Literatura académica sobre el tema "Eau – Épuration – Élimination de l'arsenic"

La toxicité importante de l'arsenic dissous, ainsi que l'abaissement de sa valeur limite dans l'eau de consommation de 50 à 10 µg/l suite aux recommandations de l'OMS, ont incité la recherche et le développement de systèmes nouveaux pour sa rétention. Une méthode possible de réhabilitation de sites pollués est l'utilisation du procédé de Barrière Perméable Réactive (BPR), constituée de matériaux poreux spécifiques, adaptés à la rétention des espèces anioniques. Parmi les produits rétenteurs d'ions, nous avons retenu, au terme de recherches bibliographiques et d'essais préliminaires, une alumine activée commerciale pour sa stabilité chimique et mécanique, ses propriétés hydrauliques, sa surface spécifique, et sa grande capacité d'adsorption dans une large gamme de pH. La conception et la prédiction du comportement de ces BPR sur site nécessitent une description précise de l'adsorption et du transport de l'arsenic lors de la percolation des eaux à travers des colonnes chargées en alumine. Dans ce but, une étude expérimentale statique a été effectuée en premier temps. Les résultats ont été calés sur deux types d'isothermes d'adsorption : Freundlich et Langmuir. Ceci a permis de déterminer et de comprendre les mécanismes de rétentions qui ont lieu entre l'arsenic et cette alumine. L'effet des principaux ions compétiteurs et du pH ont été mis en évidence et les capacités maximales d'adsorption du matériau ont été mesurées. Des essais dynamiques de percolation en colonnes, permettant d'obtenir des courbes de saturation, ont validé ces résultats et ont confirmé la présence de phénomènes hors équilibre. Lors de ces essais l'effet du temps de contact et de la granulométrie du matériau ont été étudiés. Nous avons pu mettre en évidence le rôle que joue la diffusion intra-granulaire sur les capacités d'adsorption et les durées de vie des colonnes. Une cinétique de rétention de second ordre a été observée aussi bien sur les résultats statiques qu'en percolation. Compte tenu des résultats observés en laboratoire, nous avons proposé de représenter le transport réactif de l'arsenic dans les colonnes par un modèle à effet retard. Une approximation linéaire de l'isotherme de Langmuir est utilisée. Les effets du coefficient de retardement et de la dispersivité ont été étudiés
The important toxicity of dissolved arsenic, and the latest WHO recommendations reducing its maximum concentration in drinking water from 50 µg/l to 10 µg/l, justify research and development of new retention systems. One possible method of rehabilitation of contaminated sites is the use of Permeable Reactive Barriers (PRB) containing specific porous materials adapted to the retention of anionic species. Among several retention materials, due to bibliography and preliminary tests, we have selected a commercial activated alumina. Laboratory tests permitted to specify its chemical and mechanical stability, its hydraulic properties, its specific surface and its large retention capacity in a wide range of pH. Conception and prediction of the in-situ behaviour of the PRB necessitate a precise description of adsorption and transport of arsenic in laboratory columns filled with activated alumina. Thus, static experimental batch tests were first conducted. Results have been “tested” on two different models of adsorption isotherms, Freundlich and Langmuir. This allowed us to determine and understand adsorption mechanisms that occur between arsenic and alumina, as well as the effects of principal competing ions and pH on arsenic retention and maximal adsorption capacities of the material. These results were validated by the analysis of the breakthrough curves of arsenic obtained in percolation tests (dynamic experiences). The presence of non equilibrated phenomena, which increased the retention capacities of the filter, was evidenced. Effects of contact time and grain sizes on adsorption were studied, as well as the importance of intragranular diffusion on adsorption capacities and lifetime of the columns. A second order kinetic retention was evidenced, on batch as well as on percolations results. Using all laboratory results, a representative retarded reactive transport model of arsenic was proposed, in order to simulate the behaviour of experimental columns. A linear approximation of Langmuir isotherm was used. Effects of mass coefficient and dispersivity on the shape of the breakthrough curves were studied

Une étude a été menée sur la faisabilité technique du traitement de potabilisation des eaux de forage contaminées à l’arsenic par procédé membranaire. Pour ce faire, l’efficacité de deux membranes commerciales (NF270 et TW30) vis-à-vis de la rétention des espèces d’arsenic, arsénite [As (III)] et arséniate [As (V)], a été d’abord comparée sous différentes conditions expérimentales. Ensuite, la contribution des différents mécanismes intervenant dans l’élimination des espèces d’arsenic a été identifiée. Enfin, la membrane la plus performante a été utilisée pour le traitement d’une eau souterraine naturellement riche en arsenic. Il ressort de cette étude que la pression opératoire et le pH sont les paramètres importants sur lesquels il faut agir pour améliorer l’efficacité du système membranaire pour le traitement de l’arsenic. L’As(V) est facilement éliminé par rapport à l’As (III) aussi bien avec la membrane de nanofiltration que d’osmose inverse. Toutefois, la membrane d’osmose inverse (TW30) permet une meilleure élimination des différentes espèces d’arsenic que la membrane NF270. Cela est dû au fait que la membrane TW30 est une membrane dense. L’application de cette membrane pour la production d’eau potable à partir d’une eau de forage contenant 413,74µg/L d’arsenic total dont 405,63µg/L d’As (V) et 8,11 µg/L d’As (III) a donné une concentration d’arsenic total dans l’eau traitée de 9,99 µg/L soit un taux de rétention de 97,6% et un volume d’eau traité correspondant à 70% du volume d’eau brute. Il est donc possible de mettre en place un procédé de traitement de ces eaux de forage à partir de la membrane TW30 afin de produire de l’eau potable pour les populations du nord du Burkina Faso. La performance de ce procédé peut être encore améliorée en oxydant l’As (III) en As (V) avant filtration
In order to produce potable water for human consumption, a study was carried out on the technical feasibility of arsenic-rich borehole water treatment by membrane process. Firstly the efficiency of two commercial membranes (NF2Une étude a été menée sur la faisabilité technique du traitement de potabilisation des eaux de forage contaminées à l’arsenic par procédé membranaire. Pour ce faire, l’efficacité de deux membranes commerciales (NF270 et TW30) vis-à-vis de la rétention des espèces d’arsenic, arsénite [As (III)] et arséniate [As (V)], a été d’abord comparée sous différentes conditions expérimentales. Ensuite, la contribution des différents mécanismes intervenant dans l’élimination des espèces d’arsenic a été identifiée. Enfin, la membrane la plus performante a été utilisée pour le traitement d’une eau souterraine naturellement riche en arsenic. Il ressort de cette étude que la pression opératoire et le pH sont les paramètres importants sur lesquels il faut agir pour améliorer l’efficacité du système membranaire pour le traitement de l’arsenic. L’As(V) est facilement éliminé par rapport à l’As (III) aussi bien avec la membrane de nanofiltration que d’osmose inverse. Toutefois, la membrane d’osmose inverse (TW30) permet une meilleure élimination des différentes espèces d’arsenic que la membrane NF270. Cela est dû au fait que la membrane TW30 est une membrane dense. L’application de cette membrane pour la production d’eau potable à partir d’une eau de forage contenant 413,74µg/L d’arsenic total dont 405,63µg/L d’As (V) et 8,11 µg/L d’As (III) a donné une concentration d’arsenic total dans l’eau traitée de 9,99 µg/L soit un taux de rétention de 97,6% et un volume d’eau traité correspondant à 70% du volume d’eau brute. Il est donc possible de mettre en place un procédé de traitement de ces eaux de forage à partir de la membrane TW30 afin de produire de l’eau potable pour les populations du nord du Burkina Faso. La performance de ce procédé peut être encore améliorée en oxydant l’As (III) en As (V) avant filtration.70 and TW30) for different arsenic species removal, arsenite [As (III)] and arsenate [As (V)], was compared under various experimental conditions. Afterward, the contribution of mechanisms in As species removal was determined. Finally, the most efficient membrane was used for As-rich groundwater treatment. Results show that, applied pressure and feed pH are the important parameters which must be considered if As removal wants to be improved. As (V) is much easily removed than As (III) both NF270 and TW30 membranes. Nevertheless, TW30 membrane has a better removal of As species than NF270 membrane. It is due to the fact that TW30 membrane is a compact membrane. The application of this membrane for potable water production from naturally contaminated groundwater containing 413.74 µg/L of total arsenic (405.63 µg/L of As (V) and 8.11 µg/L of As (III)) gave a treated water of 9.99 µg/L (97.6% of rejection) of total As concentration and water produced volume equivalent to 70% of raw water volume. Therefore, it is possible to implement a treatment process with TW30 membrane to remove arsenic from naturally contaminated groundwater coming from the northern part of Burkina Faso. The efficiency of this process can be improved again by oxidizing As (III) in As (V) before filtration

Ces travaux ont porté sur la mise en place et le développement d’un pilote d’oxydation bactérienne de l’As(III) en As(V), pour la potabilisation et le traitement d’effluents contaminés en arsenic. Le procédé d’oxydation biologique de l’arsenic fait appel à consortium bactérien autotrophe apparenté au genre Thiomonas, le consortiumCAsO1. Deux techniques de dosages ont été mises au point : le dosage d’As(total) par Spectrométrie d’Absorption Atomique Four Graphite (GF-AAS), et celui d’As(III), par Spectrométrie d’Absorption Atomique avec Génération d’Hydrures (HG-AAS), pour des domaines de concentration de 0,2 à 20 µg. L-1. Le pilote de traitement et le matériau support (pouzzolane) ont été caractérisés (DTS, capacité d’adsorption…). Ainsi, les performances d’oxydation de CAsO1 ont été évaluées : pour des temps de séjours supérieurs à 2 heures, 95% de la concentration en As(III) est oxydé, quel que soit le type d’alimentation étudié (ascendante ou descendante) et plus de 80%, pour un temps de séjour de 1 heure
This work concerned the evaluation and the development of an arsenic(III)-oxidizing population in reactors, for drinking water production and waste water arsenic contaminated treatment. The process of the biological oxidation of arsenite was carried out with an autotrophic bacterial population named CAsO1. This population was phylogenetically related to Thiomonas. Two easy to handle analytical methods were developed: the determination of total arsenic was carried out by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry (GF-AAS), and that concerning As(III), by Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry (HG-AAS), for concentration range from 0,2 to 20 µg. L-1. The treatment pilot and the support material (pozzolana) were characterized (RTD, adsorption capacity. . . ). Thus, performances of oxidation of CAsO1 were evaluated: for residence times higher than 2 hours, 95% of As(III) was oxidized, whatever the type of circulation (up- or down-flow) and more than 80%, for a residence time of 1 hour

Cette thèse de doctorat concerne l’étude de la distillation membranaire sous vide pour l’élimination de l’arsenic contenu dans les eaux souterraines. En effet, la contamination des nappes phréatiques par l’arsenic est une problématique majeure dans de nombreux pays, et en particulier au Vietnam. Dans ce pays, choisi comme cas d’étude pour ce travail, environ 13% de la population est empoisonnée par des eaux souterraines contaminées par l’arsenic. De plus, ces eaux souterraines présentent des salinités élevées (5-10 g.L-1) dues à des infiltrations d’eau de mer dans les nappes. Ce travail de thèse a permis de démontrer la faisabilité de la distillation membranaire sous vide (DMV) pour éliminer l’arsenic contenu dans ces eaux et réduire leur salinité afin de les rendre propres à la consommation humaine. Les concentrations en As(III) dans le perméat de DMV sont toujours inférieures aux limites de la norme en eau potable (10 μg.L-1), même pour de très fortes concentrations en As(III) dans l’alimentation (jusqu’à 2000 μg.L-1). La DMV ne nécessite pas de pré-oxydation de l’As(III) en As(V), étape nécessaire dans de nombreux procédés conventionnels de traitement. De plus, un couplage entre l’osmose inverse (OI) et la DMV a été étudié : l’étape d’OI permet une pré-concentration en NaCl et As(III), puis ce rétentat est alors sur-concentré grâce à laDMV. La DMV a montré de très bonnes performances pour traiter un concentrat contenant de très fortes concentrations en As(III) (7000 μg/L). La DMV permet toujours de limiter les teneurs en arsenic dans le perméat à des valeurs en-dessous de la norme. Enfin, unesimulation d’un procédé global, incluant OI et DMV, et fonctionnant à un taux de conversion global de 96%, a été effectuée. Ce couplage ouvre la voie vers un traitement global de l’arsenic permettant de générer de très faibles quantités d’effluents finaux
This PhD work deals with vacuum membrane distillation (VMD) for arsenic removal from groundwaters. Contamination of water resources with arsenic was identified in 105 countries. Approximately 150 million people are being exposed to arsenic contamination, and 147 million of these people live in Asia. In Vietnam, chosen as the case study of this work, 13% of the population is being in risk of arsenic poisoning. Drinking water resources present not only high arsenic concentration (1 – 3050 ppb) but also high salinity (5 – 15 g/L). This work allowed demonstrating the feasibility of VMD to remove arsenic and also salts contained in groundwaters. As(III) concentration in the permeate of VMD was always lower than the standard level for drinking water (10 μg.L-1), even for high As(III) concentrations in the feed (up to 2000 μg.L-1). With VMD, a pre-oxidation step was not necessary to convert As(III) into As(V), as it is the case for other conventional treatment processes. Moreover, a coupling between reverse osmosis (RO) and VMD was studied. RO was considered as a first step to concentrate NaCl and As(III) before this retentate stream was further concentrated by the VMD. VMD could work efficiently with 99.9% of As(III) andNaCl rejections at a very high RO retentate concentrations ([NaCl] = 300 g/L and [As(III)] = 7000 ppb). Arsenic in the permeate was still lower than the required standard for drinking water. Finally, a simulation of the coupling was performed. By coupling of RO and VMD, ahigh global recovery of 96% could be achieved

La désinfection de l'eau potable par le chlore permet d'inactiver les micro-organismes pathogènes et de contrôler la croissance microbienne au cours du transport de l'eau dans le réseau de distribution municipal. En présence de la matière organique et inorganique dans l'eau brute, ce procédé de traitement conduit à la formation de sous-produits de la désinfection (SPD) incluant les trihalométhanes (THM) et les acides haloacétiques (AHA) qui sont réglementés. Afin de respecter les normes pour ces SPD formés au cours de la chloration, les rayons ultraviolets et d'autres oxydants tels que l'ozone, le dioxyde de chlore ou la chloramine peuvent être utilisés comme désinfectants alternatifs pour la désinfection primaire. L'ozonation est communément appliquée durant la production d'eau potable non seulement pour permettre la diminution de la teneur en SPD réglementés mais aussi en raison de sa puissance comme désinfectant et oxydant. Néanmoins, compte tenu de courte demi-vie de l'ozone dans l'eau (l'ozone n'a pas d'effet rémanent), son utilisation requiert l'application de chlore ou de chloramine suivant l'ozonation afin de s'assurer la sécurité de l'eau distribuée. Toutefois, ce scénario de désinfection de l'eau potable (ozone-chlore/chloramine) favorise la formation des acétaldéhydes halogénés (halogenated acetaldehydes, HAL). Ces derniers attirent de plus en plus d'attention dans les dernières années en raison de leur abondance (troisième plus grande famille de SPD) et de leur cytotoxicité élevée. La présente thèse s'est donc consacrée à améliorer les connaissances sur la présence et la variabilité spatio-temporelle des HAL dans les réseaux d'aqueduc ainsi que sur les niveaux d'exposition de la population à ces contaminants dans les eaux potables désinfectées à l'ozone. Dans un premier temps, différents paramètres (pH, agent de conservation et durée de conservation) ont été optimisés pour la conservation des échantillons afin d'analyser les acétaldéhydes trihalogénés (trihalogenated acetaldehydes, THAL) et acétaldéhydes dihalogénés (dihalogenated acetaldehydes, DHAL) par une méthode analytique consolidée qui a été validée en laboratoire. Par la suite, quatre campagnes d'échantillonnage ont été réalisées sur deux ans (entre 2017 et 2019) au sein de deux systèmes d'eau potable sélectionnés comme cas à l'étude. La première campagne d'échantillonnage s'est échelonnée sur une année et a généré une base de données robuste sur le comportement de HAL dans les usines de traitement d'eau potable (UTEP) et leur variabilité spatio-temporelle dans les réseaux de distribution. À la suite de cette campagne, la relation entre l'ozonation et la variation de HAL dans l'eau traitée a été évaluée pendant un mois via une campagne d'échantillonnage intensive, dans une UTEP où les changements de pratique de l'ozonation avaient lieu. Finalement, deux autres campagnes d'échantillonnage ont été effectuées pour évaluer les effets de manipulations domestiques de l'eau sur la concentration de HAL à laquelle la population est exposée. Les résultats obtenus ont permis d'identifier les facteurs contribuant à la formation de HAL dans l'eau potable et de déterminer les stratégies de manipulation domestique pour réduire l'exposition aux HAL via l'eau potable. En se basant sur les concentrations de THM, la prédiction de la concentration de THAL est devenue possible grâce aux fortes corrélations entre les concentrations de THM et de THAL dans les deux systèmes d'eau potable à l'étude.
Disinfection of drinking water with chlorine results in the inactivation of targeted pathogens and the control of microbial growth during the transportation through the distribution system, while in the presence of naturally occurring organic and inorganic matter, disinfection by-products (DBPs) are formed. For instance, trihalomethanes (THMs) and haloacetic acids (HAAs) are regulated in many countries. In order to meet the regulations, ultraviolet irradiation and other oxidants such as ozone, chlorine dioxide or chloramines are used as alternative disinfectants for primary disinfection. Ozonation is commonly applied during water treatment not only due to the intended reduction in the levels of regulated THMs and HAAs but also its numerous advantages as oxidant and disinfectant. However, the use of chlorine or chloramines following ozonation is generally required to ensure the safety of drinking water in distribution systems due to the short half-life of ozone. Unfortunately, this disinfection scenario (ozone-chlorine/chloramines) promotes the formation of halogenated acetaldehydes (HALs), which attract more and more attention in the last years due to their abundance in drinking water (third largest group of identified DBPs by weight) and their relatively high cytotoxicity. This thesis is therefore devoted to improving the knowledge about the occurrence and spatio-temporal variability of HALs as well as the levels of human exposure to these contaminants in ozonated drinking water. First, various parameters (pH, quenching agent and sample holding limit) were optimized for sample preservation in order to analyze trihalogenated acetaldehydes (THALs) and dihalogenated acetaldehydes (DHALs) using a consolidated analytical method. Subsequently, four sampling campaigns were conducted over two years (between 2017 and 2019) in two drinking water systems. The first one-year sampling campaign generated a robust database of HALs regarding their behavior in drinking water treatment plants (DWTPs) and the spatio-temporal variability in distribution networks. Then the relationship between ozonation and HAL variation in treated water was assessed during a one-month intensive sampling campaign, in a DWTP where changes regarding ozonation procedures occurred. Finally, two more sampling campaigns were carried out to evaluate the effects of household tap water handling on the exposure of HALs. The results allow to identify the contributing factors to HAL formation in drinking water and to determine strategies of household handling for the control of HAL exposure via drinking water. The prediction of the occurrence of THALs based on THMs was made possible because of the strong correlations between THM levels and THAL levels in both drinking water systems.

La majorité des piscines publiques utilise le chlore comme produit de traitement des eaux car il maintient l'état sanitaire de l'eau. Mais le chlore se combine avec les molécules organiques "azotées", apportées naturellement par les baigneurs ce qui conduit à l'émission de la trichloramine (NCl3) qui est à l'origine d'irritations oculaires et pulmonaires de plus en plus dénoncées par le personnel d'encadrement du public. La technique de filtration sur membrane connaissant un essor très important dans le domaine du traitement de l'eau, il était permis d'envisager une évolution, voire une rupture technologique dans le domaine du traitement des eaux de piscines. Le chlore peut être avantageusement remplacé par un dispositif d'ultrafiltration, éliminant bactéries et virus, couplé à un dispositif de rétention des composés azotés sur résine. Ainsi deux fonctions complémentaires concourent à la garantie du maintien d'un état sanitaire irréprochable des eaux.

Les eaux de rejet des industries de peinture et vernis sont des effluents difficiles à traiter. De nombreuses familles de composés organiques, tels les colorants azoi͏̈ques, les tensioactifs, les biocides, les liants. . . Peuvent entrer dans sa composition. A cause de ces multiples composés et des métaux lourds su'elles contiennent, elles ne peuvent être qu'incinérées. Actuellement, le problème est de trouver une technique qui permettrait la réutilisation de l'eau de ces effluents dans le circuit de production. La solution pourrait provenir des technologies d'oxydation avancée. Ces méthodes sont basées sur la génération d'espèces très réactives comme des radicaux hydroxyles (HO*), qui conduisent à une oxydation rapide et non sélective de la matière organique. Parmi ces méthodes,on peut citer les réactions de Fenton, photoassistées ou non, photocatalysées, les traitements combinés H2O2/UV, l'ozonation. . . Notre étude a porté sur l'élimination de trois familles de composés qui se retrouvent dans les effluents industriels : des colorants azoi͏̈ques, des biocides thiazolés et des tensioactifs perfluorés. L'utilisation exclusive d'ultrasons, ou d'ultrasons combinés à d'autres processus, ayant montré son potentiel à éliminer certains composés aromatiques en solution aqueuse, le travail s'est orienté sur une étude comparative de l'efficacité des méthodes sonochimiques, ultraviolette et d'ozonation appliquées seules ou couplées entre elles. La compréhension des mécanismes de dégradation et l'identification des produits formés ont complété les études sonochimiques combinées ou non à l'irradiation ultraviolette. Les résultats obtenus ont mis en évidence l'incidence de la fréquence ultrasonore et la nécessité des ultrasons pour l'élimination totale de composés particulièrement réfractaires. Le couplage des techniques testées permet d'augmenter les rendements de dégradation
Wastewaters of painting and coating plants are difficult effluent to treat. Numerous organic compound families,like azo dyes, surfactants, biocides, biding agents. . . Could constitute these waters. Due to these multiple compounds and heavy metals that they could contain they can only incinerated. Actually the problem is to find a technique which allows the reuse of the water of these effluents in the production cicrcuit. Solution could come from advanced oxidative processes. These methods are based on generation of very reactive species like hydroxyl radical which conduct to a rapid and none selective oxidation of the organic matter. In these methods, we can cite Fenton reactions, photoassisted or not, photocatalysed, H2O2/UV conbined treatments, ozonation. . . Our study has been focused on the elimination of three families of compounds which are present in the industrial effluents : azo dyes, thiazolinated bioacides, perfluorated surfactants. As esclusive use of ultrasound, or ultrasound combined to other processes, have shown their potential to eliminate some aromatic compounds in aqueous solution, the work has been oirentated on a comparative study of the efficiency of sonochemical, ultraviolet and ozonation methods applied alone or in combination. Comprehension of degradation mechanisms and products identification have completed these sonochemical studies combined or not with ultraviolet irridiation. The results obtained have shown the ultrasonic frequency incidence on the reaction rate and the necessary of ultrasound to eliminate completely refractory compounds. Combination of tested techniques allows to increase degradation yields

Une grande partie de la flore microbienne des réseaux de distribution d’eau potable est située au niveau des parois des canalisations. Ce biofilm, génère un certain nombre de problèmes pour la gestion des réseaux tels que la consommation du désinfectant, la croissance bactérienne ou encore l’incorporation de pathogènes qui peuvent conduire au non-respect des critères de qualité des eaux par le relargage d’une partie de sa biomasse dans la masse d’eau. Différents paramètres, parmi lesquels le régime hydraulique, permettent de contrôler la prolifération du biofilm. Nous avons cherché à savoir quel était le paramètre clé liant l’hydrodynamique et les biofilms. En utilisant des réacteurs de Couette-Poiseuille dont la géométrie permet de faire varier indépendamment le gradient de vitesse pariétal (?) et le débit, nous avons montré que le gradient de vitesse pariétal est bien le paramètre important pour le contrôle des biofilms. En utilisant ce résultat, nous avons mis au point un modèle de diffusion-convective permettant de décrire le transport et l’accumulation des bactéries sur la surface. Nous avons ainsi mis en évidence que l’accumulation du biofilm est fonction de ?1/3*t. L’hydrodynamique affectant l’organisation de la biomasse, nous avons quantifié par analyse d’images, l’impact du gradient de vitesse pariétal sur la taille, la forme et l’orientation des éléments du biofilms. Les phénomènes de relargage ont été étudiés par le biais d’inoculation de particules de polystyrène et E. coli dans des biofilms formés en chambres d’écoulement ainsi que par la réalisation d’à-coups hydrauliques dans un écoulement en conduite
Most of the microbial flora present in the drinking water distribution network is located on the pipe walls. This biofilm is a major concern for drinking water providers as it increases disinfectant decay, provides a shelter for pathogens and is the main site of bacterial growth, thus leading, through bacterial detachment, to the non-respect of drinking water quality criteria. Hydraulic regime is one among several parameters that can be used to control biofilm proliferation. Our first objective was to determine which was the key parameter in the hydraulic regime that was controlling biofilm accumulation. Using Couette-Poiseuille reactors which geometry allow to vary independently wall shear rate (?) an d flow rate, we showed that the wall shear rate was indeed the important parameter for biofilm control. From this result, we built a convective-diffusion model in order to describe bacterial transport and accumulation to the pipe surface. It appeared that biofilm accumulation was a function of ?1/3*t. As hydraulic regime was known to affect biofilm organization, we quantified through image analysis, the effect of wall shear rate, on size, shape and orientation of the biofilm elements. Biofilm stability was studied by inoculations of polystyrene microspheres and E. coli in flow chambers colonized by biofilms. The consequences of the rapid variation of the flow rate on a biofilm formed in a pipe flow were also studied

Les résultats présentés dans ce mémoire concernent les propriétés de complexation de tétraazamacrocycles N-substitués pas des groupements amide vis-à-vis du plomb(II) et d'autres cations métalliques susceptibles de se trouver dans l'eau potable. Le but ultime de ces travaux était d'utiliser ces ligands immobilisés sur gel de silice dans un procédé d'élimination du plomb dans l'eau potable. La première partie est consacrée à la réévaluation critique des données thermodynamiques disponibles dans la littérature ayant trait à l'hydrolyse et à la carbonatation du plomb(II). La connaissance précise de la spéciation du plomb en solution requiert des constantes thermodynamiques fiables. Compte tenu de la disparité des valeurs publiées, nous avons estimé à l'aide de la théorie des interactions spécifiques (méthode SIT) les constantes à force ionique nulle et les paramètres d'interaction entre les ions de charges opposées. Ces valeurs permettent désormais d'extrapoler les constantes thermodynamiques quelle que soit la force ionique du milieu. La seconde partie concerne les études physico-chimiques des différents complexes synthétisés. La résolution des structures radiocristallographiques et l'enregistrement des spectres RMN montrent que l'ion Pb2+ est octacoordiné par les quatre atomes d'azote macrocycliques et par les quatre atomes d'oxygène amidiques des bras tant à l'état solide qu'en solution. Les études potentiométriques et spectrophotométriques ont mis en évidence la forte affinité des ligands vis-à-vis du plomb et leur sélectivité vis-à-vis des métaux alcalino-terreux. La stabilité des complexes est par ailleurs directement corrélée à la basicité globale des ligands. Les études cinétiques ont révélé un mécanisme d'insertion du plomb(II) dans la cavité macrocyclique en une étape limitante. La formation rapide du complexe résulte dans la gamme de pH considérée de l'interaction entre l'ion Pb2+ et la forme monoprotonée du ligand. La vitesse de réaction dépend non seulement de la taille du squelette macrocyclique mais aussi de la nature des bras au niveau des atomes d'azote. Les études cinétiques de la dissociation assistée par le proton ont mis en exergue la rapidité du processus, la vitesse de démétallation étant toutefois corrélée à la stabilité des complexes. Le dernier volet de ce manuscrit concerne la mise en oeuvre des tétraazamacrocycles dans un procédé d'élimination du plomb dans l'eau potable. Les propriétés extractantes des ligands immobilisés sur gel de silice ont été évaluées à l'aide d'un banc d'essais développé au laboratoire. Si des résultats médiocres ont été obtenus par écoulement continu à débit élevé (≈ 200 L h–1) d'eau du robinet dopée en plomb à hauteur de 500 μg L–1 au travers d'une cartouche, les matériaux hybrides ont prouvé leur efficacité dans des conditions se rapprochant d'une utilisation domestique. En effet, la concentration en plomb d'une eau ayant stagné 30 minutes dans un tuyau de plomb est abaissée en dessous de la limite des 10 μg L–1 fixée par la Directive Européenne 98/83/CE.

Les travaux présentés dans ce mémoire concernent l'ozonation catalytique des composés organiques pour le traitement des eaux résiduaires industrielles. Parmi les traitements visant à réduire la pollution organique contenue dans les effluents, l'ozonation constitue un des moyens d'oxydation les plus efficaces. Cependant l'action sélective de l'ozone conduit généralement à un abattement limité du COT, ce qui motive le développement de procédés d'oxydation avancée, susceptibles de conduire à la minéralisation complète de la matière organique. Une investigation expérimentale permet initialement d'établir l'ordre d'efficacité des métaux de transition dans la décomposition de l'ozone, hors substrat, et de préciser le rôle du métal dans l'activation catalytique de l'ozone. L'hétérogénéisation du catalyseur par imprégnation en voie humide permet ensuite de combiner l'activité obtenue en phase homogène et la séparation aisée catlyseur/produit propre à la catalyse hétérogène. Après avoir sélectionné l'agent actif, l'optimisation de la formulation catalytique est réalisée d'après les performances obtenues vis-à-vis de la dégradation de divers substrats modèles, inertes vis-àvis de l'ozone. Les performances de l'ozonation catalytique sont ensuite validées par l'application au traitement d'effluents industriels. L'activation catalytique de l'ozone repose en effet sur la formation d'entités oxydantes non radicalaires et se distingue par là même de tous les procédés d'oxydation avancée existants à l'heure actuelle. Toutes ces validations expérimentales prouvent le bien fondé de la démarche adoptée. Enfin, ce travail ouvre des perspectives orientées vers le développement du procédé industriel.