –r contrairement aux bactéries autochtones des boues activées (stratégie de type –K). Ces résultats expérimentaux laissent supposer une faible capacité d’adaptation de la biomasse nitrifiante de cette solution commerciale aux conditions environnementales des stationsd’épuration à très faible charge. En revanche, l’expérience de bio-augmentation a montré sa capacité d’intégration aux flocs, et le maintien de son activité lors de son mélange à des boues activées<br>Bio-augmentation is sometimes proposed to cope with transient situations in wastewatertreatment plants, when the nitrifying capacity of the autochthonous biomass is insufficient totreat the nitrogen load.The success of such a strategy is conditioned by the nitrifying activity of the added biomass,its adaptation to local conditions and its residence time in the system.This work aimed at evaluating the adaptation of nitrifying microorganisms from a commercialsolution in very low loaded municipal wastewater treatment plant. Nitrifying populations ofthe studied solution were compared to those of thirteen wastewater treatment plants (activatedsludge), observed in summer and in winter. The analysis and the comparison of the biomasseswere performed using tools from two disciplines: molecular biology and processengineering. Three points were especially characterised: the diversity, abundance and activityof the biomasses. A bio-augmentation experiment performed in a batch reactor completed thecomparison. DGGE profiles showed that Ammonia Oxidising Bacteria (AOB) communities from lowloaded wastewater treatment plants are mostly dominated by the same species related to theNitrosomonas oligotropha.The abundance of ammonia oxidising bacteria and of nitrite oxidising bacteria, estimatedusing the FISH technique, was almost similar, ranging from 0.5 to 3.5 % of the total biomass.The AOB species present in the commercial solution is identified as Nitrosomonas europaea,and represents 45 % of the solution’s total biomass.Kinetic analyses carried out by chemical analysis and/or by respirometry indicate that N.europaea behave as –r strategist, whereas activated sludge’s bacteria are –K strategist. These results suggest a slight adaptation capacity of the commercial solution’s nitrifyingbiomass to environmental conditions prevailing in low loaded municipal wastewater treatmentplants. On the other hand, bio-augmentation experiment showed the capacity of the addedmicroorganisms to integrate the activated sludge flocs and to maintain its activity when addedto activated sludge
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Chappe, Pascal. "Étude de microorganismes lipolytiques de boues activées de stations d'épuration." Nancy 1, 1993. http://www.theses.fr/1993NAN10107.
Full textAbstract:
L'élimination des graisses pose de nombreux problèmes dans les stations d'épuration. Pour envisager une bonne mise au point de leur biodégradation par la voie aérobie, les microflores de boues activées de stations pilotes sont dénombrées et isolées. L'activité lipolytique sur l'huile d'olive de leurs bactéries est étudiée. Trois genres principaux, pseudomonas, acinetobacter et aeromonas, sont isolés de ces biotopes à haute teneur en graisses. La survie des souches lipolytiques des boues activées est testée en présence des principaux acides gras des effluents des stations. Ceux-ci ont des actions bactéricides sur de nombreux genres de microorganismes et peuvent ainsi expliquer leur absence dans les boues activées. L'importante létalité des souches des bioadditifs du commerce sur des milieux supplémentes avec des acides gras explique les résultats incertains des bioadditifs sur les graisses des stations. L'étude de l'équipement lipolytique de quatre souches d'acinetobacter calcoaceticus, bactéries fréquemment isolées des boues activées, permet de mieux comprendre le mode d'action continu des microflores des boues activées
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Perez, Fabiel Sergio. "Etude de la biodégradabilité de boues secondaires soumises à un traitement thermique à 65°C et du couplage digestion anaérobie et digestion thermophile aérobie pour la réduction de boues." Toulouse, INSA, 2009. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000253/.
Full textAbstract:
Les boues produites par les stations d’épuration sont considérées comme des déchets. Elles doivent par conséquent être éliminées en respectant les nouvelles contraintes réglementaires, environnementales, sanitaires, économiques voire psychologiques. Ces contraintes obligent à rationnaliser le traitement de ces boues. La réduction de la production de boue peut constituer un moyen pour leur meilleure gestion. Cette étude s’est intéressée à évaluer l’effet d’un traitement thermique à 65°C sur (i) la biodégradabilité des matières particulaires des boues, (ii) le devenir des activités biologiques et chimiques et (iii) la déstructuration des flocs et particules. Elle a ensuite conduit à développer et à caractériser un nouveau procédé couplé constitué d’un réacteur hyper-thermophile aérobie et d’un système conventionnel de digestion anaérobie mésophile en vue de réduire la production de boues d’une station d’épuration de grande taille. Lors de tests en réacteurs fermés, la solubilisation de la matière organique intervenant à 65°C n’engendre pas de modification de sa biodégradabilité et, par conséquent, le caractère particulaire ou adsorbé de cette matière organique ne constitue pas une limitation pour les dégradeurs biologiques. De plus, le fractionnement de la matière selon les deux propriétés, biodégradabilité et taille, a conduit à proposer un modèle de floc biologique, celui-ci pouvant être constitué d’un squelette organique réfractaire, stabilisé par une fraction minérale, sur lequel est adsorbée une matière organique dite « solubilisable » à 65°C et, surtout, qui est majoritairement biodégradable. Puis, le suivi des activités enzymatiques hydrolytiques a montré la forte spécificité des enzymes relarguées vis-à-vis de la température d’opération, réduisant les possibilités de synergie entre les conditions opératoires mésophiles et thermophiles en absence de développement de populations microbiennes adaptées. Ces observations ont naturellement conduit à l’élaboration d’un procédé continu couplé. L’étude de ce réacteur couplé a permis de mettre en évidence la cohabitation de populations microbiennes aérobies hyperthermophiles et anaérobies mésophiles et de quantifier leur complémentarité vis-à-vis de la biodégradation de la matière des boues biologiques. La configuration en réacteur couplé est adaptée pour intensifier le processus de désintégration et biodégradation du «squelette » du floc qui intervient simultanément à la solubilisation des sels, éléments structurants. Ainsi, une biodégradabilité ultime de 61% de la DCO de boues secondaires a été atteinte, valeur bien supérieure aux valeurs classiquement citées dans la littérature pour ce type de boues. Pour un temps de séjours des boues de 42 jours, le rendement de biodégradation mesuré pour ces boues est de 52%. Dans les conditions de pilotage testées, ce gain de rendement n’a pas engendré d’augmentation du rendement de production de méthane, confirmant que la dégradation supplémentaire a lieu en conditions aérobies. Le procédé couplé apparaît comme un procédé de réduction de la production de boue potentiellement intéressant car il associe réduction de la matière organique, solubilisation poussée de la matière organique et minérale, et peut être, une certaine hygiénisation<br>The sludge produced by sewage treatment plants is regarded as a waste which has to be eliminated within the new regulatory, environmental, health, economic or psychological constraints. These constraints force to consider rationally the sludge treatment. The reduction in the production of sludge can be a way for a better management. This study focused on evaluating the effect of a thermal treatment at 65°C on (i) the biodegrability of the particular matter of sludge, (ii) the fate of chemical and biological activities and (iii) the breakdown of flocs and particles. Then this study led to develop and characterize a new coupled process consisting of a hyper-thermophilic aerobic system and a conventional mesophilic anaerobic digestion to reduce the production of sludge from large sewage treatment plant During tests in batch reactors, the solubilization of the organic matter occurring at 65 ° C does not change its biodegradability, and therefore the particular or adsorbed type of that organic matter is not a limitation for the microorganisms in charge of the biodegradation. Moreover, the the breakdown of the organic matter by two properties, biodegradability and size, has led to propose a model of biological floc, which can be a refractory organic skeleton, stabilized by a mineral fraction which adsorb a certain organic matter called "soluble" at 65 ° C and especially, which is mostly biodegradable. Then, the monitoring of hydrolytic enzyme activities has showed the strong enzyme specificity of the enzymes released because of the temperature of operation, reducing the opportunities for a synergy between the mesophilic and thermophilic operating conditions in the absence of development of an adapted microbial population. Those observations have naturally led to implement a coupled continuous process. The study of this coupled reactor has identified the coexistence of a hyperthermophilic aerobic and an anaerobic mesophilic microbial population and has quantified their complementarity regarding the biodegradation of the biological sludge organic matter. The configuration of a coupled reactor is adapted to intensify the breakdown process and the biodegradation of the "skeleton" of the floc which occurs simultaneously with the salts solubilization, structuring elements. Thus, an ultimate biodegradability of 61% of the secondary sludge COD has been reached, which is bigger than the typicalvalues cited in the literature for this type of sludge. For a sludge retention time of 42 days, the degradation rate measured for that sludge was 52%. In the condition of the pilot tested, this gain of performance did not cause an increase in the methane production yield, confirming that the further biodegradation took place in the aerobic conditions. The coupled process appears as a reducing sludge production process potentially interesting because it combines the reduction of organic matter, solubilization promoted of the organic and mineral matter, and perhaps, certain sanitation
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Pruksathorn, Kejvalee. "Elimination des métaux lourds présents dans les boues." Toulouse, INPT, 1999. http://www.theses.fr/1999INPT002G.
Full textAbstract:
Parmi les nombreux problemes de pollution, un des plus preoccupants concerne la pollution par les metaux lourds contenus dans diverses rejets industriels ou domestiques. Ce travail propose un procede de recuperation des metaux presents dans les boues biologiques et physico-chimiques. Il comprend une etape de lixiviation acide des boues suivie d'une recuperation electrochimique des metaux. Dans un premier temps, les cinetiques de piegeage des metaux par les boues activees dans un traitement biologique a moyenne charge sont etudiees. Durant cette etape preliminaire du procede, il est observe que les boues piegent mieux le chrome et le cuivre que le nickel. Les conditions operatoires optimales sont determinees pour chaque etape du procede. Les boues sont lixiviees suivant un procede a contre-courant. Quelque soit le type de boues, les metaux sont mieux solubilises par l'acide sulfurique que par les autres acides. Lors de la deuxieme etape du procede, le cuivre est recupere par electrodeposition, alors que le nickel et le chrome sont elimines par electrocoagulation dans un reacteur a compartiments cathodique et anodique separes. La solution d'acide est regeneree durant cette etape et est reutilisee dans l'etape de lixiviation. Ce recyclage de la solution de lixiviation permet de reduire le cout de traitement des boues. En fin de traitement, certaines boues qui contiennent encore du chrome, peuvent etre dirigees vers un centre de stockage. En effet, ces boues sont conformes aux tests de caracterisation des dechets avant mise en stockage. La derniere partie de notre travail concerne le dimensionnement du procede propose.
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Praderie, Matthieu. "Contribution à l'étude du traitement des eaux résiduaires urbaines par boues activées à membranes immergées : procédé BAMI." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT001G.
Full textAbstract:
Les normes plus restrictives de rejets après traitement des eaux résiduaires urbaines, ainsi que l'obligation faite aux petites localités d'être équipées (d'ici 2005) de leur propre station d'épuration, entraînent le développement de nouveaux systèmes de dépollution. Le couplage de techniques membranaires au procédé de traitement biologique par boues activées apporte une solution à ces contraintes. L'étape de la clarification par décantation y est supprimée, et la possibilité d'opérer avec des boues âgées et fortement concentrées permet de réduire le volume des ouvrages. Le procédé de traitement avec les membranes directement immergées dans la boue activée représente la 2ème génération de ces systèmes de couplage, il succède au procédé dit à boucle externe et il apporte une simplification de mise en oeuvre et une réduction des coûts énergétiques. L'étude présente les conditions de fonctionnement du procédé de boues activées à membranes immergées (BAMI) tant sous l'aspect de l'épuration biologique que sous l'aspect des performances hydrauliques. Elle permet de définir des conditions opératoires permettant d'obtenir une élimination très poussée de la DCO et de l'azote, ainsi que des flux de perméat stables. La qualité bactériologique de l'eau traitée est satisfaisante. Le dispositif est insensible au phénomène de foisonnement, élimine les risques de perte des boues vers le milieu récepteur et par rapport à un traitement conventionnel, la production de boues en excès est réduite.
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Murillo, Murillo Misael. "Caractérisation de l'effet d'un traitement au peroxyde d'hydrogène sur une boue : application à la réduction de la production de boue." Toulouse, INSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ISAT0039.
Full textAbstract:
Dans le contexte actuel, les voies d'élimination des boues issues du traitement des eaux usées sont soumises à des contraintes multiples, notamment sociales, sanitaires et réglementaires. Des procédés couplés, associant différentes technologies aux procédés biologiques conventionnels, sont actuellement à l'étude pour réduire cette production. Les procédés d'oxydation chimiques, en particulier l'ozonation, semblent engendrer un taux de réduction de la production de boues (RPB) élevé. L'utilisation du peroxyde d'hydrogène n'a été que peu étudiée vis à vis de cet objectif alors qu'il présente a priori un certain nombre d'avantages par rapport à l'ozone. Cette étude vise à caractériser et à analyser l'effet du peroxyde d'hydrogène (H2O2) sur la matière d'une boue ainsi que les performances du couplage d'un réacteur de peroxydation à un système à boue activée. En réacteur fermé, l'action de H2O2 conduit à un taux solubilisation de la matière organique particulaire (mesurée comme COP) élevé qui dépend de la température, étudiée entre 60°C et 95°C. Plus de 85% du COP de boues digérées est solubilisé à 95°C contre 20% pour une boue activée. A 95°C, nous avons varié les conditions opératoires (pH initial, mode d'ajout de H2O2 , rajout de Fe2+ comme catalyseur) afin de déterminer les conditions favorables à un taux de solubilisation du COP élevé tout en maximisant l'efficacité d'action de H2O2. Ces conditions sont : pH initial 8, mode d'ajout ponctuel et T= 95°C. L'ajout de fer n'a pas d'effet visible sur l'efficacité de H2O2. Le taux de solubilisation des matières minérales de la boue est faible. De manière surprenante, le taux de consommation de H2O2 est toujours constant quel que soit le taux d'avancement de la réaction de solubilisation et pour l'ensemble des conditions opératoires mises en jeu. Une consommation de H2O2 pour des réactions compétitives, autres que les réactions de solubilisation existe donc. Etant donné les nombreuses réactions complexes envisageables avec H2O2, seules des hypothèses sur les mécanismes d'action ont été proposées. Le couplage traitement biologique-traitement chimique par H2O2, a été mis en œuvre en réacteurs ouverts. La caractérisation de la production de boue lors du traitement combiné H2O2-traitement biologique a permis de constater une RPB reproductible de 50% par rapport à la production de boues de référence pour une dose de 0,45gH2O2/gMVS non produites. Une minéralisation des boues est observée confirmant les résultats précédents. Un modèle existant a été adapté pour représenter l'évolution des variables du procédé combiné. Avec ce modèle les concentrations en DCO de l'effluent et de MVS du bassin d'activation sont correctement représentées. Il sera nécessaire néanmoins de valider ce modèle pour d'autres doses de H2O2. L'analyse économique du procédé montre que le coût des boues non produites en utilisant H2O2 est prohibitif compte tenu du coût actuel de l'élimination des boues. Une optimisation de la dose d'H2O2 utilisée, de la température de travail mais aussi des coûts d'investissement est nécessaire avant d'envisager ce procédé à l'échelle industrielle<br>In the current context, the elimination ways of sludge resulting from the wastewater treatment are subjected to social, sanitary and lawful constraints. Coupled processes, associating several technologies to conventional biological processes, are currently studied to reduce this production. The chemical processes of oxidation, in particular ozonization, seem to generate a high reduction ratio of sludge production (RSP). Concerning this objective, the hydrogen peroxide (H2O2) only was little studied whereas it presents a priori some advantages compared to ozone. The aim of this study is the characterization and the analysis of the effect of H2O2 on the sludge matter, as well as the performances of the coupling of a peroxidation system to an activated sludge system. The action of H2O2, in a closed reactor, leads to a high rate solubilization of particulate organic matter (measured as Particulate Organic Carbon) which depends on the temperature, tested between 60°C and 95°C. More than 85% of the POC of digested sludge is solubilized at 95°C compared to 20% for activated sludge. At 95°C, some operating conditions (initial pH, addition mode of H2O2, addition of Fe 2+ like catalyst) were varied in order to determine the favorable conditions to a high rate of POC solubilization, maximizing the effectiveness of H2O2 action. These conditions are: initial pH 8 and addition in one shot. The iron addition has not a visible effect on the H2O2 effectiveness. A little solubilization ratio of mineral matter from sludge is observed. Surprisingly, the consumption ratio of H2O2 is always constant whatever the solubilization ratio and for all of tested operating conditions. Thus, in addition of solubilization reactions, a H2O2 consumption for competitive reactions exists. Hypotheses on the action mechanisms were proposed, given the many possible complex reactions with H2O2. The coupling chemical- biological treatments by H2O2, was carried out in open reactors. The characterization of sludge production at the time of the combined biological-H2O2 treatments made possible to observe a reproducible RSP of 50% compared to the sludge reference production for an amount of 0,45gH2O2/gVSS. A mineralization of sludge is observed confirming the preceding results. An existing model was adapted to represent the evolution of the variables of combined processes. With this model the concentrations in COD of the effluent and VSS of the basin of activation are correctly represented. Nevertheless, it will be necessary to validate this model for other amounts of H2O2. The economic analysis of the process shows that the cost of sludge not produced by using H2O2, is prohibitive taking into account the current cost of the elimination of sludge. An optimization of the amount of H2O2 used, operating temperature but also of the capital costs is necessary to consider this process on an industrial scale
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Charmot, Marie-Louise. "Étude et mise au point d'un procédé à boues activées, alimenté séquentiellement et adapté au traitement d'eaux usées fortement chargées." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL084N.
Full textAbstract:
De nombreuses études ont montré qu'une bonne épuration de la pollution organique dissoute nécessite, pour éviter le développement de bactéries filamenteuses, la mise en œuvre de plusieurs réacteurs parfaitement agités en série dont le nombre augmente avec la charge polluante. Néanmoins, dans le cas de l'épuration d'eaux fortement chargées (concentration en DCO>1,5 kg. M³), la concentration en substrat risque d'être trop élevée dans les bassins de tète et de créer des dommages irréversibles pour la biomasse, notamment par des phénomènes de toxicité et d'inhibition. L’objectif du présent travail est de montrer l'inutilité de cet étagement du réacteur des lors qu'il est alimenté de manière séquentielle avec maintien d'une oxygénation permanente. Les essais sont menés sur un pilote constitué d'un réacteur parfaitement agité et d'un décanteur. L’alimentation est réalisée en créneaux avec un substrat à base de viandox, de sucre et d'éthanol tandis que l'aération et le recyclage des boues sont maintenus en permanence. L’étude montre que si la durée du cycle d'alimentation est adaptée, la mise en place d'une alimentation séquentielle, permet de maitriser la décantabilité des boues et de bien épurer un effluent fortement chargé. La caractérisation de cycles d'alimentation de périodes différentes met en évidence la formation et le relargage de produits microbiens. Le modèle établi, qui prend en compte ces phénomènes, est un bon outil de travail pour prévoir l'influence de la durée des cycles d'alimentation sur la qualité de l'épuration
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Ricq, Natacha (1974. "Oxydation hydrothermale de boues activées : étude du mécanisme sur un composé modèle : la cellulose." Aix-Marseille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000AIX11042.
Full textAbstract:
Le procede d'oxydation hydrothermale (oht) consiste a mineraliser la matiere organique en presence d'eau et d'un oxydant, a haute pression et haute temperature, et il a pour principal avantage de produire des effluents gazeux propres et des effluents liquides biodegradables. Cette technologie represente une alternative interessante a l'incineration et au traitement biologique pour des dechets dilues ou toxiques, et s'adapte particulierement au traitement des boues de stations d'epuration urbaines. Ce travail a donc consiste dans un premier temps a optimiser le rendement de degradation sur une boue secondaire biologique. Dans un deuxieme temps, une etude a ete menee sur les sous-produits de degradation et sur le mecanisme reactionnel a partir d'un compose modele : la cellulose. Un plan simplex a quatre parametres (temperature, pression d'air injecte, temps de sejour et concentration en dco) a permis d'optimiser le rendement de degradation d'une boue activee et a donne d'excellents resultats. Le rendement maximal obtenu sur le cot est superieur a 80% et la caracterisation des effluents liquide et solide obtenus apres traitement prouve l'efficacite du procede. Concernant la degradation de la cellulose, ce travail a montre sa validite en tant que compose modele representatif de la boue activee. Les resultats confirment l'interet de travailler a la temperature optimale de 330\c. Deux sous-produits majoritaires ont ete identifies a cette temperature et avant l'injection d'oxydant : les acides 4-oxo pentanoique et 3-oxo butanoique. Au niveau du mecanisme, les radicaux ho o participent a la phase d'initiation de la degradation thermique de la cellulose, et de son oxydation hydrothermale. Le peroxyde d'hydrogene intervient dans la
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Vaxelaire, Stéphane. "Action d'un traitement ultrasonore basse fréquence sur la qualité et la production de boues activées." Chambéry, 2005. http://www.theses.fr/2005CHAMS023.
Full textAbstract:
La réduction de la production de boues en excès d'une station d'épuration est un des enjeux majeurs du 21ème siècle; le coût de leur traitement pouvant atteindre 60 % du coût d'exploitation d'une station d'épuration. Les ultrasons basse fréquence, par leur action mécanique sur les flocs, sont une voie de traitement potentielle pour diminuer ce flux. Les essais de traitement aux ultrasons sont réalisés sur un pilote de laboratoire composé de 2 micro-stations d'épuration à boues activées (faible charge) fonctionnant en parallèle. Le traitement ultrasonore basse fréquence (sonotrode 20 kHz SODEVA) est intégré au circuit de recyclage des boues d'une des 2 stations et permet de traiter une fraction du débit de recyclage des boues. Les essais de traitement réalisés sur le pilote ont permis de réduire la production de boues de 30 %. Parallèlement, la minéralisation de la boue sur la ligne recevant le traitement est accrue; la fraction de matière volatile est réduite de 75 % à 60 %. De plus, aucune dégradation de la qualité du surnageant n'est observée. La matière organique ainsi crée, a donc été oxydée dans le pilote. Par ailleurs une réduction du diamètre des flocs est observée ainsi que la solubilisation d'une partie des composés emprisonnés dans les flocs. Plusieurs hypothèses sur les effets du traitement ont été émises - Le traitement solubilise une partie de la matière organique - Le traitement modifie les caractéristiques physiques de la boue. La modélisation a ensuite permis de vérifier les hypothèses et d'établir que la seconde hypothèse est plus réaliste, contrairement à la première qui ne peut expliquer à elle seule la réduction de production de boues. Cependant un certain nombre d'autres hypothèses sur l'effet du traitement ultrasonore ne peuvent actuellement être écartées. Il est donc nécessaire de poursuivre l'étude. De plus, les résultats prometteurs permettent d'envisager des essais à une échelle semi-industrielle afin d'optimiser le système<br>Reduction of excess sludge production is one of the major stakes of the 21st century; excess sludge treatment accounting up to 60 % of total cost of wastewater treatment. Low frequencies ultrasounds, by there mechanical actions on flocs, are a potential way of treatment for reduces this sludge flow. The treatment tests have been performed on a lab-scale pilot made of two parallel activated sludge systems. Low frequencies ultrasonic treatment (20 kHz sonotrode, SODEVA) is placed at level of the recycling of sludge of one of the two activated sludge systems and it is possible to treat only a fraction of recycling flow. Treatment tests realized on lab-scale pilot allowed reducing sludge production of 30 %, with an increase of sludge mineralization on the treated line; the fraction of volatile solids is reduce from 75 % to 60 %. Moreover no degradation of the quality of effluent is observed. The organic matter created, have been oxidized in the pilot. In addition a decrease of flocs' diameter is observed, just as it make soluble a parts of compounds captive in flocs. Many hypotheses can be done on the effects of ultrasonic treatment -The treatment make soluble a parts of organic matter, as consequence to recycling a parts of sludge into substrates, the conversion yield of substrates into sludge isn't of 100 %, so there is a reduction of sludge production -The treatment change the physicals characteristics of sludge by a mechanical effect : flocs size is reduce, so exchange surface is increased and sludge activity supported. Now modelling allows checking hypotheses and establishes that the second hypothesis is more realistic, unlike to the first, which cannot only explain sludge production reduction. However many other hypotheses on the ultrasonic treatment effects cannot currently be isolated. So it is necessary to continue study. Moreover, the promising results make it possible to plan tests on a semi-industrial scale pilot in order to optimise the system
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Paris, David. "Étude microbiologique des boues activées d'un site papetier et biodégradabilité des résidus organiques des eaux épurées." Lille 1, 1999. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1999/50376-1999-37.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail concerne une étude essentiellement microbiologique, afin de préciser les possibilités d'optimisation de l'épuration biologique des effluents d'une papeterie produisant des pâtes thermomécaniques blanchies au peroxyde d'hydrogène en milieu alcalin. L'analyse des boues activées, assurant l'épuration secondaire des effluents, révèle la présence de quatre populations dominantes dont l'une est majoritaire. Cette population principale a été suivie pendant 26 mois grâce à des échantillonnages bimestriels. Il s'agit de bactéries à Gram positif appartenant au genre Arthrobacter (L-lysine détectée dans le peptidoglycanne de la paroi, et un G+C de 72%). L'utilisation de sondes oligonucléotidiques a permis en outre de confirmer cette identification. La présence de ces Arthrobacter sp. Dans un système d'épuration n'est pas classique, d'autant plus que ces germes sont dépourvus d'activités cellulolytiques, amylolytiques et ligninolytiques. Leur rôle principal serait plutôt d'ordre architectural : en stabilisant la structure du biofloc, ils assureraient le maintien d'une activité continue et régulière dans les bassins d'épuration. La composition de la matière organique résiduelle, réfractaire au système d'épuration secondaire, a été déterminée à partir de lyophilisats. Elle se répartit en deux gammes de poids moléculaire ayant des valeurs proches de 1500 et de 15000 Da. L'analyse chimique et les spectres RMN du 13C de chacune d'elles ont révélé une structure complexe semblable aux polysaccharides de type hémicellulose. La biodégradation de ces composés réfractaires a été obtenue par l'utilisation de certaines cultures fongiques qui induisent une décoloration et une diminution des poids moléculaires. Les mécanismes enzymatiques mis en jeu par Trametes versicolor, qui a été plus particulièrement utilisé, semblent correspondre à des activités peroxydasiques manganèse indépendantes. Ces enzymes, immobilisées sur un support, pourraient probablement réduire la charge organique des effluents avant leur retour dans le milieu originel.
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Guellil, Abdelkader. "Transfert de matière organique entre phase aqueuse et agrégats biologiques au cours du traitement des eaux usées urbaines par boues activées." Nancy 1, 1999. http://www.theses.fr/1999NAN12010.
Full textAbstract:
L'épuration des eaux usées urbaines par le procédé à boues activées est régie par un ensemble complexe de réactions physico-chimiques et biologiques. L'hétérogénéité du mélange organique, tant de l'eau usée que de la boue activée, complique l'identification et la modélisation de ces mécanismes, et de fait rend difficile la compréhension de certains dysfonctionnements du procédé. Le but de ce travail était de mettre en évidence d'une part les transferts de matière organique mesurée en DCO (demande chimique en oxygène) entre la phase aqueuse et les agrégats biologiques et d'autre part le devenir de cette matière. [. . . ]<br>Wastewater treatment by activated sludge process involves both biological degradation and physico-chemical mechanisms. The aim of this work was to study exchanges of organic matter occuring between wastewater phase and bacterial aggregates to better understand sorne cases of process dysfunction. [. . . ]
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Pomies, Maxime. "Etude et modélisation dynamique de l’élimination de micropolluants prioritaires et émergents au sein du procédé à boues activées." Thesis, Montpellier 1, 2013. http://www.theses.fr/2013MON13515/document.
Full textAbstract:
Les rejets de station d'épuration (STEP) sont considérés comme un vecteur majeur d'entrée des micropolluants dans les milieux aquatiques. Certains micropolluants, fortement présents dans les eaux à traiter ou trop faiblement éliminés par les filières de traitement, sont ainsi retrouvés dans les eaux usées traitées à des concentrations pouvant atteindre plusieurs centaines de ng/L. Ce travail de recherche vise à identifier et simuler les processus d'élimination de micropolluants au sein du procédé à boues activées en aération prolongée, procédé le plus couramment utilisé en France. Nous nous sommes intéressés à 53 micropolluants, dont l'élimination de la file eau par le procédé à boues activées n'est que partielle (rendement compris entre 30 et 70 % selon AMPERES). Cinq familles de substances aux propriétés physico-chimiques différentes ont ainsi été étudiées : 11 métaux, 14 composés pharmaceutiques, 19 hydrocarbures aromatiques polycycliques, 5 alkylphénols, 4 pesticides. L'objectif de la démarche expérimentale proposée a consisté à identifier et caractériser les principaux mécanismes d'élimination. Ces mécanismes ont été étudiés à deux échelles d'observation, échelle industrielle (STEP vraie grandeur) et une échelle pilote. Le suivi d'un procédé boues à activées au sein d'une STEP (2900 EH) a permis de réaliser 8 bilans matières (file eau et file globale) répartis sur une année. Nous avons ainsi mesuré les variations de concentrations des micropolluants ciblés dans les eaux usées brutes, les eaux usées traitées et les boues, ainsi que les variations de performances d'élimination suivant les conditions de fonctionnement de la STEP (température, durée de présence d'oxygène, taux de MES). Les essais à l'échelle pilote en réacteur fermé ont permis de déterminer les coefficients de sorption et les constantes cinétiques de biodégradation de ces micropolluants en conditions contrôlées. La biodégradation de ces micropolluants a été évaluée pour différentes conditions opératoires relatives aux conditions rédox (aérobie et anoxie) et à différentes conditions de substrat (absence de substrat biodégradable, présence de substrat biodégradable carboné et azoté, présence de substrat azoté seulement). Un modèle dynamique calé est proposé, décrivant le comportement des micropolluants dans les phases dissoute et particulaire. Le paramétrage est obtenu à partir des données expérimentales, à savoir les coefficients de sorption et de biodégradation déterminés en réacteur fermé et des performances d'élimination mesurées pour la STEP<br>Discharges from wastewater treatment plants (WWTP) are considered as a major input of micropollutants in the aquatic environment. Some micropollutants are found in treated wastewater at concentrations of several hundred ng/L, due to their high concentration in the raw wastewater or to their low removal by WWTP. This work proposes to model the fate of micropollutants in the activated sludge with extended aeration process, most commonly used in France. We investigated 53 micropollutants, particularly those partially removed from the water line by activated sludge process (between 30 and 70% according to the AMPERES project). Five families of substances with different physicochemical properties were studied: 11 metals, 14 pharmaceutical compounds, 19 polycyclic aromatic hydrocarbons, 5 alkylphenols and 4 pesticides. The objective of the experimental strategy is to characterize the two main removal mechanisms: sorption and biodegradation. It combines a study of a process at WWTP scale and tests at laboratory scale. We have monitored an activated sludge process to achieve eight mass balances (water line and global line) for a year. We have characterized variations of concentration in raw wastewater, treated wastewater and sludge as well as variations in removal efficiency depending on operating conditions. Laboratory scale tests were used to determine sorption coefficients and kinetic biodegradation constants of micropollutants in monitored conditions. We evaluated biodegradation kinetics in different redox conditions (aerobic and anoxic) and different substrate conditions (absence of biodegradable substrate, presence of biodegradable substrate carbon and nitrogen, presence of substrate nitrogen only). The model describing the fate of dissolved and particulate phases is calibrated from sorption and biodegradation constants and removal efficiencies observed for the activated sludge process at WWTP scale
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Rio, Sébastien. "Production de materiaux carbonés poreux à base de boue activée issue de station d'épuration : application en épuration d'effluents industriels." Nantes, 2004. http://www.theses.fr/2004NANT2052.
Full textAbstract:
L'étude présentée porte sur la fabrication de matériaux carbonés poreux par valorisation d'un déchet industriel, les boues de station d'épuration. Les applications envisagées pour l'adsorbant produit s'inscrivent dans le domaine de l'épuration des effluents industriels. Dans un premier temps, les boues biologiques utilisées, issues de la station d'épuration de Nantes-Tougas, sont caractérisées exhaustivement. Représentatives des boues de stations d'épuration française, elles présentent une faible surface spécifique (~ 3 m2 g-1) et sont macroporeuses à plus de 97 %. De surface basique, elles possèdent une teneur en carbone élevée (40 % mass. ) qui en font un précurseur intéressant pour la fabrication de matériau carboné poreux. Dans un second temps, deux voies d'activation sont étudiées en parallèle et optimisées par la méthodologie des plans d'expériences : 1- une voie d'activation " chimique ", par imprégnation dans H2SO4 3 M pendant 6 h, suivie d'une activation à l'azote pendant 2 h à 700 ʿC ; 2- une voie d'activation " physique " consistant en une carbonisation sous N2 à 600ʿC pendant 1 h, suivie d'une oxydation par le dioxyde de carbone (900ʿC, 0,5 h, 2,5 L. Min-1) ou la vapeur d'eau (800ʿC, 1,5 h, 2,5 L. Min-1). Dans les deux cas, les procédés d'activation permettent de développer la porosité des adsorbants pour atteindre des surfaces spécifiques comprises entre 270 et 350 m2 g-1, soit 500 à 700 m2 g-1 de carbone en tenant compte du taux de cendres élevé des matériaux produits (50 % mass. ). Leur distribution poreuse est constituée à la fois de micro et de mésopores, à hauteur de 45 et 55 % vol. Respectivement. Enfin, les propriétés de traitement des matériaux produits sont déterminées par rapport à différents polluants représentatifs de pollutions industrielles et comparées à celles de charbons actifs (CA) commerciaux. Leurs propriétés d'adsorption par rapport aux micropolluants organiques sont proportionnelles à la microporosité développée, comprises entre 90 et 150 mg. G-1 pour des COV en phase gaz et le phénol en phase aqueuse. De plus, la mésoporosité de ces matériaux leur confère d'intéressantes propriétés d'élimination de macromolécules telles que les colorants (Qe = 175 - 200 mg. G1). Enfin, les fonctions de surface et les ions Ca2+ contenus dans le matériau précurseur permettent d'obtenir des capacités d'adsorption des ions métalliques de l'ordre de 140 mg g-1, équivalentes à celles obtenues sur des CA commerciaux<br>This study is devoted to the adsorption processes involving new materials : carbonaceous porous sorbents from sewage sludge. Firstly, physico-chemical characterization of biological sludge and limed sludge collected at municipal wastewater treatment plant of Nantes-Tougas is carried out. Sludges develop very low specific surface area (~ 3 m2 g-1) and their structure is macroporous (97 % vol. ). Their surface is basic in nature. And, their high carbon content (40 % mass. ) confirm that sewage sludge constitute an adapted precursor for carbonaceous porous sorbent preparation. Then, two activation methods are studied and optimized using experimental design methodology: 1- a " chemical " activation process, by impregnation in 3 M H2SO4 aqueous solution during 6 h, followed by an activation under nitrogen atmosphere for 2 h at 700 ʿC ; 2- a " physical " activation process consisting in a carbonization step under nitrogen atmosphere at 600 ʿC for 1 h, followed by an oxidation using carbon dioxide (900ʿC, 0,5 h, 2,5 L min-1) or steam (800ʿC, 1,5 h, 2,5 L. Min-1). These activation process allow specific surface area of carbonaceous sorbents to be developed between 270 et 350 m2 g-1, corresponding to 500 to 700 m2 g-1 of carbon taking into account high ash content of resulting materials. Their porous structure is composed of both micro- and mesopores. Finally, The adsorptive properties of the sorbents made from sludge are estimated with regard of various pollutants representative of industrial pollution and compared with commercial activated carbon one. The adsorption capacities of organic micropollutants are proportional to their microporosity, between 90 and 150 mg. G-1 for VOC in gas phase and phenol in aqueous solution. Then, The important mesoporosity of the materials leads to interesting properties for macromolecules removal, like dyes (Qe = 175 - 200 mg. G1). Their surface functional groups and Ca2+ ions within the materials allow high metallic ions adsorption capacities of 140 mg g-1 to be obtained which are equivalent to those obtained with commercial activated carbon
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Lambert, Sidonie. "Etude structurale des agrégats bactériens : conséquence sur l'activité biologique et la décantation." Aix-Marseille 3, 2000. http://www.theses.fr/2000AIX30074.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objectif de mieux comprendre et de mesurer la structure des agrégats bactériens présents dans les boues activées au cours des procédés d'assainissement biologique des eaux urbaines. Afin de mener à bien l'étude structurale des agrégats bactériens, il a fallu développer de façon théorique et expérimentale un outil de mesure structurale in situ. On a ainsi mis au point une nouvelle méthode de mesure expérimentale de la structure des agrégats fractals par diffusion de la lumière. Cette méthode permet en outre de calculer la distribution granulométrique des systèmes agrégés en tenant compte de leur géométrie fractale. Une campagne de mesure réalisée sur 10 stations d'épuration différentes a permis de déterminer les caractéristiques structurales (dimensions fractales comprises entre 2. 09 et 2. 33) et granulométriques des flocs bactériens issus du procédé d'assainissement biologique. Il est établi que les boues activées sont constituées de flocs bactériens de grandes tailles (100-3000um). La décantation des flocs bactériens est d'autant meilleure que les agrégats formés au cour des procédés sont grands, monodisperses en taille et compacts. Le Fer joue un rôle important dans la décantation des flocs. Le Calcium et le Magnésium forment des ponts cationiques au sein de la matrice de polymères exocellulaires sans pour autant influer sur la structure des flocs. Afin d'optimiser la décantation et l'activité biologique de ces agrégats, on étudie la floculation d'Escherichia coli et d'eaux brutes décantées par des polymères cationiques synthétiques. On montre que la floculation est très efficace. Les propriétés de dégradation du substrat sont totalement conservées alors que la quantité de biomasse est réduite d'au plus 30% en utilisant des polymères de forte cationicité. Il apparaît donc que la floculation ait donné naissance à des agrégats possédant moins de zones biologiquement inactives. La cinétique de floculation est très rapide et donne naissance à une population d'agrégats assez monodisperses vers les grandes tailles (supérieures à 100 um). Cependant la modélisation des flocs de boues activées par les agrégats issus de la floculation contrôlée d'eaux brutes décantées ne donne pas toujours entière satisfaction. Cette inadéquation met en évidence l'importance de l'impact des conditions d'exploitation du procédé sur la floculation<br>This work aims at understanding and measuring the bacterial aggregates structure formed during the activated sludge process of domestic wastewater treatment. In order to be able to complete this study, a new theoretical and experimental tools has been developed to extract structural information form aggregated systems. We set up a new method to measure the fractal dimension of aggregates using light scattering techniques. This new method allows as well to determine accurately the granulometric distribution considering fractal geometry of bacterial flocs. 10 activated sludge samples have been studied. We determined their structural (fractals dimensions arise between 2. 09 and 2. 33) and granulometric (large size between 100 and 3000um) characteristics. The floes settling is improved considering large, monodisperse and compact flocs. Iron plays a key role in the flocs settling ability. Calcium and Magnesium form cafcionic bridges in the exopolymers matrix. To optimize settling and biological activity, we study the flocculation of Escherichia coli and decanted raw water by cationic synthetic polymers. We point out the flocculation is very efficient. The biological activity of aggregated systems is identical although the biomass is reduced until 30% using the highly cationic polymers. The flocculation gives rise to aggregates with a reduced number of biological inactive zones. The kinetic flocculation is very fast and gives birtli to monodisperse and large (more than 100 um aggregates. However the modeling of activated sludge flocs by synthetic aggregates issued from the controlled flocculation of decanted raw water is not always satisfying. The discrepancy points out the huge impact of the process condition on the flocculation step in wastewater treatment plant
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Gaval, Gilberte. "Influence des carences en oxygène sur la prolifération des bactéries filamenteuses en boues activées." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112269.
Full textAbstract:
Le foisonnement filamenteux affecte 25% des stations françaises à boues activées. Il se traduit par un développement massif de bactéries filamenteuses et peut avoir des conséquences néfastes sur les milieux récepteurs. Dans une première partie, l'influence des carences en oxygène sur la prolifération des bactéries filamenteuses a été étudiée sur pilotes. Une seule période de carence en oxygène n'induit que des développements faibles des filaments S. Natans, Thiothrix sp, type 021N, H. Hydrossis et N. Limicola-like. La combinaison des carences en oxygène avec des facteurs comme les à-coups de charge ou les carences en azote aboutit dans certains cas aux foisonnements des filaments S. Natans,H. Hydrossis ou N. Limicola-like. L'accumulation des périodes de stress semble être déterminante dans l'apparition d'un foisonnement. En effet, l'application répétée de stress identiques induit au cours du temps une amplification de la réponse des bactéries filamenteuses. Cette dernière est fonction de l'intensité, de la fréquence et du nombre de stress appliqués. .<br>Twenty five percent of french suffer from activated sludge bulking. It induces an excessive growth of filamentous bacteria and can cause severe damages to the environment. In a first part, the influence of oxygen deficiencies on filamentous bacteria proliferation has been studied in wastewater treatment pilots plants. A sole period of oxygen deficiency only induces weak growth of filaments such as S. Natans, Thiothrix sp, Eikelboom type 021N or N. Limicola-like microorganisms. Accumulate stress periods seems to have a great impact on the filamentous bacteria proliferation. Repetition of identical stresses causes an amplification of filamentous bacteria response. The latter depends on stresses intensity, stresses application frequency and stresses number. Accumulate oxygen deficiencies led to the bulking of S. Natans and important developments of Thiothrix sp and Eikelboom type 021N. The second part deals with morphological transition of the bacterium Sphaerotilus. .
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Sabil, Nadia. "Activités enzymatiques dans des boues résiduaires anaérobies. Interactions hydrolases-additifs minéraux." Montpellier 1, 1991. http://www.theses.fr/1991MON13519.
Full text
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Bassompierre, Cindy. "Procédé à boues activées pour le traitement d'effluents papetiers : de la conception d'un pilote à la validation de modèles." Phd thesis, Grenoble INPG, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00130907.
Full textAbstract:
Le suivi des procédés à boues activées est délicat du fait de leur dynamique lente, de la complexité de leur comportement mais surtout du manque d'information sur leur état. Ce constat est d'autant plus vrai pour les procédés de traitement des effluents papetiers étant donné le peu de moyens disponibles pour leur instrumentation alors que la variabilité des effluents est beaucoup moins prévisible que sur les eaux urbaines. Les opérateurs humains sont en attente d'outils efficaces les aidant dans leur prise de décision afin d'améliorer la qualité du traitement. Nous avons donc défini une démarche en quatre étapes pour le développement d'un outil d'aide à la décision : modélisation, estimation, anticipation dynamique, proposition d'action. Les bases de cet outil ont été développées dans ce travail : un modèle papetier a été validé sur des données expérimentales papetières. Afin de s'affranchir des spécificités et des contraintes liées aux procédés industriels, un pilote modulable, semi-industriel et supervisé a été mis en place pour mener à bien différentes études expérimentales. La modélisation a été effectuée par réduction du modèle biologique ASM1 grâce au choix du schéma réactionnel. Il a été montré qu'il est nécessaire de développer un modèle spécifique aux effluents papetiers. La validation du modèle papetier a été menée à bien sur les données obtenues sur le pilote, celui-ci étant alimenté par un effluent papetier réel. Ces résultats étant tout à fait satisfaisant, le modèle peut donc être intégré aux autres étapes de l'outil d'aide à la décision, permettant alors une réelle maîtrise de la qualité des eaux issues du traitement biologique par boues activées d'effluents papetiers.
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Bassompierre, Cindy. "Procédé à boues activées pour le traitement d'effluents papetiers : de la conception d'un pilote à la validation de modèles." Phd thesis, Grenoble INPG, 2007. http://www.theses.fr/2007INPG0011.
Full textAbstract:
Le suivi des procédés à boues activées est délicat du fait de leur dynamique lente, de la complexité de leur comportement mais surtout du manque d'information sur leur état. Ce constat est d'autant plus vrai pour les procédés de traitement des effluents papetiers étant donné le peu de moyens disponibles pour leur instrumentation alors que la variabilité des effluents est beaucoup moins prévisible que sur les eaux urbaines. Les opérateurs humains sont en attente d'outils efficaces les aidant dans leur prise de décision afin d'améliorer la qualité du traitement. Nous avons donc défini une démarche en quatre étapes pour le développement d'un outil d'aider à la décision : modélisation, estimation, anticipation dynamique, proposition d'action. Les bases de cet outil ont été développées dans ce travail : un modèle papetier a été validé sur des données expérimentales papetières. Afin de s'affranchir des spécificités et des contraintes liées aux procédés industriels, un pilote modulable, semi-industriel et supervisé a été mis en place pour mener à bien différentes études expérimentales. La modélisation a été effectuée par réduction du modèle biologique ASM1 grâce au choix du schéma réactionnel. Il a été montré qu'il est nécessaire de développer un modèle spécifique aux effluents papetiers. La validation du modèle papetier a été menée à bien sur les données obtenues sur le pilote, celui-ci étant alimenté par un effluent papetier réel. Ces résultats étant tout à fait satisfaisant, le modèle peut donc être intégré aux autres étapes de l'outil d'aide à la décision, permettant alors une réelle maîtrise de la qualité des eaux issues du traitement biologiques par boues activées d'effluents papetiers<br>Activated sludge processes monitoringis difficult to manage altogether because of their slow dynamics, their complex behavior but especially because of the lack of available information regarding the process state. This assessment is even more real for papermill effluents, because of the few means available for instrumentation. Human operators need efficient tools to assist them for taking decisions to enhance treatment quality. A four steps approach is therefore proposed to develop a relevant tool for decision aid: modelling, estimation, behavior prediction, and action proposal. Bases of this tool have been developed in this work: a paper mill model has been validated on experimental data obtained with industrial papermill effluent. In order to avoid specificities and constraints linked toindustrial processes, a modular, semi-industrial scale and supervised pilot plant has been carried out in order to perform a large range of experimental studies. Model design has been realised by reduction of the ASM1 biological moedel, thaks to the choice of the reaction scheme. The need of disposing of a specific papermill model has been pointed out. Validation of the papermill model has been carried out on data collected from the pilot plant, fed with a real papermill wastewater. As the results are really satisfying, the model can be now included in the other steps of the decision aid tool, leading to an actual control of the quality of the treater water issued from the activated sludge biological treatment process with papermill effluent
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Semrany, Samer. "Bioaugmentation fongique des boues activées : élimination de la carbamazépine persistante dans l’eau." Thesis, Rennes 1, 2014. http://www.theses.fr/2014REN1S184/document.
Full textAbstract:
Les résidus pharmaceutiques sont considérés comme un problème écologique émergent, à cause de leur présence et leur accumulation continue dans l’environnement. Même à des faibles concentrations, ces substances sont susceptibles de menacer l’ensemble des organismes vivants. Il est donc, urgent de développer les moyens techniques permettant leur élimination. Dans ce cadre s’inscrit le travail de cette thèse, il a pour objectif de traiter la carbamazépine, un antiépileptique largement détecté dans le milieu aquatique. Une première étude a été menée sur la biodégradation de la carbamazépine par des boues activées par biostimulation avec différentes sources de carbone conventionnelles. Une optimisation des différents paramètres opératoires a été également effectuée. En outre, une seconde étude a porté sur la biodégradation de la molécule cible par une souche fongique, et ce travail a été achevé par une troisième étude de synthèse mettant en place la technique de bioaugmentation fongique des boues activées afin d’améliorer la performance du traitement<br>Pharmaceutical residues are considered an emerging environmental problem because of their presence and their continuous accumulation in the environment. Even at low concentrations, these substances may threaten all living organisms. It is therefore urgent to develop the technical means to eliminate them. In this framework is the work of this thesis, it intended to treat carbamazepine, an antiepileptic drug widely detected in the aquatic environment. A first study was conducted on the biodegradation of carbamazepine by activated sludge by biostimulation with various sources of conventional carbon. An optimization of the various operating parameters was also performed. In addition, a second study examined the biodegradation of the target molecule by a fungal strain, and this work was completed by a third synthesis study establishing technical fungal bioaugmentation of activated sludge to improve performance treatment
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Simao-Beaunoir, Anne-Marie. "Bioaugmentations de boues activées, cultivées en réacteur alimenté séquentiellement par un effluent charge en métaux, avec différentes souches bactériennes métallo-résistantes." Metz, 1998. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1998/Simao_Beaunoir.Anne_Marie.SMZ9840.pdf.
Full textAbstract:
Ce document propose une analyse bibliographique sur la bioaugmentation des boues activées et présente les résultats d'expériences portant sur un cas particulier de bioaugmentation. L'objectif était d'évaluer l'effet de l'ajout de bactéries métallo-résistantes dans des boues intoxiquées par des métaux, sur la continuité de l'épuration des eaux usées. Le système expérimental a consisté en des cultures en batch sequence (cycle de 24h) d'échantillons de boues de stations d'épuration d'eaux usées urbaines mixtes ou rurales. Ce système conduit, après un cycle, a une baisse de la DCO de l'effluent synthétique de 94%. Suite à l'ajout de métaux dans l'effluent (Ni, Cd, Co, Zn et Cu à 3 mg/l - Ni à 3 mg/l - Ni à 60 mg/l), les réacteurs de boues ont présenté une augmentation de la DCO résiduelle (DCOR) et une baisse de la vitesse d'épuration de l'effluent. Nous avons tenté d'atténuer, voire d'éviter, ces perturbations en introduisant dans la boue, dès le début de l'apport métallique, des bactéries métallo-résistantes : soit la souche naturelle A. Eutrophus ch34 soit une souche génétiquement recombinée ae958(ptv1, r388) ou E. Coli s17/1(ptv1). Lors du premier essai avec ch34, la bioaugmentation a augmenté la vitesse d'épuration et a baissé la DCOR des réacteurs intoxiqués. Par contre, lors des 2 essais suivants avec ch34 et lors de l'essai réalisé avec ae958(ptv1, r388) aucune amélioration n'a été mise en évidence, malgré le maintien des souches. De même, l'ajout de s17/1(ptv1) n'a pas eu d'effet bénéfique. Dans ce dernier cas, le résultat peut s'expliquer par la disparition rapide de la souche au sein des boues et par l'absence de transconjugants de pTV1. L'ensemble des essais a montré de plus que les boues ont pu s'acclimater à la présence des métaux. Cette acclimatation, accompagnée d'une augmentation du nombre de bactéries indigènes métallo-résistantes, a permis la récupération partielle ou totale de la capacité épuratrice des réacteurs.
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Baldijão, Pereira Lucia Beatriz. "Modélisation et simulation d'une station d'épuration des eaux usées urbaines par boues activées." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL087N.
Full textAbstract:
Les stations d'épurations des eaux usées urbaines sont des systèmes dynamiques soumis à des variations importantes et non contrôlées de débit, de concentration et de composition des effluents qui les traversent. Les modèles mathématiques sont essentiels pour décrire, prédire et contrôler les variations de fonctionnement de ce procédé. L’objectif du présent travail est de réaliser un logiciel permettant une application pratique de cette modélisation. La modélisation s'appuie sur des mesures effectuées sur la station d'épuration de boues activées de Nancy-Maxéville qui ont mis en évidence le fort couplage entre des phénomènes hydrauliques, biologiques et physico-chimiques. La cinétique biologique du bassin d'aération est modélisée à partir du modèle n° 1 de l'IAWPRC, qui prendra en compte les interactions entre la pollution carbonée et la pollution azotée (nitrification et dénitrification). L’approche de type génie chimique est utilisé pour la modélisation hydrodynamique des principaux ouvrages de la station (décanteur primaire, bassin d'aération, décanteur secondaire) à partir d'opérations de traçage réalisés in situ. Les décanteurs sont modélisés par un modèle hydrodynamique du type couche-couronne afin de représenter le comportement bidimensionnel de l'écoulement
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Akunna, Joseph Chukwuemeka. "Dépollution azotée des effluents méthanisés." Paris 12, 1993. http://www.theses.fr/1993PA120030.
Full textAbstract:
L'aptitude a denitrifier des boues methanogenes strictement anaerobies a d'abord ete examinee en utilisant des reacteurs anaerobies infiniment melanges, alimentes par un effluent contenant un compose carbone synthetique fermentescible (le glucose). Aux rapports dco/n-nox eleves, l'ammonification etait la voie principale de reduction des nitrates et nitrites. Lorsque ce rapport diminuait, l'ammonification diminuait au profit de la denitrification. Des experiences conduites en batch ont revele que l'ammonification ne se produisait que lors de la fermentation de substrats carbones tels que le glucose et le glycerol. En presence de substrats non fermentescibles tels que les acides acetique et lactique, aucune ammonification n'a ete mise en evidence, la denitrification etant la reaction principale observee. Un schema des intercations microbiennes et de l'utilisation des molecules carbonees dans un systeme integre de methanisation/reduction du n-nox a ete propose. La presence de nitrates ou de nitrites favorise la fermentation du glucose et du glycerol en acide acetique, leur fermentation en acide propionique etant inhibee. La presence de nitrates ou de nitrites inhibe la production de methane. Ces inhibitions sont reversibles. L'inhibition des bacteries productrices de methane parait etre liee a une action inhibitrice directe des nitrates plutot qu'a l'elevation du potentiel d'oxydoreduction. L'utilisation d'un filtre anaerobie a flux ascendant a permis d'ameliorer les taux de denitrification et de reduire considerablement l'effet inhibiteur des nitrates et nitrites sur les bacteries productrices de methane. La nitrification d'effluents methanises a egalement ete etudiee sur cultures fixees. Elle s'accompagne d'une oxydation de la dco residuelle. Enfin, la performance d'une serie des filtres anaerobie et aerobie a ete etudiee. Pour un taux de recyclage de 5, le rendement d'elimination de l'azote ammoniacal par nitrification puis denitrification etait de 72% et le rendement d'elimination de la dco superieur a 99%
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Anceno, Alfredo. "Dynamics and activity measurement of nitrogen converting bacteria underlying selected bioprocesses treating animal and municipal wastewater." Rennes 1, 2010. http://www.theses.fr/2010REN1S218.
Full textAbstract:
The work presented concerns the characterization of nitrifying and denitrifying microbial communities of a biological treatment process treating pig slurry in several operating configurations. First, possible biases associated with the use of molecular typing tools as 16SrDNA PCR-SSCP (Single Strand Conformation Polymorphism) were investigated in environmental matrices such as compost, pig manure, and soil. Then, the ammonium-oxidizing, nitrite-oxidizing and denitrifying bacteria present in the process were analyzed by PCR-SSCP of 16S rDNA, nosZ gene inventories, and / or quantification of nitrification (amoA, nxrB) and denitrification genes (napA, narG, nirS, nirK, norB, nosZ) by qPCR. These tools allowed following the start-up and operation of the treatment process in three configurations: (i) nitrogen removal reactor alone, (ii) nitrogen removal reactor coupled to the output of an anaerobic digester and bypass of a portion of the influent during the anoxic denitrification and finally, (iii) the same configuration as in (ii) with a sludge recirculation. Analysis of reactor operation, coupled with measurement of the biomass nitrifying activity by respirometry, and the characterization and quantification of microbial groups involved in the nitrogen cycle, shows the development of a nitritation-denitritation pathway in process configuration (iii) which is accompanied by the dominance of ammonium-oxidizing bacteria, reduction of nitrite-oxidizing, and a fluctuation of heterotrophic denitrifying bacteria<br>Les travaux présentés concernent la caractérisation des communautés microbiennes nitrifiantes et dénitrifiantes d'un procédé de traitement du lisier de porcs selon plusieurs configurations de fonctionnement. Tout d'abord, les biais liés à l'utilisation des outils de typage moléculaire des ADNr16S par PCR-SSCP (Single Strand Conformation Polymorphism) ont été investigués sur des matrices environnementales telles que le compost, le lisier de porcs et le sol. Ensuite, les bactéries ammonium-oxydantes, nitrite-oxydantes et dénitrifiantes du procédé ont été analysées par PCR-SSCP des ADNr16S, réalisation d'inventaires du gène nosZ, et/ou quantification des gènes de nitrification (amoA, nxrB) et dénitrification (napA, narG, nirS, nirK, norB, nosZ) par qPCR. Ces outils ont permis de suivre le démarrage puis le fonctionnement du procédé selon trois configurations de fonctionnement : (i) réacteur seul, (ii) réacteur couplé en sortie d'un digesteur anaérobie et dérivation d'une partie de l'influent lors de la phase anoxique de dénitrification, et (iii) même configuration que ci-avant avec une recirculation des boues. L'analyse du fonctionnement des réacteurs, couplée à la mesure de l'activité de nitrification de la biomasse par respirométrie et à la caractérisation et quantification des groupes microbiens impliqués dans la conversion de l'azote, montre la mise en place du processus de nitritation-dénitritation dans la configuration (iii) du procédé qui s'accompagne de la dominance des bactéries ammonium-oxydantes, de la diminution des nitrite-oxydantes, et d'une fluctuation des bactéries dénitrifiantes hétérotrophes
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Hauduc, Hélène. "Modèles biocinétiques de boues activées de type ASM : analyse théorique et fonctionnelle, vers un jeu de paramètres par défaut." Doctoral thesis, Université Laval, 2011. http://hdl.handle.net/20.500.11794/22384.
Full textAbstract:
La modélisation du fonctionnement des stations d'épuration est un outil largement utilisé notamment pour l'optimisation et la réhabilitation des ouvrages existants et le dimensionnement de nouvelles installations, par les ingénieurs et par les chercheurs. S'assurer d'une bonne qualité des modèles est donc primordial. Or, d'après les résultats d'une enquête internationale effectuée auprès de 96 utilisateurs potentiels de modèles, deux étapes dans l’utilisation des modèles sont considérées comme particulièrement délicates: le choix du modèle à utiliser parmi les modèles disponibles et l'étape de calage de ces modèles. Le travail présenté visait à fournir des éléments pour lever des obstacles à une utilisation plus généralisée des modèles biocinétiques à boues activées. Il a porté sur sept des modèles publiés : (1) ASM1, (2) ASM2d, (3) ASM3, (4) ASM3+BioP, (5) ASM2d+TUD, (6) Barker & Dold et (7) UCTPHO+. Dans un premier temps, une analyse des connaissances pratiques des modèles a été effectuée afin d'améliorer le transfert des connaissances en modélisation. Une base de données de jeux de paramètres a été créée à partir d'études publiées et d'un questionnaire adressé aux utilisateurs de modèles. Cette base de données a notamment permis d'établir des fourchettes de valeurs utilisées pour l'ASM1 et l'ASM2d. Puis, une analyse des connaissances théoriques ayant pour but d'aider les utilisateurs à mieux comprendre les sept modèles et à choisir le modèle adapté à leur projet a été réalisée. Les modèles étudiés ont d'abord été vérifiés et les erreurs de frappe et incohérences ont été corrigées. Les concepts de modélisation ont été comparés entre eux grâce à une nouvelle représentation graphique, et confrontés aux connaissances sur le fonctionnement biologique des boues activées afin de mettre en évidence les limites théoriques des modèles. En dernier lieu, une méthodologie a été développée pour l'obtention de jeux de paramètres par défaut qui pourraient être utilisés comme valeurs initiales lors du calage des modèles. Pour cela, une procédure de calage multi-jeux de données a été élaborée. Cela nécessite au préalable le développement d'une procédure de calage automatisée et l'utilisation d'un critère de qualité permettant de définir l'arrêt de la procédure de calage. Une analyse est effectuée sur les critères de qualité utilisés en sciences de l'environnement.<br>Mathematical modelling of activated sludge systems has become a widely accepted tool and is used in particular for optimization and upgrading of existing plants and for new facilities design, either by engineering and consulting companies, or university and research centers. Ensuring the adequate quality of modelling results is therefore essential. However, an international survey conducted among 96 potential users of activated sludge models (ASM) pointing to two main obstacles to the use of modelling: the selection of the model to use among the available models and the model calibration. The objective of this work was to provide elements to overcome these obstacles and to promote the wider use of biokinetic models for activated sludge systems. It focused on seven published models: (1) ASM1, (2) ASM2d, (3) ASM3, (4) ASM3+BioP, (5) ASM2d+TUD, (6) Barker & Dold and (7) UCTPHO+. First, an analysis of practical knowledge on the models was performed to improve the transfer of modelling knowledge. A database of practical modelling applications from published case studies and from the answers of a questionnaire sent to model users was created. This database enables to establish ranges of parameter values commonly used for the ASM1 and ASM2d. Then the theoretical knowledge on ASMs was analysed to help users to better understand the seven studied models and to select the model most appropriate to their project. The studied models were first verified and typing errors and inconsistencies have been corrected. The modelling concepts were compared to each other through a new graphical representation, and confronted with knowledge about the biology of activated sludge, in order to highlight the theoretical limits of each model. Finally, a methodology has been developed to obtain default parameter values that could be used as initial values for model calibration. To this end, an automated calibration procedure that allows calibration on multiple data sets was proposed. Then, the quality criteria used in environmental sciences have been synthesised. These criteria are required to determine the best set of parameters based on the goodness-of-fit of the model and to compare results from different models.
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Buzier, Rémy. "Évolution de la spéciation des métaux dans les eaux résiduaires urbaines lors du traitement par boues activées." Paris 12, 2005. https://athena.u-pec.fr/primo-explore/search?query=any,exact,990002521010204611&vid=upec.
Full textAbstract:
Dans le contexte de la directive cadre européenne sur l'eau, nous nous sommes intéressés aux métaux dans les rejets urbains pour le risque écotoxicologique qu'ils représentent envers les milieux aquatiques naturels. Ce risque écotoxicologique dépend de la forme chimique des métaux donc de leur spéciation, qui reste encore difficile à déterminer dans des milieux complexes comme les rejets urbains. Le travail proposé vise donc à évaluer la spéciation des métaux dans les eaux résiduaires urbaines (ERU) et son évolution jusqu'au rejet dans les milieux aquatiques, notamment sous l'effet des stations d'épuration (STEP). Dans cette optique, la technique de gradient de diffusion en couche mince (DGT) a été évaluée comme outil pour l'étude de la spéciation des métaux dans les ERU. Cet outil a ensuite été utilisé sur divers échantillons prélevés sur le terrain afin de mesurer la fraction labile des métaux et d'évaluer l'impact des traitements en STEP sur cette dernière. De plus, diverses expériences réalisées en laboratoire ont permit d'évaluer le rôle de la biodégradation de la matière organique sur la spéciation des métaux lors du traitement des ERU par boues activées. Nous avons ainsi, d'une part, validé la technique DGT pour l'étude des ERU et, d'autre part, réalisé une première caractérisation de la fraction labile des métaux ainsi mesurée. Le travail réalisé en laboratoire montre que la biodégradation de la matière organique ne permet que l'élimination des ligands les plus forts, les ligands faibles étant éliminés lors du traitement par boues activées probablement par des phénomènes d'adsorption ou de floculation. Enfin, la mesure sur les échantillons prélevés sur le terrain montre que les STEP ont un effet variable sur la fraction labile qui ne semble pas dépendre du type de traitement utilisé ou du temps de séjours dans l'ouvrage<br>In the European water framework directive context, we have studied metals in urban wastewaters for their potential threat to natural water bodies. The ecotoxicological effects of metals strongly depend on their speciation, which is still difficult to determine in complex media such as wastewaters. This work aims to assess metal speciation in urban wastewaters and its evolution until wastewater discharge into receiving waters, particularly during the wastewater treatment process. In this way, the diffusive gradient in thin film technique (DGT) has been evaluated as a metal speciation tool for wastewaters. Then, this tool has been used to measured labile metal in various wastewater samples collected in various wastewater treatment plants. In addition, different laboratory experiments have been performed to assess organic matter biodegradtion effect on metal speciation during activated sludge treatment. We have validated the DGT technique for the study of metal speciation in urban wastewaters and a first characterisation of labile metals measured by DGT has been made. The laboratory work showed that organic matter biodegradation removes only stronger ligands, weak ligands being removed during activated sludge process probably through adsorption or flocculation processes. Measurements performed on field samples showed that wastewater treatment plant effect on labile metal was variable and does not seem to depend on the treatment process or residence time within the system
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Lavallée, Bernard. "Modélisation de comportements transitoires de la biomasse dans les procédés de boues activées à l'aide d'un modèle métabolique." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26245/26245.pdf.
Full textAbstract:
Les modèles de boues activées ASM 1, 2 et 3 de l’International Water Association (IWA) sont acceptés comme la norme dans l’industrie du traitement des eaux usées. Toutefois, plusieurs auteurs ont remarqué que les constantes cinétiques de ces modèles dépendent du type de substrat, de la configuration du procédé et de l’âge des boues. Dans ces modèles, la répartition des flux de substrat entre la croissance et le stockage est une fonction empirique.Certains auteurs ont indiqué que les constantes cinétiques des modèles de boues activées peuvent être influencés par la régulation de la production d’enzymes.
Ainsi, un ingénieur cherchant à modifier un système spécifique ne peut prédire la réponse du système réel une fois les modifications apportées, ni choisir la bonne configuration ou les bonnes modifications avec le même ensemble de constantes cinétiques.
Il y a 60 ans, Monod (1949) a proposé d’appliquer l’équation de Michaelis-Menten décrivant la cinétique enzymatique à une culture de microorganismes. Afin de simplifier la relation mathématique proposée, Monod (1949) réduit la cellule entière en un seul enzyme génétiquement exprimé à une seule intensité. Toutefois, le métabolisme de la cellule est basé sur un grand nombre de réactions biochimiques.
Le chapitre 2 de ce travail revoit la littérature afin d’identifier les facteurs contrôlant le métabolisme de la cellule et la régulation de l’activité spécifique de la cellule. La revue de la littérature a été rédigée de façon à souligner les mécanismes de régulation qui induisent une variation du taux de croissance afin de les exprimer mathématiquement (dµ/dt). L’étude de ces mécanismes vise à modéliser la variation de l’activité spécifique. La revue est limitée aux organismes procaryotes hétérotrophes sous des conditions aérobies.
Dans la littérature, des modèles cybernétiques ont été proposés pour modéliser la croissance cellulaire et portent, entre autres, sur la régulation de la production d’enzymes, c’est-à-dire sur l’induction. L’objectif de ce travail est donc de présenter un modèle de boues activées qui imite l’induction enzymatique de la biomasse active dans le cadre des modèles de boues activées. Dans le modèle proposé au chapitre 3, les taux de réaction peuvent s’ajuster aux conditions environnementales et à l’historique cellulaire. Dans un premier temps, le modèle théorique a été calé sur les données trouvées dans la littérature. Les données colligées lors d’expériences transitoires à court et à long terme ont toutes été modélisées avec le même ensemble de constantes cinétiques, ce qui n’était pas possible avec les autres modèles. Le modèle proposé offre ainsi un regard plus réaliste de l’activité spécifique de la biomasse active sous des conditions d’opération du procédé hautement variables.
Dans un deuxième temps, un protocole expérimental est proposé pour évaluer l’état métabolique des microorganismes présents dans la boue activée, et évaluer la performance du modèle proposé. Le protocole a été conçu pour caractériser l’évolution de plusieurs composants intracellulaires au cours de comportements transitoires de la biomasse.
Au chapitre 5, le modèle théorique proposé au chapitre 3 a été adapté au protocole expérimental et calé sur les données expérimentales obtenues. Au cours des expériences effectuées, une réduction temporaire de l’activité métabolique a été observée après que la capacité de stockage ait été comblée. Selon les simulations effectuées, et la concordance des résultats obtenus avec une revue de littérature approfondie, il semble que la régulation croisée du carbone et de l’azote puisse être utilisée pour modéliser certains comportements transitoires et la régulation des flux métaboliques vers la croissance et le stockage.
Au chapitre 6, les modèles à strucuture ARN-r sont proposés afin de donner une description de l’état métabolique des microorganismes à l’aide de nouvelles techniques moléculaires et prédire l’accélération de la croissance (dµ/dt) de la boue activée. Dans ces modèles, la synthèse du système de synthèse des protéines (PSS) est décrite par un mécanisme autocatalytique. La cinétique du processus autocatalytique présente un fondement métabolique de l’accélération de la croissance et de la phase de latence. Les modèles ARN-r sont en mesure de décrire adéquatement l’accélération de la croissance pour différentes configurations de réacteurs. Ainsi, ce type de modèles fait appel à des constantes cinétiques à caractère «intrinsèque» et peut être utilisé de façon moins restrictive que les modèles à caractère plus empirique. Ceci constitue un avantage pour le développement de modèles de conception plus fiables.<br>For wastewater treatment, the activated sludge models (ASMs) 1, 2, and 3 of the International Water Association (IWA) are accepted as industrial standard. However, many authors have observed that the kinetic parameters of these models depend on the type of substrate, process configuration, and sludge age. Some publications showed that the kinetic parameters of ASMs could be influenced by regulation of enzyme production. In the models currently used to describe the activated sludge process, the distribution of the substrate flux between growth and storage is an empirical function.
Therefore, an engineer aiming to make some modifications to a specific treatment system is not able to predict the response of the real system after the modifications and choose the right configuration or modifications with the same set of parameters.
Sixty years ago, Monod (1949) proposed the application of the Michaelis Menten relation describing enzyme kinetics to a culture of micro-organisms. For the purpose of simplification, the mathematical relation proposed by Monod (1949) reduced the entire cell to a single enzyme genetically expressed at a single level. However, cell metabolism is based on a large number of biochemical reactions.
Chapter 2 of this thesis reviews the literature to identify the controlling factors of cell metabolism and the regulation of the specific activity of the cell. The literature review was designed to highlight which regulation mechanisms induce a growth rate variation so that they can be expressed mathematically (dµ/dt). The study of these processes will focus on modeling the specific activity variation. The review is limited to heterotrophic prokaryote organisms growing under aerobic conditions.
Cybernetic models are proposed for modeling cell growth and focus, among other things, on regulation of enzyme production, that is to say on induction. The objective of this work is to present an activated sludge model that mimics the enzymatic induction of active biomass within the framework of ASMs. In the proposed model presented in chapter 3, process rates are modulated according to the environmental conditions and cell history. In a first step, the model was fitted on the basis of data found in the literature. All data collected from short and long transient experiments were fitted with the same set of parameters, which was not possible with various models. The proposed model gave a more realistic picture of active biomass and of its specific activity under highly varying process conditions.
In a second step, an experimental protocol is presented to perform the evaluation of the structured biomass model. The protocol was designed to induce transient behaviour and characterize the evolution of several internal biomass components. In chapter 5, the theoretical model proposed in chapter 3 is adapted to an experimental protocol and fitted to the collected data. In these experiments it was observed that filling the storage capacity of cells leads to special transient behaviour and a temporarily reduced metabolic activity. The model-based interpretation of the results showed that the observed transient behaviour can be explained by cross-regulation of carbon and nitrogen metabolism. Hence, according to an extensive literature review, the cross-regulation of carbon and nitrogen can be used to model some observed transient behavior and regulation of the storage process in activated sludge.
In chapter 6, rRNA-structured biomass models are proposed to describe the metabolic status of cells using new molecular techniques in view of predicting the growth response (dµ/dt) of cells in the activated sludge process. The autocatalytic reaction rate of the synthesis of the PSS component (rRNA) can provide a mechanistic explanation for the growth response and the growth lag phase. The proposed models were able to properly describe and predict the growth response of the biomass in various types of reactor. Such models could be more widely applicable by using intrinsic model parameters, and this could be a key improvement as it could lead to improved models for design.
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Tardieu, Eric. "Caractérisation du colmatage dans un bioréacteur à membrane recirculé, appliqué au traitement d'eau résiduaire urbaine." Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20146.
Full text
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Pévère, Audrey. "Apport des mesures rhéologiques à l'étude des biomasses épuratoires granulaires anaérobies." Limoges, 2006. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/26d35e2e-ce33-487a-8dd6-d4842bddee14/blobholder:0/2006LIMO0030.pdf.
Full textAbstract:
Les travaux portent sur la caractérisation rhéologique des boues granulaires issues de bioréacteurs anaérobies. Après l’optimisation des conditions de mesure, nous avons montré que le comportement rhéologique des boues granulaires anaérobies est non newtonien de type rhéofluidifiant, faiblement thixotrope. La viscosité limite est proposée comme un paramètre supplémentaire de caractérisation physico-chimique de la boue. La sensibilité de la viscosité limite aux propriétés de la boue (MES, charge de surface, granulométrie…) semble en faire un outil potentiellement capable de rendre compte, quelquesoit le réacteur utilisé, de l’évolution de la boue au cours du fonctionnement du bioréacteur. De plus, l’importance des interactions quantitatives et qualitatives entres granules peut être indirectement étudiée. Enfin, ce travail a montré la contribution des théories DLVO et Divalent Cation Bridging (DCB) dans les théories de granulation des boues granulaires anaérobies<br>The experimentations have been carried out on the rheological characterisation of granular sludges from anaerobic bioreactors. After optimisation of measurement protocol, anaerobic granular sludges display a non newtonian rheological behaviour with shear thinning properties, slightly thixotropic. Limit viscosity was proposed as additional parameter for the physico-chemical characterization of sludge. The limit viscosity is sensitive to the sludges properties and may be considered as a global parameter able to describe the sludge evolution, during anaerobic bioreactor operation and whatever the bioreactor type used. In addition, the importance of the quantitative and qualitative interactions between granules can be indirectly studied. Lastly, this work showed the contribution of DLVO and Divalent Cation Bridging (DCB) theories in the granulation theories of anaerobic granular sludge
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Louvet, jean-Noël. "Effets des antibiotiques sur le procédé d'épuration par boues activées. : étude du cas de l'érythromycine, du floc bactérien au réacteur biologique." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2010. http://www.theses.fr/2010INPL066N/document.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail est de caractériser l’effet de l’érythromycine sur l’activité bactérienne et l’inhibition de l’épuration dans les réacteurs de traitement des eaux usées urbaines. L’étude a montré l’importance du temps d’exposition à l’érythromycine. L’inhibition de la nitrification et de l’épuration de la DCO a été mesurée sur une période de 4 h pour des concentrations supérieures à 1 mg/L d’érythromycine alors que l’inhibition de l’épuration pour une concentration d’érythromycine de 4 µg/L a été mesurée suite à 20 h d’exposition. L’origine de la liqueur mixte est également déterminante : l’érythromycine a inhibé la nitrification avec les boues de Nancy mais n’a pas inhibé la nitrification avec les boues et Épinal. Par contre, l’inhibition de l’épuration de la DCO a été mesurée pour les deux boues. Des analyses microscopiques ont montré qu’en présence d’érythromycine les flocs bactériens se fractionnaient suite aux lyses bactériennes. La microscopie en épifluorescence et la microscopie confocale combinées à des marqueurs de viabilité fluorescents ont permis de déterminer les vitesses de mortalité bactérienne. Ces études ont mis en évidence un temps de latence qui précède la mortalité des bactéries. Ce temps de latence pourrait être lié aux mécanismes d’adsorption de l’antibiotique et de diffusion dans les flocs, ainsi qu’à la vitesse biologique de mortalité. Enfin, un marquage simultané Gram et viabilité (microscopie confocale 3D au cours du temps) a montré que l’érythromycine pourrait modifier la composition bactérienne des boues en sélectionnant les bactéries les moins sensibles<br>This study examines the effect of erythromycin on activated sludge bacteria and the inhibition of the pollution removal in batch reactors treating urban wastewater. Results showed the importance of exposure time to erythromycin. Inhibition of nitrification and COD removal was measured during a 4 h period for erythromytcin concentrations higher than 1 mg/L. A 4 µg/L erythromycin concentration inhibited COD removal during a 20 h exposure time. The effect of erythromycin on nitrification was variable depending on the sludge origin. Erythromycin inhibited the specific nitrification rate with sludge from Nancy WWTP, but increased the nitrification rate at the other facility (Epinal WWTP). The cell lysis resulted in destruction of activated sludge flocs. Microscopic techniques (epifluorescence and confocal laser scanning microscopy (CLSM)), combined with a fluorescent viability indicator, allowed us to study erythromycin time-kill activity.Viability staining results showed a latency time before the lower antibiotic concentrations began to kill bacteria. This latency time could be related to antibiotic adsorption and diffusion into activated sludge flocs as well as the rate of bateria death. The effect of erythromycin according to the bacterial Gram type was investigated with 3-dimensional Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) time-lapse imaging combined with a Gram and Viability staining. Gram+ bacteria had a higher mortality rate than the Gram- bacteria. This result suggests that antibiotic in wastewater could change the activated sludge bacteria composition according to their Gram type by selecting bacteria the less sensitive to the antibiotics
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Ciffroy, Philippe. "Contribution à la mise au point d'un procédé de décontamination par voie biologique d'effluents radioactifs." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0290.
Full textAbstract:
L'objet de cette étude vise à définir les conditions de mise en œuvre d'un procédé de décontamination par voie biologique d'effluents aqueux contaminés par des composés organiques marqués au 14C. En particulier, diverses études paramétriques ont permis d'estimer l'intérêt et les limites d'une méthode de dépollution basée sur l'emploi de boues activées. Les boues activées participent à la dépollution de l'effluent radioactif, d'une part par biosorption, attribuée aux interactions électrostatiques induises par les propriétés de surface des cellules et modélisable par une loi de Freundlich, d'autre part par métabolisation, ce qui provoque le transfert des contaminants vers des structures cellulaires solides ou vers une phase gazeuse (14CO2). Afin d'améliorer les performances de l'épuration, le système de décontamination par boues activées a été couplé à un système de traitement par charbon actif. Les études relatives à un tel couplage démontrent la forte complémentarité des deux matériaux épurateurs sélectionnés. L'ensemble de ces résultats ont été vérifiés sur une échelle d'expérimentation semi-pilote. Les expériences entreprises sur l'installation semi-pilote ont permis de démontrer que le procédé proposé est performant. Il permet en effet d'aboutir à des solutions liquides règlementairement rejetables, et ne génère que des volumes réduits de déchets solides finaux.