Academic literature on the topic 'Encrassement en laboratoire/à l'échelle pilote'

La mesure du débit est un élément essentiel du dispositif métrologique au service des arrêtés du 21 juillet 2015, mais reste une opération encore relativement complexe pour les « petits » collecteurs présentant souvent des problématiques d’encrassement, avec des faibles hauteurs d’eau. C’est dans cet esprit que le dispositif « Osrai’Flow » (une des innovations du projet Osrai – Outils de surveillance des réseaux d’assainissement intelligents) a été développé. Cet article présente deux grandes parties : les résultats obtenus par la modélisation 3D et un pilote de laboratoire taille 1/1, le retour sur expérience d’un site équipé et sa comparaison avec un système en place. Les travaux de modélisation 3D ont permis de démontrer que le système Osrai’Flow, à base d’une contraction innovante d’un seul côté de l’écoulement, rentre dans la catégorie des venturis à col court Khafagi et permet donc une mesure de débit à partir de mesures de hauteurs d’eau et de lois hydrauliques bijectives. Le démonstrateur de terrain réalisé sur la commune de Blain (44130) avec un suivi de 7 mois a confirmé les résultats de la partie modélisation, mais a surtout montré une absence de bouchage ou de sédimentation au niveau du dispositif. L’installation simple du dispositif à base de matériaux courants en fait également un système à coût réduit. Ainsi, le dispositif Osrai’Flow est fiable avec des précisions de débit de l’ordre de 5% et robuste, puisque sans encrassement. Il est utilisable sur les collecteurs de DN de 200 à 300 mm et la contraction peut être choisie pour garantir des mesures fiables jusqu’à une pente de 4%. Une extension du dispositif pour des collecteurs plus imposants est déjà à l’étude.

La réutilisation des eaux usées est reconnue comme une technique importante dans les régions arides et /ou grandes consommatrices d'eau. L'une des méthodes actuellement très employée consiste à recharger la nappe phréatique avec des effluents secondaires via des bassins d'infiltration. L'épuration biologique et / ou chimique à travers la zone non-saturée représente une caractéristique importante de cette technologie. Les procédés de ce type sont connus sous l'appellation de Soil Aquifer Treatment (SAT) ou géofiltration. Dans ce travail, le procédé a été étudié comme méthode de réhabilitation d'un effluent secondaire d'eaux usées jusqu'au stade d'eau potable. Cette recherche a été principalement axée sur le comportement, le transport des matières organiques (MO) de l'effluent et particulièrement sur leur rôle de précurseurs potentiels de sous-produits de désinfection lors de la réutilisation de la nappe. Dans la zone vadose, la matière organique est principalement éliminée par biodégradation, et à un degré moindre, par adsorption. Les simulations du procédé, en laboratoire, ont été réalisées en réacteurs recirculés aérobies, en mode cuvée, avec un biofilm acclimaté sur des particules de sable siliceux, afin de déterminer la fraction biodégradable des MO. L'évaluation de celle-ci est essentielle pour prédire leur potentiel de dégradation par la biomasse de la zone vadose. L'effluent mis en oeuvre est issu d'une station d'épuration de l'Arizona (États-Unis) avec biofiltre (lit filtrant à support plastique); sa concentration en carbone organique dissous (COD) se situe entre 10 et 15 mg/L. L'effluent mis 5 jours durant en contact avec le biofilm acclimaté du réacteur montre un abattement de 50-60 % du COD. Il a ainsi été déterminé qu'environ 80 % de l'élimination des MO de l'effluent survient dans les premières 24 heures d'expérimentation, alors que le reste, près de 20 %, est éliminé durant les 48 heures suivantes. Dans ces conditions, le délai de 5 jours apparait suffisant pour dégrader les MO présentes dans ces effluents. Les rendements observés augurent bien de la dégradation dans la zone vadose si l'on tient compte de la combinaison des taux et de la hauteur d'infiltration avec des temps de résidence de 2 à 14 jours ainsi qu'il est proposé dans le procédé. Afin d'accroître la biodégradabilité des MO, une ozonation a été effectuée, en amont du bio-traitement, avec un générateur d'ozone à l'échelle du banc d'essai fonctionnant en mode semi-continu (admission continue de gaz, volume stable de liquide). La pré-ozonation a permis d'accroître la biodégradation de 60-70 %. Bien qu'un fort pourcentage de MO soit éliminé dans ce schéma, il ressort que l'ozone n'a qu'un effet modeste sur la transformation des MO dissoutes non-biodégradables en matières biodégradables par rapport à des expériences similaires effectuées avec des matières organiques naturelles (MON) des eaux de surface. L'eau usée ainsi traitée présente des niveaux de COD comparables à ceux d'une eau de surface employée à des fins de consommation. Les caractéristiques des MO de l'effluent ont été comparées à celles des MON. Une ultrafiltration de l'effluent pour déterminer le poids moléculaire apparent des MO, donne une distribution bimodale de leur poids moléculaire par rapport à une distribution logarithmique normale observée avec des MON typiques. En utilisant des résines non- ioniques pour séparer les fractions hydrophobes et hydrophiles des MO, il ressort que l'ozonation ne transforme pas de façon significative la fraction hydrophobe des MO de l'effluent en fraction hydrophile, tel que cela a été observé durant l'ozonation des MON. Ces eaux ont été chlorées en pilote, selon des conditions similaires à celles des réseaux de distribution (CI2:COD=1:1mg/mg, période d'incubation=24 heures) afin de simuler la post-désinfection après récupération. Les sous-produits réglementés (Trihalométhanes THM) et ceux proposés (Acides holoacétiques, HAA6) ont été formés à des taux inférieurs ou proches des normes en vigueur (ou de celles proposées pour HAA6) pour l'eau potable aux États-Unis. Cependant, une nitrification significative a été observée dans nos simulations de traitement par le sol avec un effluent non-nitrifié, conduisant à des teneurs en nitrates supérieures à la norme américaine pour l'eau potable (10 mg/L).

Le présent travail est une contribution pour mieux comprendre l’influence des micelles de caseine sur l’encrassement de solutions de protéines sériques. En particulier, des approches expérimentales et numériques ont été réalisées, à des tailles laboratoires et pilotes, pour décrire les phénomènes de dénaturation et mieux cerner le rôle du calcium dans les mécanismes d’encrassement. Tout d'abord, l'effet du ratio massique caséine / lactosérum sur les performances d'encrassement des protéines de lactosérum a été étudié dans un échangeur à Plaques à l'échelle pilote. La masse totale du dépôt d'encrassement chute d’abord de manière significative avec l'augmentation de la concentration en caséine, atteignant un minimum quand le ratio vaut 0,2. Au-delà de cette valeur, la masse de dépôt réaugmente. La chute de la masse du dépôt, pour un ratio ≤ 0,2, ne semble pas être corrélée à la dénaturation thermique du BLG mais plus probablement due à la modification des interactions minérales introduites par la caséine. L'augmentation de la masse de dépôt, pour un ratio ≥ 0,2, semble être liée à une co-précipitation du complexe BLG-caséine qui augmente l'encrassement. Il est suggéré que la présence de caséine micellaire modifie profondément l'équilibre calcique en solution et que la teneur en nanocluster de Ca-P modifie fortement les interactions entre les espèces protéiques et les minéraux (calcium ionique, Ca-P) affectant ainsi la dénaturation des protéines et la précipitation des minéraux. Un nouveau modèle cinétique concernant le dépliement thermique et l'agrégation de BLG a été établi. Ce modèle est en mesure de justifier la rupture de pente dans le diagramme d'Arrhenius et de fournir des informations thermodynamiques détaillées pour les processus de dépliement et d'agrégation. Sur la base de ce modèle, il a été confirmé que le calcium ionique avait un rôle protecteur sur le dépliement thermique du BLG à basse température. En revanche, à des températures plus élevées, le calcium favorise l'agrégation et la formation d'espèces BLG dépliées. Un dispositif d'encrassement à l'échelle laboratoire a été construit et tester avec des protéines de lactosérum en régime laminaire. Un modèle CFD 3D réaliste a été implémenté simulant à la fois les réactions au cœur du fluide et en surface. Les résultats ont montré une relation linéaire entre le facteur pré-exponentiel et la concentration de calcium, ce qui suggère que l'encrassement nécessite qu’une seule molécule de calcium soit associée à une protéine de BLG. Il est confirmé que le calcium est essentiel à l'encrassement avec des effets significatifs à la fois sur les processus de dénaturation thermique et sur la croissance du dépôt. Enfin, l'effet du ratio caséine / lactosérum sur l'encrassement a été étudié avec un dispositif d'encrassement de laboratoire. Les résultats laboratoires montrent que la caséine réduit l’aptitude à l’encrassement comme déterminé précédemment avec l’installation pilote. Cependant, dans ce cas, l'encrassement reste à un niveau faible y compris pour des ratios élevés (jusqu'à 4). La présence de caséines individuelles dans la phase sérique a été considérée comme responsable de cette atténuation de l'encrassement, probablement par leurs activités de type chaperon. Cependant, quand le pH de la solution d'encrassement est fixé à 6,6, il est démontré que la caséine perd son effet d'atténuation de l'encrassement pour des ratios plus élevés. Ce comportement est lié à sa faible capacité de micelle de caséine à contrôler le calcium ionique dans la phase sérique à un pH plus bas, entraînant une concentration plus élevée en calcium facilitant la dénaturation de la BLG et l'accumulation de dépôts. Une quantité plus faible de caséines dissociées dans la phase sérique à pH 6,6 pourrait aussi expliquer l'augmentation de la masse d'encrassement car elles ne sont pas en concentration suffisantes pour remplir des fonctions de type chaperon
The present work is a contribution to better understand the influence of casein micelles on the fouling of serum whey protein solutions. In particular, experimental and numerical approaches have been carried out, at laboratory and pilot scales, to describe denaturation phenomena and better understand the role of calcium in fouling mechanisms. First of all, the effect of casein/whey mass ratio on the whey protein fouling performance was investigated in a pilot-scale PHE. The total fouling deposit mass drop significantly with the addition of casein, resulting in a minimum value located at Casein/WPI of 0.2. Exceeding this critical ratio, fouling deposit increased with elevated casein concentrations. The deposit mass drop (Casein/WPI ≤ 0.2) is unlikely to be linked to the thermal denaturation of BLG and is more probably due to the change in mineral interactions introduced by casein. The increased fouling mass (Casein/WPI ≥ 0.2) was attributed to a co-precipitation of BLG-casein complex that enhances the fouling. It is proposed that micellar casein change deeply the calcium balance and the content of CaP nanocluster modifies sharply the interactions which occur between protein species (BLG, caseins) and mineral elements (ionic calcium, Ca-P) thereby affecting the protein denaturation and fouling behavior. A novel kinetic model concerning thermal unfolding and aggregation of BLG was established. This model interprets mathematically the break-slope behavior in the Arrhenius plot and provides detailed thermodynamic information for both unfolding and aggregation processes. Based on this model, it was confirmed that ionic calcium has a protective role on the thermal unfolding of BLG at low temperature. In contrast, at higher temperatures, calcium promotes aggregation and the formation of unfolded BLG species. A bench-scale fouling rig was built to perform whey protein fouling experiments in a laminar regime. A realistic 3D CFD model was achieved to simulate both the bulk and surface reactions. Results showed a linear relationship between the deposition pre-exponential factor and calcium concentration, suggesting the fouling is built in such a pattern that only one calcium ion per BLG molecule is involved. Calcium was confirmed to be essential to fouling growth with significant effects both on the thermal denaturation and deposition processes. Finally, the effect of casein/whey ratio on the whey protein fouling was investigated in the laboratory-scale fouling device. Results revealed a similar effect of casein on fouling mitigation as those found in the pilot plant. However, in this case, the fouling was suppressed and maintained at a low extent even at high Casein/WPI ratios (up to 4). The presence of individual caseins in the serum phase was considered to be responsible for this fouling mitigation probably through their chaperon-like activities. However, when the pH of the fouling solution is set at 6.6, casein is shown to lose its fouling-mitigating effect at higher ratios. This behavior is related to its weak ability of casein micelle to control ionic calcium in the serum phase at lower pH, resulting in higher calcium concentration facilitating BLG denaturation and deposition accumulation. A lower amount of dissociated caseins in the serum phase at pH 6.6 could also explain the increase in fouling mass because they are not in sufficient concentration to perform chaperone-like functions

Les installations nucléaires sont génératrices de déchets liquides radioactifs qui doivent être traités avant leur rejet dans l'environnement. Le cobalt et l'argent radioactifs sont, après le tritium et le carbone 14, les principaux radionucléides rejetés par des réacteurs à eau pressurisée. Les traitements de décontamination d'effluents liquides actuellement mis en œuvre dans les installations nucléaires reposent sur des procédés physico-chimiques d'évaporation, de coagulation/floculation, de séparation de phase, de sorption et d'échange d'ions. Ces procédés conventionnels sont très efficaces mais présentent diverses limitations : ils ne retiennent pas ou peu le carbone 14 et, en situation accidentelle, ils ne sont pas faciles à mettre en œuvre pour traiter de grands volumes. Le développement de procédés innovants palliant à ces inconvénients est donc nécessaire. Les technologies de bio-remédiation pourraient être une alternative intéressante dans le secteur nucléaire mais très peu de procédés ont été proposés. Ce travail vise ainsi à développer une filière de traitement d'effluents nucléaires originale basée sur l'action d'une micro-algue photosynthétique, Coccomyxa actinabiotis, résistant aux rayonnements ionisants et accumulant les radionucléides et métaux toxiques. Les réflexions menées en collaboration avec les différents acteurs du projet ont permis d'établir un cahier des charges pour concevoir la filière de traitement et réaliser un pilote en tenant compte des contraintes associées au milieu nucléaire et à l'utilisation d'une matrice biologique. La filière est organisée en plusieurs opérations incluant d'une part la production et la récolte des micro-algues et d'autre part la décontamination de l'effluent. La faisabilité de chacune de ces opérations est tout d'abord étudiée à l'échelle laboratoire. Ainsi, les conditions opératoires et les outils de suivi, de contrôle, et d'optimisation relatifs aux étapes de (i) production de biomasse algale, (ii) séparation et/ou concentration de la biomasse par microfiltration et (iii) décontamination de l'effluent, en particulier l'élimination de l'argent 110m, du cobalt 60 et du carbone 14, sont recherchés. Le montage de la filière complète est ensuite proposé ; basée sur les résultats obtenus à l'échelle de laboratoire, la faisabilité de la bio-décontamination de radionucléides par la micro-algue à l'échelle pilote est également étudiée et démontrée. Ce travail de recherche permet donc d'envisager le développement d'une filière innovante de traitement des effluents liquides d'industries nucléaires et confirme la potentialité de certaines micro-algues à assurer l'élimination de polluants ciblés
Nuclear plants produce radioactive liquid wastes which are decontaminated before they are released. Radioactive cobalt and silver are the main radionuclides released by water pressurized reactor, after tritium and carbon 14. Liquid effluents are decontaminated by physic-chemical processes, such as evaporation, coagulation, sorption and ion exchange. These technologies are very efficient but cannot neutralize entirely the carbon-14 and, in the case of emergency situation, they are difficult to implement in order to decontaminate high amount of radioactive liquids. It is necessary to look for alternative decontamination methods. Bio-remediation technologies may constitute interesting alternatives in the nuclear field as well, but only a few bio-based technologies have been proposed. This work aims to develop a treatment unit based on the use of a photosynthetic micro-alga, extremely radio-tolerant and owning high capacity to concentrate radionuclides and toxic metals. The technical specification was draft to design the process and construct the pilot unit taking into account the constraints linked to the use of a biological matrix in a nuclear environment. The pilot-scale treatment unit, based on this micro-alga, includes different tasks to ensure the objectives of the process: algae have first to be produced in a growth medium and harvested before ensuring the treatment of the contaminated effluent. The feasibility of these operations is studied at laboratory scale. Operating conditions and monitoring and optimization tools for each step, (i) biomass production, (ii) biomass separation and concentration by microfiltration, (iii) effluent decontamination of silver-110m, cobalt-60, carbon-14, are sought. Based on the results obtained at laboratory scale, the feasibility of bio-decontamination of radionuclides by the micro-alga at pilot-scale is studied and demonstrated. Through this work, the development of an innovative process has to be considered for the decontamination of liquid effluents from the nuclear industry. This work confirms the high potential of algae to ensure the pollutants elimination

L'hétérogénéité de la zone non saturée joue un rôle important dans le transfert d'eau et de soluté car elle accentue à la fois le développement des zones de stockage temporelles et les écoulements préférentiels. Par conséquent, la validation des modèles prédictifs nécessite le développement des outils expérimentaux spécifiques afin d'observer et de quantifier les mécanismes de transport impliqués dans un système non saturé hétérogène. Cette thèse vise à étudier l'effet combiné de la vitesse d'infiltration, de la barrière capillaire et l'angle de la pente d'interface entre deux matériaux sur les processus de l'écoulement de l'eau et du transport de soluté dans un modèle physique, le lysimètre de laboratoire 1x1x1.6 m3, nommé LUGH (Lysimeter for Urban Groundwater Hydrology) et un modèle numérique 3D de ce lysimètre. Le lysimètre LUGH est rempli par un sable fin et un mélange bimodal (50 % sable fin et 50 % gravier) en deux configurations: un profil uniforme de matériau bimodal ou un profil avec deux couches avec une pente de 14o. Ces agencements figurent l'hétérogénéité structurale et texturale observée sur un des sites expérimentaux de l'OTHU (Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine) : le bassin d'infiltration d'eaux pluviales Django Reinhardt géré par la ville de Lyon (France). Le lysimètre est alimenté en eau et avec un traceur inerte (bromure de potassium, KBr) sur une partie de la surface par un système d'arrosage automatique. Les effluents ont été recueillis dans quinze sorties différentes en bas du lysimètre. La forte hétérogénéité des flux des sorties et des courbes de percée souligne la mise en place des écoulements préférentiels résultant à la fois de l'effet de barrière capillaire et de l'effet de fond du lysimètre. A partir des résultats expérimentaux, la modélisation numérique à l'aide de logiciel COMSOL MultiphysicsTM a permis de mieux comprendre les mécanismes responsables de ces transferts hétérogènes. Lorsque le modèle numérique validé, un test de sensibilité a été conduit pour étudier les effets de la vitesse d'infiltration et de la pente de l'interface sur l'écoulement. Les résultats montrent que la diminution de la vitesse d'infiltration ou l'augmentation de la pente de l'interface favorisent le développement des écoulements préférentiels. Notre étude a donné également des renseignements pertinents sur le couplage entre les processus hydrodynamiques et le transfert des solutés dans les sols non saturés hétérogènes en soulignant le rôle de la géométrie des interfaces ainsi que celui des conditions aux limites comme des facteurs clés pour la quantification des écoulements préférentiels.

Dans l'industrie cosmétique, la fabrication de lotions (émulsions macroscopiques) s'effectue souvent en mode semi-batch. Les protocoles de fabrication de ces lotions sont définis et extrapoles aux différentes échelles de production de façon très empirique. Afin de réduire cet empirisme, il est possible d'appliquer les méthodes du génie des procédés. Nous avons choisi une formulation modèle de lotion cosmétique, caractéristique de cette gamme de produits, dont le comportement rhéologique s'est avéré sensible aux fluctuations de protocole de fabrication. La qualité de l'émulsion finale a été définie par rapport a sa rhéologie (comportement en écoulement et spectroscopie mécanique) et a ses caractéristiques sensorielles. Les réacteurs de fabrication utilisés sont équipés de deux outils distincts : un outil de macro mélange pour l'homogénéisation, les transferts thermiques et l'alimentation du deuxième outil, une turbine cisaillante pour la rupture des gouttes. Nous avons utilise plusieurs tailles de réacteurs, depuis le microréacteur jusqu'aux réacteurs pilotes et de production industrielle, en passant par des mini-reacteurs de laboratoire. Les trois réacteurs de plus petite taille ont été équipés de capteurs de couple sur l'outil de macro mélange afin d'assurer le suivi in situ d'une viscosité de procédé pendant les différentes phases de la fabrication, notamment la phase d'émulsification proprement dite et la phase de gélification de la phase continue. Ils constituent alors ce que nous avons appelé des rhéo-réacteurs. Nous avons propose et valide deux critères d'extrapolation, le premier, lié à l'outil de macro mélange, basé sur une puissance volumique constante, et le second, appliqué simultanément et lié à la turbine cisaillante, basé sur une énergie volumique constante. Pour ce dernier critère, le volume de référence choisi est le volume cisaille dans la turbine.

Le dessalement des eaux saumâtres et de l'eau de mer peut faire face à la problématique de pénurie d'eau qui menace certains pays tel que le Maroc. Actuellement, la technique la plus utilisée pour le dessalement des eaux saumâtres est l'Osmose inverse. La nanofiltration peut remplacer, dans les années avenir, l'Osmose inverse, mais la méconnaissance du comportement du matériau membranaire et des phénomènes de transfert limite l'application de la NF. Une meilleure compréhension des mécanismes de transport favoriserait son essor au sein du domaine de dessalement. C'est dans cette optique que nous avons mené ce travail pour contribuer à l'étude du dessalement des eaux saumâtres par NF. L'originalité de ce travail est de comparer les deux techniques de NF et d'OI sur le plan fondamental à l'échelle du laboratoire et de comparer leur performances pour le dessalement d'une eau saumâtre du sud du Maroc à l'échelle pilote. Dans la partie fondamentale une approche systématique pour la caractérisation des membranes commerciales de nanofiltration et d'osmose inverse à basse pression a été établie, pour aider l'utilisateur au choix d'une membrane pour le dessalement des eaux saumâtres. Nous avons développé deux types de caractérisation : (i) physico-chimique, en terme de Hydrophilie/ Hydrophobie, morphologie et topographie, charge de surface et (ii) transfert de mass en terme de perméabilité hydraulique à l'eau ultra pure et à des solutions salines, rétention de sels monovalents et divalents, détermination du seuil de coupure, détermination des paramètres de transfert de masse s et Ps respectivement le coefficient de reflexion et la perméabilité au soluté des membranes, compréhension des mécanismes de transfert de masse en NF ; la convection pure et la diffusion pure. Nous avons appliqué cette approche pour des membranes commerciales de NF et d'OIBP afin de comparer leurs performances et les classifier pour aider à la sélection d'une membrane de NF pour le dessalement des eaux saumâtres. La deuxième partie est consacrée à une étude pilote du dessalement d'une eau saumâtre du Sud du Maroc, afin de prouver sur le plan technique et économique, l'efficacité de la nanofiltration pour le dessalement cette eau. La NF s'est avérée efficace pour le dessalement partiel et sélectif de l'eau saumâtre étudiée en un seul étage, avec une consommation énergétique plus faible qu'en OI. Les membranes NF90 et NE90 sont les plus adéquates et les plus concurrentes à la BW30 pour le dessalement d'une eau saumâtre avec un taux de salinité de 4 g/L. Elle permettent un dessalement partiel et permettent aussi de préparer une eau destinée à la consommation humaine ( TDS ≤ 1000 ppm) à des pressions 2 fois plus faibles et à des taux de conversions plus élevés (90%). Des essais de dopage de l'eau de TanTan à différents taux de salinité et avec des ions fluorures ont été réalisés. Ces essais ont permis de déterminer la limite d'application des membranes de nanofiltration pour le dessalement des eaux saumâtres (6g.L-1) et confirmer l'efficacité de la NF pour la défluoruration sélective des eaux saumâtres au Maroc.

Le dessalement des eaux saumâtres et de l'eau de mer peut faire face à la problématique de pénurie d'eau qui menace certains pays tel que le Maroc. Actuellement, la technique la plus utilisée pour le dessalement des eaux saumâtres est l'Osmose inverse. La nanofiltration peut remplacer, dans les années avenir, l'Osmose inverse, mais la méconnaissance du comportement du matériau membranaire et des phénomènes de transfert limite l'application de la NF. Une meilleure compréhension des mécanismes de transport favoriserait son essor au sein du domaine de dessalement. C'est dans cette optique que nous avons mené ce travail pour contribuer à l'étude du dessalement des eaux saumâtres par NF. L'originalité de ce travail est de comparer les deux techniques de NF et d'OI sur le plan fondamental à l'échelle du laboratoire et de comparer leur performances pour le dessalement d'une eau saumâtre du sud du Maroc à l'échelle pilote. Dans la partie fondamentale une approche systématique pour la caractérisation des membranes commerciales de nanofiltration et d'osmose inverse à basse pression a été établie, pour aider l'utilisateur au choix d'une membrane pour le dessalement des eaux saumâtres. Nous avons développé deux types de caractérisation : (i) physico-chimique, en terme de Hydrophilie/ Hydrophobie, morphologie et topographie, charge de surface et (ii) transfert de mass en terme de perméabilité hydraulique à l'eau ultra pure et à des solutions salines, rétention de sels monovalents et divalents, détermination du seuil de coupure, détermination des paramètres de transfert de masse s et Ps respectivement le coefficient de reflexion et la perméabilité au soluté des membranes, compréhension des mécanismes de transfert de masse en NF ; la convection pure et la diffusion pure. Nous avons appliqué cette approche pour des membranes commerciales de NF et d'OIBP afin de comparer leurs performances et les classifier pour aider à la sélection d'une membrane de NF pour le dessalement des eaux saumâtres. La deuxième partie est consacrée à une étude pilote du dessalement d'une eau saumâtre du Sud du Maroc, afin de prouver sur le plan technique et économique, l'efficacité de la nanofiltration pour le dessalement cette eau. La NF s'est avérée efficace pour le dessalement partiel et sélectif de l'eau saumâtre étudiée en un seul étage, avec une consommation énergétique plus faible qu'en OI. Les membranes NF90 et NE90 sont les plus adéquates et les plus concurrentes à la BW30 pour le dessalement d'une eau saumâtre avec un taux de salinité de 4 g/L. Elle permettent un dessalement partiel et permettent aussi de préparer une eau destinée à la consommation humaine ( TDS ≤ 1000 ppm) à des pressions 2 fois plus faibles et à des taux de conversions plus élevés (90%). Des essais de dopage de l'eau de TanTan à différents taux de salinité et avec des ions fluorures ont été réalisés. Ces essais ont permis de déterminer la limite d'application des membranes de nanofiltration pour le dessalement des eaux saumâtres (6g. L-1) et confirmer l'efficacité de la NF pour la défluoruration sélective des eaux saumâtres au Maroc
A competing membrane process to Reverse Osmosis (RO) for brackish water desalination in the near future is Nanofiltration (NF). In this study, we tried to determine when apply of NF instead of RO for brackish water desalination is of a good relevance. In order to predict and compare NF and RO membranes performance, a fundamental study in laboratory scale was performed to a better understanding of the retention mechanisms of salts by several NF and RO membranes. The performance of the tested membranes was measured in terms of fluxes and rejection under different operating conditions (Feed solution composition, ionic strength, Hydrostatic pressure, recovery rate). The results showed that the rejections of salts increased with the feed pressure and decreased with the salt concentration and recovery rate. The Spiegler-Kedem-Katchalsky model (SKK) was used to analyse the experimental data of filtration experiments. The validation of the model applied allowed us to quantify the mass transfer parameters and to determine the mass transfer occurring in NF and RO (Convection and/or hydration diffusion). The membranes were also characterized using Atomic Force Microscopy, Streaming potential and Contact angle measurements with the goal of relating fluxes and salts retention behaviour with the membrane surface properties. The second part includes a technico-economical study comparing RO and NF processes for Tan Tan brackish water (4 g. L-1) desalination on pilot scale in Tan Tan BWRO plant. In this study, the performance of number of NF and RO modules was evaluated in terms of productivity, desalination efficiency and energy requirements. It was found that the RO modules sharply reduced the TDS of Tan Tan water (rejections > 90%). NF was observed to be an effective method to perform partial desalination of Tan Tan brackish water at higher permeates fluxes and lower applied pressures. The degrees of mineral salt removal with the NF90 and NE90 membranes were in the range of 72 and 95%. The results of pilot plant tests were compared with softwer projections. Significant deviations between pilot experiments and the simulations are obtained for some softwares, and pilot studies are required for the elements corresponding. This part also investigated the application of nanofiltration for demineralization of model solution simulating moderately brackish waters (salinity range of 4-10 g. L-1), and defluoridation of Tan Tan brackish water doped with fluoride at high concentrations. The results indicate the effectiveness of NF membranes (NF90 and NE90) in the treatment of brackish water feed of TDS lesser than 6 g. L-1. These membranes were also effective for fluoride removal at a satisfactory value