Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Filtrations dynamiques“

La nappe souterraine de Houlle-Moulle située à 40 km de Dunkerque est la seule ressource en eau potable pour plus de 215 000 habitants de l’agglomération dunkerquoise. En effet, le territoire dunkerquois ne dispose pas de ressource en eau potable exploitable. Au début des années 1970, le Syndicat de l’Eau du Dunkerquois a initié, de manière visionnaire, une véritable stratégie de gestion intégrée de la ressource en eau. Dès 1973, une unité de réalimentation de la nappe a été créée à Moulle (Pas-de-Calais) afin de sécuriser l’alimentation en eau en réinfiltrant de l’eau de surface pour anticiper un déficit de recharge de la nappe. L’eau de surface est prélevée dans la rivière « la Houlle » et fait l’objet d’un traitement physico-chimique poussé (tamisage, ozonation, décantation ou flottation, filtration sur charbon actif). Cette eau traitée est infiltrée via un bassin de réalimentation aménagé dans la zone de captage sur la craie fissurée. La réalimentation est mise en service sur la base de différents indicateurs (niveaux de la nappe à la fin de la période de recharge, niveaux d’eau dynamiques dans les forages…). Les volumes réalimentés ont largement diminué ces dernières années. Plusieurs facteurs expliquent cette diminution, les prélèvements dans la nappe ont diminué significativement et l’amélioration des connaissances de l’hydrosystème permet de solliciter de manière plus précise l’unité de réalimentation. Cet outil de gestion dynamique de la ressource en eau souterraine est un des outils mobilisables pour anticiper les effets du changement climatique.

La biofiltration est une technologie compacte, efficace pour le traitement des effluents urbains, et bien implantée en France et dans le monde. Certaines installations sont toutefois régulièrement touchées par un colmatage irréversible nécessitant des interventions lourdes pour rétablir la capacité de traitement. Compte tenu de la multiplicité des causes possibles et du caractère dynamique du fonctionnement des installations, détecter la dérive vers le colmatage irréversible nécessite une très bonne connaissance des processus, du dimensionnement, de l’historique de fonctionnement et des limites d’exploitation des installations. Le travail présenté ici propose une méthode systématique d’analyse multicritère des données de fonctionnement d’une installation de biofiltration en vue de maîtriser les étapes menant au colmatage sans atteindre le stade irréversible. Il définit les descripteurs à suivre et leur fréquence de détermination, et présente la méthode de définition de l’état de référence auquel les conditions de fonctionnement doivent être comparées. Cette méthode est illustrée avec des données couvrant une période de plus de deux ans de suivi d’une installation réelle. Nous avons montré que l’analyse de la survenue du colmatage irréversible et la détermination des causes possibles peuvent être réalisées à partir de l’analyse minutieuse des charges hydrauliques, des charges volumiques en demande chimique en oxygène (DCO) et en matières en suspension (MES), des concentrations de l’eau à traiter à l’entrée de la biofiltration et de la fraction biodégradable, de la durée de filtration, ou encore à travers l’analyse des conditions de fonctionnement du traitement primaire en intégrant l’impact des retours et plus particulièrement les eaux de lavage des biofiltres. La méthode s’appuie également sur des critères créés spécifiquement pour confirmer et situer le colmatage irréversible dans le temps, tels que les pertes de charge et le volume de vide (porosité) au début d’un cycle de filtration (après lavage). La prédiction et la prévention de la survenue d’un colmatage irréversible par cette méthode permettent l’amélioration des performances épuratoires, la fiabilité du fonctionnement de la biofiltration et donc la réduction des coûts d’exploitation et de l’impact environnemental.

Les propriétés de filtration de fluides de forage modèles composés d'eau, d'argile, d'électrolytes (nacl, cacl2 et kcl) et de polymères (carboxymethylcellulose et ter polymère sulfone) ont été étudiées en condition statique et dynamique sur papier filtre et tranches de roches. Les expériences de filtration, combinées à l'observation des cakes par cryomicroscopie à balayage et microscopie électronique à transmission, mettent en évidence l'importance de la taille et la forme des particules d'argiles, ainsi que leur mode d'association en suspension, sur la texture du cake, sa perméabilité et ses propriétés de relaxation. Ces paramètres dépendent de la nature de l'électrolyte. Le polymère réduit la perméabilité du cake en améliorant la dispersion de l'argile en suspension, mais surtout en colmatant le réseau poreux par ses propriétés d'auto-agrégation. Le mode de dépôt en dynamique est lie à l'état d'agrégation de la suspension au départ, sa polydispersite et sa sensibilité au cisaillement ainsi qu'à la perméabilité du cake construit dans les premiers instants de la filtration. Dans tous les cas, le processus de croissance du cake est ralenti et on obtient des volumes de filtrat plus élevés qu'en statique. Le cisaillement a deux effets: d'une part dissocier les agrégats lâches présents en suspension et d'autre part exercer un tri granulométrique des particules dans le cas d'une suspension polydispersée. À fort gradient de cisaillement on obtient rapidement un cake fin d'épaisseur constante. L’épaisseur de ce cake limite dépend de la fraction de petites particules présentes en suspension, ou susceptibles d'être formées par dissociation d'agrégats lâches sous l'action du cisaillement. La perméabilité du cake limite forme en dynamique est, comme en statique, conditionnée par la taille et la forme des particules qui le constituent ou par la présence d'un polymère réducteur de filtrat. Les filtrations réalisées sur un grès de fontainebleau permettent de visualiser le cake interne et de préciser les risques d'endommagement d'une roche réservoir par le fluide de forage

Dans cette thèse, nous explorons les structures possibles des systèmes dynamiques de la forme $\bfX :=(X, \A, \mu, T)$ et leurs tribus facteur $\B \subset \A$. Les deux premiers chapitres étudient les différentes façons dont une tribu facteur $\B$ peut s'inclure dans un système dynamique $\bfX :=(X, \A, \mu, T)$, c'est-à-dire que nous étudions certaines structures possibles de l'\emph{extension} $\A \arr \B$. Dans le premier chapitre, nous considérons les concepts de \emph{super-innovations} et de \emph{standardité} des extensions, inspirés de la théorie des filtrations. Un point important est l'introduction de la notion d'\emph{extensions confinées}, qui nous intéressent parce qu'elles n'ont pas de super-innovation. Nous donnons plusieurs exemples et étudions des propriétés supplémentaires de ces extensions, y compris des résultats de relèvement. Ensuite, nous montrons notre résultat principal : l'existence d'extensions non-standard. Enfin, ce résultat trouve une application dans l'étude des filtrations dynamiques, qui sont les filtrations de la forme $(\F_n)_{n \leq 0}$ telles que chaque $\F_n$ est une tribu facteur. Nous montrons qu'il existe des \emph{filtrations dynamiques I-confortables non standard}.Le deuxième chapitre approfondit l'étude des extensions confinées en trouvant un nouveau type de telles extensions, dans le cadre des suspensions de Poisson : nous prenons un système dynamique $(X, \mu, T)$ en mesure $\s$-finie infinie et une extension compacte $(X \times G, \mu \otimes m_G, T_\phi)$, puis nous considérons l'extension de Poisson correspondante $((X \times G)^*, (\mu \otimes m_G)^*, (T_\phi)_*) \to (X^*, \mu^*, T_*)$. Nous donnons des conditions sous lesquelles cette extension est confinée et construisons un exemple qui correspond à ces conditions.Enfin, le troisième chapitre se concentre sur une famille de filtrations dynamiques : les \emph{filtrations de Pinsker faible}. L'existence de ces filtrations sur tout système ergodique provient d'un résultat récent d'Austin \cite{austin}, et elles se présentent comme un outil potentiel pour décrire les systèmes à entropie positive. Nous explorons les liens entre la structure asymptotique des filtrations de Pinsker faible et les propriétés du système dynamique sous-jacent. Naturellement, nous demandons aussi si, sur un système donné, la structure des filtrations de Pinsker faible est unique à isomorphisme près. Nous donnons une réponse partielle, dans le cas où le système sous-jacent est un schéma de Bernoulli. Nous concluons notre travail en donnant deux exemples explicites de filtrations de Pinsker faible
In this thesis, we explore the possible structures of measure preserving dynamical systems of the form $\bfX :=(X, \A, \mu, T)$ and their factor $\s$-algebras $\B \subset \A$. The first two chapters investigate various ways in which a factor $\s$-algebra $\B$ can sit in a dynamical system $\bfX :=(X, \A, \mu, T)$, i.e. we study some possible structures of the \emph{extension} $\A \arr \B$. In the first chapter, we consider the concepts of \emph{super-innovations} and \emph{standardness} of extensions, which are inspired from the theory of filtrations. An important focus of our work is the introduction of the notion of \emph{confined extensions}, which first interested us because they have no super-innovation. We give several examples and study additional properties of confined extensions, including several lifting results. Then, we show our main result: the existence of non-standard extensions. Finally, this result finds an application to the study of dynamical filtrations, i.e. filtrations of the form $(\F_n)_{n \leq 0}$ such that each $\F_n$ is a factor $\s$-algebra. We show that there exist \emph{non-standard I-cosy dynamical filtrations}.The second chapter furthers the study of confined extensions by finding a new kind of such extensions, in the setup of Poisson suspensions: we take an infinite $\s$-finite measure-preserving dynamical system $(X, \mu, T)$ and a compact extension $(X \times G, \mu \otimes m_G, T_\phi)$, then we consider the corresponding Poisson extension $((X \times G)^*, (\mu \otimes m_G)^*, (T_\phi)_*) \to (X^*, \mu^*, T_*)$. We give conditions under which that extension is confined and build an example which fits those conditions.Lastly, the third chapter focuses on a family of dynamical filtrations: \emph{weak Pinsker filtrations}. The existence of those filtrations on any ergodic system comes from a recent result by Austin \cite{austin}, and they present themselves as a potential tool to describe positive entropy systems. We explore the links between the asymptotic structure of weak Pinsker filtrations and the properties of the underlying dynamical system. Naturally, we also ask whether, on a given system, the structure of weak Pinsker filtrations is unique up to isomorphism. We give a partial answer, in the case where the underlying system is Bernoulli. We conclude our work by giving two explicit examples of weak Pinsker filtrations

La première partie de ce manuscrit entre dans le cadre de la théorie des probabilités, et est consacrée à l’étude de filtrations engendrées par des automates cellulaires. On étudie deux versions d’un automate algébrique agissant sur des configurations dont les états sont à valeurs dans un groupe abélien fini : l’une est déterministe, et consiste à additionner les états de deux cellules consécutives, et la seconde est une perturbation aléatoire de la première. À partir de ces automates, on construit des processus aléatoires markoviens et on étudie les filtrations engendrées par ces processus. On montre en utilisant le critère de I-confort que les deux filtrations sont standards au sens développé par Vershik. Cependant, les automates cellulaires ont comme particularité de commuter avec l’opérateur de décalages des coordonnées, appelé « shift ». Dans cette thèse, on introduit une nouvelle classification des filtrations dite « dynamique » qui tient compte de l’action de cette transformation. Les filtrations sont définies non plus sur des espaces de probabilité mais sur des systèmes dynamiques, ce sont dans ce cas des filtrations « facteurs » : chaque tribu est invariante par la dynamique du système. Le pendant de la standardité du point de vue dynamique est étudié. On crée ainsi un critère nécessaire pour la standardité dynamique appelé « I-confort dynamique ». La question de savoir si le I-confort dynamique est suffisant reste ouverte mais un premier résultat dans cette direction est donné, en montrant qu’une version renforcée du I-confort dynamique entraîne la standardité dynamique. En établissant qu’elle ne satisfait pas le critère de I-confort dynamique, on prouve que la filtration facteur engendrée par l’automate déterministe n’est pas dynamiquement standard, et donc que la classification dynamique des filtrations diffère de la classification développée par Vershik. L’automate probabiliste dépend d’un paramètre d’erreur, et on montre par un argument de percolation que la filtration facteur engendrée par cet automate est dynamiquement standard pour des valeurs assez grandes de ce paramètre. 0n conjecture qu’elle ne sera pas dynamiquement standard pour les valeurs très petites de ce paramètre. La deuxième partie de ce manuscrit, plus algébrique, tire son origine d’une problématique musicale, liée au calcul d’intervalles dans une ligne mélodique périodique. Les travaux présentés ici poursuivent les recherches du compositeur roumain Anatol Vieru et de Moreno Andreatta et Dan Vuza mais d’une manière originale en se plaçant du point des vue des automates cellulaires. On étudie l’action sur des suites périodiques de deux automates cellulaires algébriques, dont l’un est identique à celui de la première partie. Les questions sur la caractérisation des suites réductibles et reproductibles ainsi que les temps associés ont été approfondies et améliorées pour ces deux automates. Le calcul des antécédents et des images via les deux automates a été explicité. La question de l’évolution des périodes a été traitée avec la création d’un outil appelé « caractéristique » qui permet de décrire et de contrôler l’évolution de la période dans les temps négatifs. Des simulations permettent de voir que l’évolution des périodes lorsque l’on tire au hasard des antécédents suit un motif presque régulier, et l’explication de ce phénomène reste une question ouverte. Les résultats mathématiques de cette deuxième partie ont été utilisés dans le module « automaton » d’un logiciel de composition gratuit, nommé « UPISketch. Ce module permet à un compositeur de créer des lignes mélodiques en itérant les images ou en prenant des antécédents successifs d’une ligne mélodique de départ
The first part of this manuscript falls within the framework of probability theory, and is devoted to the study of filtrations generated by some cellular automata. We study two versions of an algebraic automaton acting on configurations whose states take values in a finite Abelian group: one is deterministic, and consists in adding the states of two consecutive cells, and the second is a random perturbation of the first one. From these automata, random Markovian processes are constructed and the filtrations generated by these processes are studied. Using the I-cosiness criterion, we show that the two filtrations are standard in the sense developed by Vershik. However, cellular automata have the particularity of commuting with the coordinate shift operator. In this thesis, we introduce a new classification of the filtrations called "dynamic" which takes into account the action of this transformation. Filtrations are no longer defined on probability spaces but on dynamical systems, and are in this case "factor" filtrations: each sigma-algebra is invariant by the dynamics of the system. The counterpart of standardity from the dynamic point of view is studied. This creates a necessary criterion for dynamic standardity called "dynamic I-cosiness". The question of whether the dynamic I-cosiness is sufficient remains open, but a first result in this direction is given, showing that a strengthened version of the dynamic I-cosiness leads to dynamic standardity. By establishing that it does not satisfy the criterion of dynamic I-cosiness, it is proved that the factor filtration generated by the deterministic automaton is not dynamically standard, and therefore that the dynamic classification of the filtrations differs from the classification developed by Vershik. The probabilistic automaton depends on an error parameter, and it is shown by a percolation argument that the factor filtration generated by this automaton is dynamically standard for large enough values of this parameter. It is conjectured that it will not be dynamically standard for very small values of this parameter. The second part of this manuscript, more algebraic, has its origin in a musical problem, linked to the calculation of intervals in a periodic melodic line. The work presented here continues the research of the Romanian composer Anatol Vieru and of Moreno Andreatta and Dan Vuza, but in an original way from the point of view of cellular automata. We study the action on periodic sequences of two algebraic cellular automata, one of which is identical to that of the first part. The questions on the characterization of reducible and reproducible sequences as well as the associated times have been deepened and improved for these two automata. The calculation of preimages and images via the two automata was explained. The question of the evolution of the periods was treated with the creation of a tool called "characteristic" which allows to describe and control the evolution of the period in negative times. Simulations show that the evolution of the periods when the preimages are drawn at random follows an almost regular pattern, and the explanation of this phenomenon remains an open question. The mathematical results of this second part have been used in the "Automaton" module of a free composing software called "UPISketch ». This module allows a composer to create melodic lines by iterating images or taking successive preimages of a starting melodic line

Ce mémoire de thèse est consacré au fractionnement des protéines du lait par filtration dynamique. Un procédé en cascade a été proposé pour séparer les protéines du lait en trois fractions principales : les caséines, l'α-Lactalbumine et la β-Lactoglobuline. La première étape du procédé consiste en une microfiltration du lait afin de séparer les caséines des protéines du lactosérum. Une comparaison entre les performances des deux modules de filtration dynamique : le module Multi Shaft Disk (MSD) et le module à disque rotatif, a été effectuée. Nous avons obtenu les meilleurs résultats avec le prototype MSD, fournissant des flux de perméat élevés, ainsi que une très bonne transmission de protéines solubles et une rétention élevée des micelles de caséines. La deuxième étape du procédé est la séparation d'α-Lactalbumine de la β-Lactoglobuline, par ultrafiltration. Le prototype à disque rotatif muni d'un disque à ailettes tournant à 2000 tr.min-1 a été utilisé. Nous avons obtenu des transmissions de protéines et des sélectivités constantes lors de la concentration du lactosérum. Ceci constitue un avantage des systèmes dynamiques, car en filtration tangentielle les transmissions de protéines et les sélectivités diminuent avec la concentration. Les sélectivités obtenues en filtration dynamique, sans modification de pH ni de la force ionique, sont de l'ordre de grandeur de celles obtenues en filtration tangentielle après optimisation du pH et de la force ionique.

Il est generalement admis que la permeance p d'un filtre diminue avec l'augmentation de sa perte de charge. Cependant, nos experiences confirment que dans le domaine de la filtration submicronique, lorsqu'on utilise comme aerosols d'essais des particules liquides (dop, des, tbp,. . . Et differentes huiles), on observe l'effet inverse, a savoir une baisse du rendement du media a mesure qu'il se colmate. C'est pourquoi notre travail a pour objectif l'etude theorique et experimentale de la filtration stationnaire et dynamique des aerosols liquides submicroniques. Dans une premiere partie, nous etudions la filtration stationnaire des aerosols, dans le but de valider un modele parmi ceux repertories dans la litterature. Nous examinons dans le detail ses limites et nous l'ameliorons afin de l'utiliser comme modele de base en filtration dynamique. Dans une seconde partie, nous etudions experimentalement et theoriquement la filtration des aerosols liquides. Nous montrons que l'efficacite de collection du filtre teste diminue lors de son colmatage par un aerosol huileux et ce, quelle que soit la taille de la particule, dans la gamme de dimensions choisie (0,02-0,5 m). Nous deduisons de nos experiences une formule simple qui devrait permettre la prevision de l'augmentation de la permeance d'un filtre en fonction de la masse d'aerosols liquides qu'il a captes

Ce mémoire de thèse est consacré au fractionnement des protéines du lait par filtration dynamique. Un procédé en cascade a été proposé pour séparer les protéines du lait en trois fractions principales : les caséines, l’A-Lactalbumine et la B-Lactoglobuline. La première étape du procédé consiste en une microfiltration du lait afin de séparer les caséines des protéines du lactosérum. Une comparaison entre les performances des deux modules de filtration dynamique : le module Multi Shaft Disk (MSD) et le module à disque rotatif, a été effectuée. Nous avons obtenu les meilleurs résultats avec le prototype MSD, fournissant des flux de perméat élevés, ainsi qu'une très bonne transmission de protéines solubles et une rétention élevée des micelles de caséines. La deuxième étape du procédé est la séparation d’A-Lactalbumine de la B-Lactoglobuline, par ultrafiltration. Le prototype à disque rotatif muni d’un disque à ailettes tournant à 2000 tr. Min-1 a été utilisé. Nous avons obtenu des transmissions de protéines et des sélectivités constantes lors de la concentration du lactosérum. Ceci constitue un avantage des systèmes dynamiques, car en filtration tangentielle les transmissions de protéines et les sélectivités diminuent avec la concentration. Les sélectivités obtenues en filtration dynamique, sans modification de pH ni de la force ionique, sont de l’ordre de grandeur de celles obtenues en filtration tangentielle après optimisation du pH et de la force ionique
This thesis focuses on milk proteins fractionation by dynamic filtration. A two-stage process has been proposed in order to separate milk proteins into three main fractions: casein micelles, A-Lactalbumin and A-Lactoglobulin. The first stage of the process consists in microfiltration of skim milk for separating casein micelles from whey proteins. The performances of two dynamic filtration modules: the Multi Shaft Disk (MSD) module and the rotating disk module have been compared. The results have shown that the MSD module presents high permeate flux, good whey proteins transmission and high casein micelles rejection. The second stage of the process is the separation of A-Lactalbumin from B-Lactoglobulin by ultrafiltration. The rotating disk module equipped with a disk with vanes and rotating at 2000 rpm, was used. The protein transmission and selectivity were constant during whey concentration. This is an advantage of dynamic filtration because in crossflow filtration protein transmission and selectivity decreased during whey concentration. The selectivities obtained with dynamic filtration, without changes in pH and ionic strength of the solution, were in the same range as those obtained with crossflow filtration after pH and ionic strength optimization

Dans un contexte environnemental, l'industrie laitière se doit de trouver de nouvelles solutions pour traiter ces eaux de procédés qui, bien que non toxiques, ont un fort pouvoir polluant du fait des pertes en matière première (lactose, protéines du lait). Les procédés membranaires sont bien adaptés à ce type d'application. Nous avons effectué des études en nanofiltration et osmose inverse afin de produire une eau réutilisable au sein même de l'usine ou qui puisse être rejetée dans le milieu naturel suivant des normes de rejets strictes. Ces études, réalisées sur des systèmes vibrants et rotatifs évitant le colmatage des membranes et donc maintenant leurs performances en termes de flux et de rétentions, ont permis, en nanofiltration, d'obtenir une eau rejetable, alors que les systèmes classiques de filtration tangentielle ne le permettent pas, et d'atteindre, en osmose inverse, des caractéristiques spécifiques de réutilisation (eau de chaudière par exemple)
Ln an environmental context, the dairy industry must find new solutions to treat this process waters which, although not toxic, have a strong polluting capacity because of the raw material losses (lactose, milk proteins). The membrane processes are weIl adapted to this type of application. Studies were carried out in nanofiltration and reverse osmosis in order to produce a reusable water or water which can be rejected into the natural environment according to rejection standards. These studies, carried out on vibrating and rotating systems avoiding the fouling of membranes and thus maintaining their performances in terms of fluxes and retentions, have permitted, in nanofiltration, to obtain a rejectable water, whereas the classical crossflow systems do not allow it, and to reach, in reverse osmosis, specific characteristics of reuse (boiler feed water for example)

La filtration membranaire est facile à combiner avec d’autres technologies pour traiter les eaux usées industrielles, en produisant de l'eau réutilisable et en récupérant des composants organiques/inorganiques. Le déclin du flux à cause de la polarisation de concentration et du colmatage de la membrane est une limitation importante dans l'application des technologies membranaires pour traiter les eaux usées. Afin de contrôler le déclin du flux, la filtration membranaire à fort cisaillement a été utilisée pour traiter les eaux usées de nettoyage et laitières dans ce travail. Les comportements du flux, les mécanismes de colmatage, le rôle des polluants et les stratégies de contrôle du colmatage dans le traitement des eaux usées par la filtration membranaire avec un cisaillement amélioré ont été étudiés pour fournir de précieuses informations pour les applications industrielles. Le déclin du flux dans le traitement des eaux usées détergentes par nanofiltration (NF) peut être restreint lorsque la couche de polarisation de concentration tensioactive est éliminée par un taux de cisaillement élevé sur la membrane. L’augmentation du pH a eu un effet positif en augmentant la répulsion électrostatique entre les molécules de surfactant et de la membrane. Le colmatage de la membrane peut être éliminé par un rinçage à l'eau, et la perméabilité membranaire récupérée complètement sans nettoyage chimique. Le colmatage des membranes dans le traitement des eaux usées laitières est plus compliqué. Avec un taux de cisaillement et une pression élevés, un léger déclin du flux dû à l'adsorption des polluants (le lactose, les ions multivalents de sel et leurs agrégats) est observé. Pendant cette phase, le colmatage par adsorption en surface, le rétrécissement et le colmatage des pores, régis par l’interaction de polluants-membrane, sont les mécanismes principaux de réduction du flux. En l'absence de nettoyage chimique, ce colmatage par adsorption peut induire la formation d’un gâteau par des agrégats de protéines et du calcium, ce qui entraîne un fort déclin du flux. Un prétraitement par ultrafiltration (UF) peut réduire le colmatage des membranes de NF à un taux de cisaillement faible à cause de l'élimination des caséines et des protéines de lactosérum, alors qu'il a un effet négatif sur la NF lorsque que le taux de cisaillement est élevé. Nous avons proposé les conditions opératoires suivantes : conditions hydrodynamiques extrêmes et celles d’un flux de seuil (threshold flux). La condition extrême signifie l’application d’un taux de cisaillement élevé et d’une pression de 40 bar, tandis que le fonctionnement au flux de seuil consiste à limiter le flux pour réduire le colmatage (le point au-dessus duquel le flux cesse d'augmenter linéairement avec la pression transmembranaire). Le premier mode donne un flux très élevé et une bonne qualité du perméat, mais le deuxième est intéressant pour des tests de longue durée grâce à un faible déclin du flux. Il peut être conclu qu’en utilisant la filtration dynamique, le déclin du flux peut être parfaitement contrôlé par l’application d’un fort taux de cisaillement sur la membrane. L’opération en conditions extrême avec un nettoyage chimique approprié et l’opération du flux de seuil avec un colmatage faible, sont deux choix possibles pour la filtration dynamique à fort cisaillement. La comparaison et l'applicabilité de ces deux opérations doivent encore être étudiées
Membrane filtration is easy to combine with other technologies to treat industrial wastewater, for the production of reusable water and the reutilization of organic/inorganic components. But flux decline due to concentration polarization and membrane fouling is an important limitation in applying membrane technologies to recycle wastewater. In order to reduce flux decline, shear-enhanced membrane filtration was used to treat detergent and dairy wastewaters in this work. Flux behaviors, fouling mechanisms, foulant roles and control strategies in recycling wastewater by shear-enhanced membrane filtration were investigated to provide useful information for industrial applications. The flux decline in the treatment of detergent wastewater by nanofiltration (NF) could be controlled as the surfactant concentration polarization layer was reduced by high shear rate on the membrane. Increasing feed pH had a positive effect by enhancing electrostatic repulsion between surfactant molecules and membrane. The membrane fouling layer could be broken up by water rinse, and thus membrane permeability could be fully recovered without any chemical cleaning. Membrane fouling in the treatment of dairy wastewater was more complicated. When operating at high shear rate and pressure, after a stable flux period, a slow flux decline caused by surface adsorption of foulants (lactose, multivalent salt ions and their aggregates) occurred. In this adsorption fouling stage, pore narrowing and blocking governed by foulant–membrane interaction were the main fouling mechanisms. In absence of chemical cleaning, this adsorption fouling could induce cake fouling formation by proteins-calcium aggregates, resulting in severe flux decline. Ultrafiltration (UF) pretreatment could reduce NF membrane fouling at low shear rate due to the elimination of caseins and whey proteins, while it had a negative effect on NF of UF permeate at high shear rates. Two new membrane operations, i. E. At extreme hydrodynamic conditions and threshold flux conditions, were proposed. Extreme hydrodynamic conditions consists in high shear rate and high applied pressure (up to 40 bar), while threshold flux operation implies limiting the flux to reduce fouling (the point above which flux ceases to increase linearly with transmembrane pressure). The former had high process efficiency and good permeate quality, but the latter is advantageous in long-term runs due to low flux decline. It can be concluded that, using shear-enhanced membrane filtration, flux decline can be well controlled by its high shear rate on the membrane. Extreme hydrodynamic operation with suitable chemical cleaning and threshold flux operation with low fouling rate, are two possible choices for dynamic shear-enhanced membrane process. The comparison and applicability of these two operations need to be further studied

Ce mémoire décrit des essais de la micro et l'ultrafiltration dynamique effectués avec trois pilotes de laboratoire, un pilote MSD à disque membranaire rotatif sur deux arbres, un pilote à disque rotatif avec une membrane organique fixe, et un pilote à cylindre tournant avec une membrane concentrique. Le module MSD a été testé en microfiltration de suspensions de CaCO3 où nous avons comparé des membranes céramiques et organiques. Les essais ont confirmé l'importance du recouvrement des disques. Ensuite, nous avons appliqué le système de MSD aux traitements des effluents modèles de surfactants anioniques (solutions de SDBS et SDS), avec une comparaison au système à disque rotatif, qui permettait une pression plus élevée de fonctionnement. En terme de flux de perméat et de taux de rétention, ces deux systèmes possèdent des avantages par rapport aux systèmes de filtration tangentielle classique. Puis, les modules à disque rotatif et à cylindre tournant ont été employés à l'ultrafiltration des solutions d'albumine bovine (BSA) pour simuler l'hémofiltration (traitement de l'insuffisance rénale aiguë).