Dissertations / Theses: 'Traitement des eaux résiduaires urbaines'

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Nagem, Nogueira Flavia (19. "Méthodes d'évaluation de la biodégradabilité des eaux résiduaires urbaines." Aix-Marseille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000AIX11011.

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Abstract:

Afin de preserver les ressources en eau, le developpement de procedes qui permettent le traitement combine du carbone, de l'azote et du phosphore est necessaire. Dans ce but, les procedes biologiques sont largement utilises. La qualite et la quantite de la matiere organique de l'effluent ont une influence sur les performances de ces procedes. En effet, les bacteries denitrifiantes et dephosphatantes ont besoins d'une fraction de la matiere organique dite rapidement biodegradable. L'optimisation des performances demande la caracterisation de cette fraction. Ce travail propose le developpement de trois methodes de caracterisation. La premiere methode utilise un reacteur aere avec une biomasse en suspension. La consommation d'oxygene dissous est suivie et les donnees sont interpretees en utilisant un protocole d'estimation de parametres. Cette methode permet l'evaluation qualitative et quantitative de la matiere organique. Cependant, la precision des resultats depend du choix des parametres cinetiques et stchiometriques utilises. La deuxieme methode evalue la matiere organique a partir de la cinetique de denitrification d'un systeme a biomasse fixee. Une procedure discontinue et une procedure en continu ont ete testees. A ce stade, la methode en continu peut etre utilisee comme base pour le developpement d'un outil industriel en vue d'une utilisation sur le terrain. La troisieme methode evalue la matiere organique a partir de la cinetique de relargage du phosphore, dans un systeme a biomasse fixee. L'effluent est mis en contact avec la biomasse dans un systeme discontinu. Une equation de premier ordre est proposee pour decrire la cinetique de relargage du phosphore. La valeur de la constante de premier ordre est obtenue par estimation de parametres en utilisant les donnees de concentration en phosphate. Cette constante est utilisee comme parametre d'evaluation de la qualite de la matiere organique.

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Petitjean, Alain Bernard Nicolas. "Modélisation des transferts réactifs diphasiques dans les filtres verticaux pour le traitement des eaux résiduaires urbaines." Strasbourg, 2011. http://www.theses.fr/2011STRA6175.

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Abstract:

Le contexte réglementaire européen et français actuel impose des contraintes importantes sur la politique d’assainissement des petites collectivités. Les zones humides artificielles dédiées au traitement des eaux usées urbaines, et notamment les massifs filtrants verticaux, sont un outil efficace pour mener à bien cette politique. Ainsi, l’intérêt de la recherche sur ces techniques prometteuses s’est accentué ces dernières années. La modélisation mécaniste est une discipline en plein essor dans ce domaine. Le présent travail détaille le développement d’un modèle de transport réactif diphasique adapté aux massifs filtrants verticaux. L’oxygène est un facteur déterminant pour le fonctionnement de ces systèmes. Une étude permettant d’évaluer l’influence de leur conception et de leur exploitation sur les transferts d’oxygène est proposée. Les capacités de ré-oxygénation des filtres verticaux non colonisés sont évaluées à l’aide du modèle numérique. Dans la continuité de ces premiers résultats, l’interdépendance entre renouvellement d’oxygène et consommation bactérienne est abordée. Pour cela, un modèle de biodégradation aérobie adapté aux massifs filtrants verticaux est couplé au modèle de transport. Parallèlement à une meilleure compréhension des transferts d’oxygène, les résultats ouvrent la discussion sur les limites du modèle biologique adopté. De manière complémentaire à la modélisation, un dispositif expérimental visant à étudier le transport réactif des filtres verticaux non colonisés a été mis en place. Il ouvre la voie au calage du modèle numérique qui a été développé
Oxygen renewal, as a prominent phenomenon for aerobic bacterial activity, deeply impacts Vertical Flow Constructed Wetland (VFCW) treatment efficiency. We introduce a multiphase model able to simulate multi-component transfer in VFCWs. It is based on a two-phase flow module, and a transport module. The flow module can quantify both water and air velocities throughout the filter during operation. The reactive transport module follows dissolved and gaseous oxygen concentrations, and the transport of solutes such as ammonium and readily biodegradable COD (Chemical Oxygen Demand). The consumption of components is governed by Monod-type kinetics. Heterotrophic and autotrophic bacteria, which are responsible for COD and ammonium degradation respectively, are part of the model components. The kinetics are based on the Constructed Wetlands Model 1. The results from the simulation tool were compared with existing experimental data, and two kinds of operation with VFCWs were investigated. The authors show strong interplay between oxygen renewal and bacterial consumption in case of sequential batch feeding with transient flooding of surface. Oxygen renewal is essentially convection mediated in such operation, while convection is not significant in non-flooding operation. Simulated bacterial patterns are impacted by the operation, both quantitatively and spatially. From a modelling point of view, the authors highlight some limitations of the biological model : the description of bacterial lysis processes needs to be enhanced, as well as ammonium adsorption to organic matter

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Deleris, Stéphane. "Réduction de la production de boue lors du traitement des eaux résiduaires urbaines : analyse du traitement combiné : ozonation et traitement biologique." Toulouse, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAT0038.

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Abstract:

L'élimination des boues produites lors de l'épuration biologique des eaux usées fait partie des enjeux majeurs de la prochaine décennie. Les contraintes qui pèsent sur les filières classiques orientent les recherches vers des procédés de réduction de la production de boue au sein de la filière de traitement de l'eau. Ainsi, l'association entre une étape d'oxydation chimique par l'ozone et un traitement biologique par boues activées peut conduire à une réduction significative de la quantité de boue produite. Basée sur une double approche, expérimentale et de modélisation, l'analyse des mécanismes de la production de boue montre l'influence capitale des processus d'accumulation des matières organiques inertes particulaires provenant de l'effluent à traiter et issues du processus de décès. Si l'étape d'ozonation permet de rendre biodégradables ces fractions inertes, les simulations montrent qu'il est possible d'atteintre une réduction totale de la production de boue. Les essais discontinus d'ozonation de boue mettent en évidence une acion solubilisante de l'ozone sur la matière particulaire, une augmentation de la biodégradabilité et une inactivation significative des microorganismes. Les résultats obtenus permettent de construire un modèle d'action de l'ozone sur la boue qui, couplé au modèle du procédé biologique, permet de confirmer par la simulation l'intérêt du procédé combiné. Le couplage entre l'étape d'ozonation et le procédé biologique permet de supprimer la production de boue organique excédentaire et conduit à une réduction de la production de boue minérale. L'optimisation du mode d'apport de l'ozone apparaît déterminante pour garantir l'efficacité de l'étape d'ozonation. Ce travail met en évidence l'apparition d'un talon de DCO réfractaire dans l'effluent, l'amélioration des caractéristiques de décantation et le maintien des activités nitrifiantes. Il montre l'applicabilité de ce procédé et précises les conditions dans lesquelles il peut être mis en œuvre
Elimination of excess sludge produced by biological wastewater treatment is an important issue of the next decade. Due to the constraints inherent to the current practices for sludge disposal, research efforts are focused on processes that reduce sludge production simultaneously to treating wastewater. The association of a chemical oxidation step (with ozone) with an activated sludge process can lead to a significant reduction of sludge production. Experimental and simulation approaches, were employed to analyse the main mechanisms of sludge production. Results showed the major influence of the accumulation of particular inert organic compounds coming from the influent and from the decay of biomass. Il ozonation treatment improves the biodegradability of those compounds, simulations confirms that total reduction of excess sludge production could be reached. Batch experiments of sludge ozonation show the solubilising effect if ozone and also demonstrate the biodegradability improvements of the solubilised matter and significant inactivation of biomass. The obtained results allow generation of a simulation model on the effect of ozone on sludge. Using this model combined with the existing biological model confirms the potential of the combined process. Continuous experiments at pilot scale confirm that the association of ozonation treatment with an activated sludge process allows total reduction of excess organic sludge production and also leads to the reduction of mineral sludge production. The optimization of the way of applying ozone (dosage, treatment frequency) appears to be a key point to guarantee the efficiency of the ozonation treatment. The obtained data show that ozone treatment lead to the production of non settleable refractory COD in the effluent. Significant improvements in sludge settling characteristics and conservation of nitrifying activity are also observed. The results of this work confirm the applicability of the combined process

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Muller, Mathieu. "Ecodynamique et activité toxicologique des œstrogènes au cours du traitement des eaux résiduaires et des boues urbaines." Montpellier 2, 2008. http://www.theses.fr/2008MON20161.

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Abstract:

La dynamique des œstrogènes et de l'activité œstrogénique a été étudiée au niveau d'une station d'épuration en combinant des évaluations chimiques et biologiques. Le devenir des œstrogènes et de leur toxicité au cours de la méthanisation ou du compostage des boues a également pu être abordé grâce à la validation d'une méthode analytique. Enfin, les bactéries impliquées dans le mécanisme de biodégradation des œstrogènes ont été caractérisées via la combinaison de méthodes de microbiologie classique et moléculaire. Les œstrogènes et leur toxicité sont efficacement éliminés par biodégradation au cours du traitement des eaux usées urbaines. Bien que faible, les œstrogènes adsorbés sur les boues et leur toxicité associée persistent au cours de la méthanisation et du compostage. Les communautés dégradant les œstrogènes sont constituées de bactéries non cultivées ou déjà reconnues pour dégrader des œstrogènes et micropolluants. Brevundimonas diminuta est impliqué dans la dégradation de E2
The fate of estrogens and estrogenic activity through a sewage treatment plant were studied combining chemical and biological assessments. The behaviour of estrogens and endocrine-disrupting activities was also investigated during sludge anaerobic digestion or composting after validation of a specific analytical method. Finally, the bacteria involved in the degradation of estrogens were characterised using both classical and molecular microbiological methods. The estrogens and estrogenic activity are efficiently removed by biodegradation during urban sewage treatment. Despite slightly sorption of estrogens on sludge, persistence of these compounds and endocrine-disrupting activities was observed through anaerobic digestion and composting process. The estrogens-degrading consortia consist of until now uncultured species or bacteria already known to degrade estrogens or others organic pollutants. Brevundimonas diminuta was involved in the degradation of estradiol

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Buzier, Rémy. "Évolution de la spéciation des métaux dans les eaux résiduaires urbaines lors du traitement par boues activées." Paris 12, 2005. https://athena.u-pec.fr/primo-explore/search?query=any,exact,990002521010204611&vid=upec.

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Abstract:

Dans le contexte de la directive cadre européenne sur l'eau, nous nous sommes intéressés aux métaux dans les rejets urbains pour le risque écotoxicologique qu'ils représentent envers les milieux aquatiques naturels. Ce risque écotoxicologique dépend de la forme chimique des métaux donc de leur spéciation, qui reste encore difficile à déterminer dans des milieux complexes comme les rejets urbains. Le travail proposé vise donc à évaluer la spéciation des métaux dans les eaux résiduaires urbaines (ERU) et son évolution jusqu'au rejet dans les milieux aquatiques, notamment sous l'effet des stations d'épuration (STEP). Dans cette optique, la technique de gradient de diffusion en couche mince (DGT) a été évaluée comme outil pour l'étude de la spéciation des métaux dans les ERU. Cet outil a ensuite été utilisé sur divers échantillons prélevés sur le terrain afin de mesurer la fraction labile des métaux et d'évaluer l'impact des traitements en STEP sur cette dernière. De plus, diverses expériences réalisées en laboratoire ont permit d'évaluer le rôle de la biodégradation de la matière organique sur la spéciation des métaux lors du traitement des ERU par boues activées. Nous avons ainsi, d'une part, validé la technique DGT pour l'étude des ERU et, d'autre part, réalisé une première caractérisation de la fraction labile des métaux ainsi mesurée. Le travail réalisé en laboratoire montre que la biodégradation de la matière organique ne permet que l'élimination des ligands les plus forts, les ligands faibles étant éliminés lors du traitement par boues activées probablement par des phénomènes d'adsorption ou de floculation. Enfin, la mesure sur les échantillons prélevés sur le terrain montre que les STEP ont un effet variable sur la fraction labile qui ne semble pas dépendre du type de traitement utilisé ou du temps de séjours dans l'ouvrage
In the European water framework directive context, we have studied metals in urban wastewaters for their potential threat to natural water bodies. The ecotoxicological effects of metals strongly depend on their speciation, which is still difficult to determine in complex media such as wastewaters. This work aims to assess metal speciation in urban wastewaters and its evolution until wastewater discharge into receiving waters, particularly during the wastewater treatment process. In this way, the diffusive gradient in thin film technique (DGT) has been evaluated as a metal speciation tool for wastewaters. Then, this tool has been used to measured labile metal in various wastewater samples collected in various wastewater treatment plants. In addition, different laboratory experiments have been performed to assess organic matter biodegradtion effect on metal speciation during activated sludge treatment. We have validated the DGT technique for the study of metal speciation in urban wastewaters and a first characterisation of labile metals measured by DGT has been made. The laboratory work showed that organic matter biodegradation removes only stronger ligands, weak ligands being removed during activated sludge process probably through adsorption or flocculation processes. Measurements performed on field samples showed that wastewater treatment plant effect on labile metal was variable and does not seem to depend on the treatment process or residence time within the system

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Praderie, Matthieu. "Contribution à l'étude du traitement des eaux résiduaires urbaines par boues activées à membranes immergées : procédé BAMI." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT001G.

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Abstract:

Les normes plus restrictives de rejets après traitement des eaux résiduaires urbaines, ainsi que l'obligation faite aux petites localités d'être équipées (d'ici 2005) de leur propre station d'épuration, entraînent le développement de nouveaux systèmes de dépollution. Le couplage de techniques membranaires au procédé de traitement biologique par boues activées apporte une solution à ces contraintes. L'étape de la clarification par décantation y est supprimée, et la possibilité d'opérer avec des boues âgées et fortement concentrées permet de réduire le volume des ouvrages. Le procédé de traitement avec les membranes directement immergées dans la boue activée représente la 2ème génération de ces systèmes de couplage, il succède au procédé dit à boucle externe et il apporte une simplification de mise en oeuvre et une réduction des coûts énergétiques. L'étude présente les conditions de fonctionnement du procédé de boues activées à membranes immergées (BAMI) tant sous l'aspect de l'épuration biologique que sous l'aspect des performances hydrauliques. Elle permet de définir des conditions opératoires permettant d'obtenir une élimination très poussée de la DCO et de l'azote, ainsi que des flux de perméat stables. La qualité bactériologique de l'eau traitée est satisfaisante. Le dispositif est insensible au phénomène de foisonnement, élimine les risques de perte des boues vers le milieu récepteur et par rapport à un traitement conventionnel, la production de boues en excès est réduite.

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Jean-Baptiste, Conrardy. "Contribution à l’étude de l’électro-compression des boues résiduaires urbaines." Thesis, Pau, 2014. http://www.theses.fr/2014PAUU3037/document.

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Abstract:

Dans une problématique de réduction des volumes de déchet, l’électro-compression (ou électro-déshydratation) apparaît être une technique efficace pour éliminer une grande partie de l’eau des boues résiduaires urbaines. Cette thèse de doctorat présente différentes contributions à l’étude de ce procédé appliqué à ce type de boues. Un lien entre les données cinétiques et énergétiques est établi par une étude expérimentale à l’échelle du laboratoire. D’autre part, un nouveau modèle relativement simple est proposé pour l’étude et la simulation de l’électro-compression et permet de mettre en avant les phénomènes prépondérants. Enfin, un protocole d’analyse ionique des filtrats et des tranches de gâteaux de boue a permis une étude de la migration des espèces chimiques au cours de l’électro-déshydratation
In the purpose to reduce waste amount, the electro-dewatering process is a promising technique to efficiently withdraw a large part of the water included in wastewater sludge. This PhD thesis contributes in various ways to the study of this technique. Lab-scale experiments showed correlations between dewatering kinetics and energy consumption of the process. Moreover, a new model, relatively simple, is proposed to study and simulate the process. This model highlights the main phenomena involved in the electro-dewatering. Finally, a study of the migration of chemical species during the dewatering process is carried out thanks to an analytical protocol measuring ions in filtrates and sludge slices.1

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Massé, Anthony. "Bioréacteur à membranes immergées pour le traitement des eaux résiduaires urbaines : spécificités physico-chimiques du milieu biologique et colmatage." Toulouse, INSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ISAT0036.

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Abstract:

Cette étude s'attache à décrire et analyser les interactions liant les spécificités du milieu biologique d’un bioréacteur à membranes immergées (BAMI) et les phénomènes de colmatage. Le BAMI a été comparé avec un procédé à boues activées, tous deux alimentés avec la même eau résiduaire urbaine. Les performances d'épuration des deux procédés sont comparées dans les mêmes conditions opératoires et à différents âges de boues (10 à 110 jours). L'influence de la séparation membranaire et de l'âge des boues sur les caractéristiques des surnageants (polymères solubles, DCO) et des flocs (diamètre, dimension fractale, exopolymères liés, indice de boue, turbidité) a été soulignée. Les productions de boues des deux systèmes ont également été calculées et confrontées à celles prédites par différents modèles. Par ailleurs, les principaux mécanismes impliqués dans le colmatage à court terme et long terme ont été étudiés. Enfin, le rôle spécifique des protéines et polysaccharides du surnageant des boues dans la structuration du dépôt de filtration a été mis en évidence
This study describes and analyses the interactions which exist between the biological medium specificities coming from a submerged Membrane Bioreactor (MBR) and fouling. The MBR was compared with an activated sludge process, both fed with the same urban wastewater. The purification efficiencies of both processes were compared for the same operating conditions and at different sludge ages. The influence of membrane and sludge age on supernatant (soluble polymer, COD) and floc characteristics (diameter, fractal dimension, bound exopolymer, sludge volume index, turbidity) was analysed. Sludge production for both systems were calculated and confronted with models. Moreover, we mentioned the main mechanisms implied in long and short term fouling. Finally, the specific role of soluble/colloidal proteins and polysaccharides on deposit structuring was underlined

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Derlon, Nicolas. "Analyse de la compétition microbienne entre bactéries autolotrophes et hétérotrophes au sein d'un biofilm éliminant l'azote." Toulouse, INSA, 2008. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000285/.

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Abstract:

Les procédés à biomasse fixée sont utilisés pour la dégradation simultanée des pollutions carbonées et azotées. Cette biodégradation est basée sur le fonctionnement d’un consortium bactérien complexe, composé de bactéries autotrophes et hétérotrophes, associées sous forme de biofilm. La coexistence de ces deux populations résulte d’un phénomène de compétition pour leurs substrats communs (oxygène et azote) et pour l’espace. Elle est à l’origine de nombreux disfonctionnements des réacteurs, et les mécanismes qui la gouvernent ne sont aujourd’hui pas clairement identifiés. A cet effet, trois aspects ont été abordés dans ce travail : (i) le développement d’un modèle de croissance, (ii) la caractérisation du détachement et son influence sur la compétition, (iii) et l’analyse de l’impact des conditions de croissance sur la compétition. Les principaux résultats sont les suivants : un modèle 1-D qualitatif, dont la structure permet de prédire les dynamiques de populations et les performances épuratoires du système biofilm, a été développé. Ce modèle est multi-espèces et multi-substrats. Un détachement surfacique continu est initialement considéré. Une étude expérimentale du détachement a été réalisée. Différents biofilms ont été développés sous des conditions environnementales variées et contrastées, au sein de réacteurs de Couette-Taylor. L’érosion a été redéfinie comme le couplage entre un détachement surfacique continu de petites particules et des évènements volumiques dynamiques détachant de larges particules. A l’aide du modèle, différents modes de détachement, en termes de fractions d’épaisseurs détachées et de fréquences d’évènements, ont été testés. Le mode de détachement fixe la croissance hétérotrophique à la surface du biofilm, et par conséquent la disponibilité de l’oxygène dans les couches internes du biofilm. Si l’oxygène est limitant, la croissance des bactéries autotrophes est limitée voire impossible. Le mode de détachement, associé au degré de limitation en oxygène, gouverne donc directement les capacités de coexistence entre les différentes populations fonctionnelles. Différentes observations expérimentales, réalisées sous des conditions de limitation en oxygène, démontrent cependant que l’avantage accordé par le modèle à la croissance hétérotrophique est surestimé. L’hypothèse d’une dénitrification au sein de clusters anoxiques denses, présents dans la zone aérobie du biofilm, a été émise. Des phénomènes de « détachement spécifique des bactéries hétérotrophes » et de « convection particulaire » ont été évalués à l’aide du modèle. Ces deux processus, en limitant l’activité exogène hétérotrophique à la surface du biofilm, ont un impact favorable sur la croissance autotrophique. Une stratification stricte des fonctionnalités est régulièrement prédite par les modèles 1-D qui considèrent une représentation simplifiée des phénomènes biologiques et physiques. Cette étude soulève finalement l’interrogation suivante : Cette stratification stricte ne fausse-t-elle pas la prédiction du résultat de la compétition entre bactéries autotrophes et hétérotrophes sous certaines conditions ?
Biofim reactors are used in wastewater treatment for simultaneous COD and nitrogen removal. This biological process is based on a complex bacterial consortium, composed of both autotrophic and heterotrophic bacteria, associated in “biofilm”. The coexistence of these populations results of a microbial competition for both the substrates and the space. This microbial competition potentially leads to process failures as decreases of the removal rates, and thus its mechanisms must be understood. In this way, the objectives of this work were: (i) to develop a model of biofilm growth, (ii) to characterize the detachment mode and its impact on the competition, (iii) and to analyze the impact of the environmental growth conditions on the competition. The main results of this work are the following : a 1-D biofilm model, since the structure allows predicting population dynamics and the biofilm reactor performances, was developed. This is a multi-species and multi-substrates model, which assumes a continuous surface detachment. An experimental study of the detachment mode was performed. Different biofilms were grown under different various and contrasted growth conditions in Couette-Taylor Reactors. Erosion process was defined as a continuous surface detachment of small particles coupled with dynamic volume events detaching large particles. Using the model, different detachment modes in terms of fraction of biofilm thickness detached and in terms of frequency were tested. The dynamic volume events determine the heterotrophic growth at the biofilm surface, and thus the availability of oxygen inside the biofilm. If oxygen is limiting in the inner zone of the biofilm, the autotrophic growth is limited or impossible. By impacting the oxygen availability, the dynamic volume events consequently govern the result of the autotrophic-heterotrophic competition. Under oxygen-limiting conditions, the comparison between numerical and experimental results shows that a simple 1-D model overpredicts the advantage of the heterotrophic growth. The impact of more complex processes on autotrophic-heterotrophic coexistence was thus evaluated. Specific heterotrophic detachment and particulate convection were shown to favour the autotrophic growth and thus the autotrophic-heterotrophic coexistence. Finally, 1-D models considering simple biological and physical processes leads to a strict stratification of the functionalities. The following question is highlighted by this work: Is the strict stratification of the microbial functionalities predicted by simple 1-D model can potentially change the result of the autotrophic-heterotrophic competition ?

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Beraud, Benoît. "Méthodologie d’optimisation du contrôle/commande des usines de traitement des eaux résiduaires urbaines basée sur la modélisation et les algorithmes génétiques multi-objectifs." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20049.

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Abstract:

Le travail présenté dans cet ouvrage concerne le développement d'une méthodologie d'optimisation des lois de contrôle/commande des stations d'épuration des eaux usées urbaines. Ce travail est basé sur l'utilisation des modèles des procédés de traitement afin de réaliser la simulation de leur fonctionnement. Ces simulations sont utilisées par un algorithme d'optimisation multi-objectifs, NSGA-II. Cet algorithme d'optimisation permet la recherche des solutions optimales en fonction des différents objectifs considérés (qualité de l'effluent, consommation énergétique, etc. ). Il permet également la visualisation claire des compromis entre diverses lois de contrôle ainsi que la détermination de leurs domaines d'application respectifs. Dans une première partie de cet ouvrage, la méthodologie est développée autour de quatre axes principaux : la conception d'une méthode de simulation fiable et robuste, le choix des jeux de données d'entrée à utiliser en simulation, le choix des objectifs et contraintes à considérer et enfin l'évaluation des performances et de la robustesse à long terme des lois de contrôles. L'application de cette méthodologie sur le cas d'école du BSM1 est réalisée dans cette première partie. Dans une seconde partie, la méthodologie développée est appliquée sur le cas réel de l'usine de dépollution de Cambrai. Cette application a nécessité le développement de nouveaux aspects que sont la génération de données d'entrée dynamiques à partir des données d'auto-surveillance de la station d'épuration et la simulation des lois de contrôles basées sur une mesure du potentiel redox. Cette application a permis de visualiser les compromis entre la loi de contrôle actuellement utilisée sur site et une nouvelle loi envisagée. Il a ainsi été possible d'évaluer le gain de performances à attendre de ce changement
The work presented in this thesis concerns the development of an optimization methodology for control laws of wastewater treatment plants. This work is based on the use of WWTP process models in order to simulate their operation. These simulations are used by a multi-objective genetic algorithm, NSGA-II. This optimization algorithm allows the search of optimal solutions when multiple objectives are considered (e. G. The effluent quality, energy consumption, etc. ). It also enables the visualisation of compromises arising between various control laws as well as their respective best domains of application. In a first part of this work, the optimization methodology in developed around four main axes: the conception of a robust simulation procedure, the choice of input datasets for the simulations, the choice of objectives and constraints to consider and the evaluation of long term performances and robustness of control laws. This methodology is then applied on the literature case study of BSM1. In a second part of the work, the methodology is applied on the real case study of Cambrai wastewater treatment plant. This application includes the development of new aspects like the generation of dynamic input datasets out of daily monitoring measurements of the wastewater treatment plant, as well as the simulation of control laws based on oxydo-reduction potential measurements. This application allowed to analyze the compromises between the control law currently tested on the wastewater treatment plant and a new control law foreseen. The benefits of this modification could hence be clearly observed

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Paiva, Sampaio Sergio. "Contribution à l'étude du traitement des eaux résiduaires urbaines par infiltration-percolation sur massif sableux : essais sur stations pilotes de grandes tailles." Paris 12, 1994. http://www.theses.fr/1994PA120012.

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Abstract:

L'infiltration-percolation est un procede qui consiste a infiltrer l'eau usee urbaine a travers un massif filtrant sableux en place ou rapporte. L'epuration s'exprime par des phenomenes physiques, chimiques et biologiques suivant la profondeur du filtre. La charge appliquee sur les champs d'epandage (systemes precurseurs des massifs d'infiltration), qui etait voisine de 10 litres/m2, atteint 200 a 300 litres/m2 dans les bassins d'infiltration sur sable. Les essais ont ete realises a grande echelle et durant une longue duree au criter, au create et a la caesb (bresil). Les rendements d'elimination de la pollution carbonee (dco et dbo5) atteint 70 a 95%, on reduit le nitrogene kjeldahl (ntk) et on nitrifie l'ammonium (n-nh4#+n-no3#-). Les bassins d'infiltration ont ete sensibles au phenomene de colmatage du a une surcharge en mes ou a l'accumulation des mes apres plusieurs bachees. C'est le facteur limitant du systeme. L'optimisation consiste a un pretraitement pousse de l'eau brute pour prevenir les risques de colmatage. Le maintien de la capacite de reoxygenation du massif filtrant et le controle du phenomene du colmatage sont les problemes principaux rencontres dans l'exploitation de ce type d'installation

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Mailler, Romain. "Devenir des micropolluants prioritaires et émergents dans les filières conventionnelles de traitement des eaux résiduaires urbaines (files eau et boues), et au cours du traitement tertiaire par charbon actif." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PEST1060/document.

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Abstract:

Le premier chapitre de ce manuscrit est dédié aux traitements primaires et biologiques conventionnels. Les abattements de nombreux polluants prioritaires et émergents ont été déterminés pour la décantation, la décantation physico-chimique lamellaire, les boues activées faible charge et la biofiltration. Les composés hydrophobes et les métaux, les composés organiques volatils et les molécules biodégradables sont plutôt bien éliminés par ces filières. La normalisation des abattements à celui de l'azote a permis de démontrer que la filière décantation physico-chimique lamellaire + biofiltration a une efficacité comparable à la filière décantation + boues activées, bien que plus compacte et opérant avec un temps de séjour hydraulique plus faible. En complément, l'analyse dans trois effluents de STEP du SIAAP de 55 résidus pharmaceutiques et hormones (PPHs), et de 6 autres polluants émergents, a permis de caractériser finement la contamination de ces rejets par ces composés, et de montrer la forte fréquence de détection à des concentrations supérieures à 100 ng/L de 14 composés. Dans le second chapitre, les campagnes menées ont permis de fournir des données sur cinq types de boues, dont les boues brutes, centrifugées, digérées, séchées et les cakes de boues, et sur quatre procédés de traitement des boues communément utilisés en France (centrifugation, digestion anaérobie, séchage thermique et cuisson + filtration presse). De nombreux composés ont été détectés dans ces boues et ce à des niveaux de concentrations variant du µg/kg MS (matière sèche) au g/kg MS. Certains polluants, comme les LAS, métaux ou PCBs, ne sont pas du tout éliminés au cours des traitements des boues, entrainant une augmentation de leur teneur, alors que d'autres, tels que les alkylphénols ou les PPHs, sont abattus partiellement par digestion et séchage thermique. La digestion anaérobie est le procédé qui permet la meilleure élimination de ces composés. La présence de plusieurs composés dans les centrats et condensats indique qu'un transfert a lieu et que la biodégradation et la volatilisation ne sont pas les seuls mécanismes d'élimination. Le dernier chapitre décrit les performances d'un pilote de traitement tertiaire, fonctionnant avec du charbon actif en poudre (CAP) ou en micro-grain (CAµG), à l'échelle industrielle, au cours de 32 campagnes de mesure. Les résultats ont montré que la plupart des PPHs, alkylphénols, édulcorants, pesticides et parabènes pouvaient être abattus efficacement (> 80%) par du charbon actif en lit fluidisé, à des doses limitées de charbon (10-20 g/m3). La dose de charbon influence fortement les performances, que ce soit avec du CAP ou du CAµG. Le CAµG permet d'obtenir des abattements en PPHs comparables au CAP à une même dose (10 ou 20 gCAµG/m3), même si certains composés sont légèrement mieux abattus (5-15%) avec le CAP, probablement par l'action du FeCl3. Cependant, le CAµG a plusieurs avantages opérationnels par rapport au CAP. En particulier, le CAµG est réactivable, facile à utiliser, il fonctionne à des temps de séjour élevés favorisant le développement d'une activité biologique et sans ajout de coagulant/flocculant pour maintenir le lit de charbon. Par ailleurs, ce type de procédé permet l'affinage du traitement des paramètres globaux de qualité des eaux, notamment le CAµG qui retient les MES et élimine totalement les nitrites. La corrélation entre performances du procédé et abattement de l'absorbance UV à 254 nm a été établie, indiquant que ce paramètre pourrait être utilisé comme indicateur de performance. La mise en place d'expériences complémentaires en laboratoire a permis de mieux appréhender le processus de sorption sur le CAP. Le lien étroit entre surface spécifique, densité apparente du CAP et abattement des PPHs a été démontré, ainsi que l'importance de la dose de CAP et du temps de contact. L'impact positif du FeCl3, et l'influence négative de la quantité et de la qualité de la matière organique ont été observés
The first chapter is dedicated to the conventional primary and biological treatments. Hence, removals of a wide range of priority and emerging micropollutants were assessed for primary settling, physico-chemical lamellar settling, low load activated sludge process and biofiltration. Hydrophobic compounds and metals, as well as volatile organic compounds and biodegradable pollutants are rather well eliminated by these treatments. Moreover, considering removals normalized with nitrogen removals, the physico-chemical lamellar settling + biofiltration wastewater treatment plant (WWTP) is as efficient as the primary settling + low load activated sludge WWTP, despite its lower hydraulic retention time and its higher compactness. As a complement, the analysis in 3 WWTP effluents from SIAAP of 55 pharmaceuticals and hormones (PPHs) and 6 other emerging pollutants allowed characterizing the contamination of these discharges, and highlighting the high occurrence of 14 compounds at concentrations above 100 ng/L. In the second chapter, the contamination by micropollutants of different types of Parisian sewage sludges was assessed, as well as their fate during sludge treatments. Various compounds, such as alkylphenols, linear alkylbenzene sulfonates (LAS), metals, organotins, phthalates, polybromodiphenylethers (PBDEs), perfluorinated acids (PFAs), polychlorobiphenyls (PCBs), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and PPHs, were quantified in raw, centrifuged, digested, thermally dried sludges and sludge cakes (cooking + press-filtering). Some of them (LAS, metals, PCBs) are not eliminated or less than dry matter by sludge treatments resulting in a content increase, while others (alkylphenols, organotins, PBDEs, PPHs, PFAs) are more removed than dry matter by anaerobic digestion and thermal drying. Overall, anaerobic digestion is the most efficient sludge process. Finally, the detection of several pollutants in the centrifuged and condensed waters from centrifugation and thermal drying indicates that a transfer is occurring and that biodegradation and volatilization are not the only mechanism to be involved in micropollutant removal from sludge. The last chapter aimed at investigating the performance of a large scale pilot operating with powdered (PAC) or micro-grain activated carbon (µGAC), during 32 campaigns. Results showed that most of PPHs, alkylphenols, artificial sweeteners, parabens and pesticides are efficiently removed (> 80%) by activated carbon in fluidized bed at moderate doses (10-20 g/m3). Furthermore, the activated carbon dose has a great influence on performances, whether with PAC or µGAC. Then, µGAC has several operational advantages (reactivability, ease of operation, high solid retention time, no need for coagulant/flocculant addition to handle the fluidized bed) over the PAC together with similar performances at a similar fresh µGAC dose (20 gµGAC/m3 ≈ 20 gPAC/m3). In addition this type of process allows an improvement of the conventional wastewater quality parameters, especially µGAC which retains total suspended solids and eliminates totally nitrites. Finally, a correlation between micropollutant and UV-254 removals has been confirmed, suggesting that this parameter could be used as a performances indicator. The complementary laboratory scale experiments performed within this chapter allowed understanding better the PAC adsorption mechanism in wastewater. The correlation between the specific surface, the bulk density of the PAC and PPHs removal has been displayed, as well as the importance of the fresh PAC dose and the contact time. Moreover, the positive effect of FeCl3 and negative influence of the quantity and quality of organic matter on micropollutant adsorption have been observed

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Beraud, Benoit. "Méthodologie d'optimisation du contrôle/commande des usines de traitement des eaux résiduaires urbaines basée sur la modélisation et les algorithmes génétiques multi-objectifs." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00457236.

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Abstract:

Le travail présenté dans cet ouvrage concerne le développement d'une méthodologie d'optimisation des lois de contrôle/commande des stations d'épuration des eaux usées urbaines. Ce travail est basé sur l'utilisation des modèles des procédés de traitement afin de réaliser la simulation de leur fonctionnement. Ces simulations sont utilisées par un algorithme d'optimisation multi-objectifs, NSGA-II. Cet algorithme d'optimisation permet la recherche des solutions optimales en fonction des différents objectifs considérés (qualité de l'effluent, consommation énergétique, etc.). Il permet également la visualisation claire des compromis entre diverses lois de contrôle ainsi que la détermination de leurs domaines d'application respectifs. Dans une première partie de cet ouvrage, la méthodologie est développée autour de quatre axes principaux : la conception d'une méthode de simulation fiable et robuste, le choix des jeux de données d'entrée à utiliser en simulation, le choix des objectifs et contraintes à considérer et enfin l'évaluation des performances et de la robustesse à long terme des lois de contrôles. L'application de cette méthodologie sur le cas d'école du BSM1 est réalisée dans cette première partie. Dans une seconde partie, la méthodologie développée est appliquée sur le cas réel de l'usine de dépollution de Cambrai. Cette application a nécessité le développement de nouveaux aspects que sont la génération de données d'entrée dynamiques à partir des données d'auto-surveillance de la station d'épuration et la simulation des lois de contrôles basées sur une mesure du potentiel redox. Cette application a permis de visualiser les compromis entre la loi de contrôle actuellement utilisée sur site et une nouvelle loi envisagée. Il a ainsi été possible d'évaluer le gain de performances à attendre de ce changement.

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Casellas-Français, Magali. "Mise en oeuvre, modélisation, optimisation et contrôle d'un procédé discontinu séquentiel (SBR) : application au traitement du carbone, de l'azote, du phosphore et des matières en suspension d'eaux résiduaires urbaines." Limoges, 2002. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/c7b8b1be-7f59-4700-ba14-86cff384c513/blobholder:0/2002LIMO0035.pdf.

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Abstract:

L’optimisation du traitement des eaux urbaines nécessite la mise en place de procédés fiables et un contrôle rigoureux du fonctionnement. Dans ce cadre, le procédé discontinu séquentiel SBR (sequencing Batch reactor) consistant en la succession de phases de réaction, de décantation et de purge au cours du temps est étudié. A cette fin, une méthodologie de développement fondée sur l’exploitation de résultats de simulations mathématiques, d’expérimentations en laboratoire, d’extrapolation à pleine échelle, et de protocoles de contrôle simples mais robustes est présentée. Le simulateur de procédé de traitement de l’eau ( « Benchmark ») associe un modèle de traitement des eaux (ASM n°1 de HENZE et coll. , 1986) et un modèle de décantation (TACKACS et coll. , 1991). L’association de ces deux modèles permet de simuler le fonctionnement d’un système d’épuration à boues activées. Une étude bibliographique exhaustive a permis de dégager des scénarios de fonctionnement d’un SBR susceptibles d’aboutir au traitement du carbone, de l’azote, du phosphore et des MES contenus dans une eau usée urbaine. Les différents cycles sont testés afin de dégager deux procédures : un cycles long et un cycle court. L’utilisation du Benchmark, suite à une mise en place critique de procédures d’identification des variables d’entrée des modèles, est étendue à l’élaboration de différentes stratégies d’amélioration de l’élimination de l’azote. Cette étude, couplée à une étude expérimentale de la déphosphatation, a abouti à la définition d’un cycle de 24 heures, améliorant les cinétiques de dénitrification et mettant en exergue les problèmes liés à la variation temporelle de la charge d’entrée. Afin d’y remédier, une méthode de contrôle et de fiabilisation du fonctionnement, fondée sur l’utilisation conjointe de trois capteurs : pH, potentiel rédox, oxygène dissous, est présentée et mise en oeuvre à l’échelle semi-industrielle
Wastewater treatment optimization requires the installation of reliable processes and a control of operating conditions. In this context, discontinuous processes like SBR, working on the principle of alternating reaction, settling and purge phases is investigated. A development process methodology based on the use of mathematical simulations, lab scale experiments, full scale extrapolation and simple but robust control strategies is reported. The Benchmark of wastewater treatment associates a wastewater treatment model (ASM n°1 ofHENZE et al. , 1986) and a settling conditions model (TACKACS et al. , 1991). Combining both models allows for the simulation of an activated sludge process operation. An exhaustive bibliographic study could highlight different scenarios of SBR operations able to achieve carbon, nitrogen, phosphorus and total suspended solids removal. Different time delays were investigated in order to identify two particular operating conditions : short cycles and long cycles. The use of the Benchmark associated with a critical identification of incoming variables of the model, was extended to the development of strategies for nitrogen removal improvement. This study, combined with an experimental study of phosphorus removal allowed to define a 24 hours cycle, improving denitrification rates but also highlighting problems related to temporal variations of incoming load. In order to solve this problem, a special procedure , based on the use of three sensors : pH, ORP, dissolved oxygen, was investigated and full scale commissioned, in order to control with accuracy operating conditions

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Diallo, Martine. "Infiltration-percolation sur sable et sur fibre de coco, filtres plantes et épuration d'eaux usées domestiques à dominance agroalimentaire sous climat tropical sec : cas des eaux résiduaires urbaines de Ouagadougou, Burkina Faso." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00754938.

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Abstract:

Au Burkina Faso, l'un des soucis majeurs demeure la gestion des eaux usées et excréta. Dans l'optique de trouver une alternative à l'assainissement autonome (assainissement non collectif), des technologies biologiques rustiques par cultures fixées sur supports fins, destinées aux petites et moyennes collectivités ont été expérimentées. Le premier volet du travail expérimental à consister à évaluer les performances comparées du sable et des fibres de coco en traitement d'eaux résiduaires urbaines après un processus anaérobie par lagunage. Dans une deuxième étape, ont été évaluées les performances épuratoires de filtres plantés de Andropogon gayanus Kunth et Chrysopogon nigritana (Benth) Veldkamp deux poaceae des zones tropicales. Les abattements moyens d'élimination de la pollution biodégradable sont respectivement de 99% et 98% à la sortie du filtre à sable et de celui de substrat de coco. Cependant, il y a une DCO ajoutée due à l'extraction de composés phénoliques du substrat de coco qui occulte les performances réelles de ce support de culture. Toutefois, en l'absence d'une bonne nitrification au sein du massif de substrat de coco, contrairement au sable, nous avons relevé une élimination de l'azote sous forme d'ammonium avec un rendement de 75%. Par ailleurs, ce matériau végétal par sa structure très poreuse a montré une plus grande capacité à éliminer les sels minéraux comparativement au sable. Quant aux filtres plantés de Andropogon gayanus et Chrysopogon nigritana, si les deux pilotes ont assuré des abattements de plus de 97% de la DBO5, le premier a assuré un prélèvement plus important des nutriments (N et P).

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Oliveira, Filho Marcos Antônio. "Etude de la dégradation des membranes de filtration polymères exploitées en bioréacteurs à membranes." Thesis, Toulouse 3, 2022. http://www.theses.fr/2022TOU30060.

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Abstract:

Malgré le fait que les bioréacteurs à membranes (BRM) soient largement appliqués au traitement des eaux usées, l'étude approfondie du vieillissement des matériaux membranaires dans les conditions d'exploitation des BRM à l'échelle industrielle est nécessaire afin de comprendre et anticiper celui-ci. Ainsi, l'objectif de ce travail vise à (i) comprendre l'action chimique de l'hypochlorite de sodium sur les fibres creuses commerciales de polyfluorure de vinylidène (PVDF)/polyvinylpyrrolidone (PVP) utilisées dans les BRM et (ii) décrire le vieillissement dans les BRMs traitant des eaux usées urbaines, sur la base de la caractérisation de membranes prélevées sur site et des indicateurs d'exploitation à l'échelle industrielle. Pour cela, des membranes ZeeWeed® 500D ont été vieillies à l'échelle laboratoire par trempage dans une solution d'hypochlorite de sodium (1000 ppm et pH 9.0) similaires aux conditions de nettoyage à l'échelle industrielle. Par ailleurs, des prélèvements de membranes ont été effectués entre 2016 et 2021 au sein des cellules membranaires de deux stations de traitement des eaux résiduaires urbaines (de capacités respectives de 50 000 et 300 000 m3/j). Les données d'exploitation ont été collectées et analysées en parallèle. Les fibres creuses vieillies à l'échelle laboratoire et à l'échelle industrielle ont été caractérisées à l'aide de méthodes analytiques similaires et comparées en considérant leur dose d'exposition au chlore (C x t). De grandes différences ont été trouvées entre le vieillissement aux deux échelles. À l'échelle laboratoire, les membranes ont présenté des propriétés mécaniques stables. Trois phases distinctes ont été observées pour l'évolution de la perméabilité intrinsèque avec une augmentation jusqu'à une dose de 78 000 ppm.h (+ 90% de la perméabilité initiale) en raison de la dégradation de la PVP et de la formation de pores de petite taille (diamètre < 20 nm), suivi d'une diminution jusqu'à retourner à la perméabilité initiale (pour un 78 000 ppm.h < C x t < 150 000 ppm.h) en raison d'une décroissance de la porosité, probablement due à une restructuration des chaines de PVDF. Pour les C x t > 150 000 ppm.h, la perméabilité reste relativement constante autour de sa valeur initiale. À l'échelle industrielle, une diminution des propriétés mécaniques est observée en lien avec les conditions dynamiques des BRMs (filtration, aération, rétrolavages, etc.). De plus, une augmentation de la perméabilité est également observée (C x t < 98 000 ppm.h) en raison d'une oxydation/délogement plus prononcé des molécules de PVP en comparaison des membranes vieillies au laboratoire (25% vs 40% de la teneur initiale, respectivement), conduisant à une porosité plus élevée et à l'apparition de pores de plus grande taille (diamètre > 40 nm). Ces changements ont favorisé un colmatage irréversible important, en comparaison des échantillons issus des vieillissements à l'échelle laboratoire. A l'échelle industrielle, l'indice de perméabilité (représentant le rapport flux de perméat/pression transmembranaire) mesuré après chaque nettoyage intensif diminue de l'ordre de 20% sur l'ensemble de la période de suivi, pour les deux installations étudiées.[...]
While membrane bioreactors (MBR) have been broadly applied to wastewater treatment, a comprehensive study of the aging of membrane materials under operating conditions of MBR at full-scale is necessary in order to understand and to anticipate it. Thus, the present research aim (i) to analyse the chemical action of sodium hypochlorite to commercial polyvinylidene difluoride (PVDF)/Polyvinylpyrrolidone (PVP) hollow fibers used in MBR, (ii) to describe membrane ageing of such materials in urban wastewater full-scale MBR based on a coupled characterization of harvested membranes and full-scale process indicators. To that end, ZeeWeed® 500D membranes were aged at bench-scale by single soaking in hypochlorite solution at a concentration (1000 ppm) and pH (9.0) similar to MBR cleaning protocols. In addition, membranes were sampled between 2016 and 2021 from modules from two urban wastewater treatment plants (capacities of 50,000 m3/d and 300,000 m3/d, respectively). Simultaneously, process data were collected and analyzed. Both bench-scale and full-scale aged hollow-fibers were characterized using similar analytical methods and compared considering the chlorine exposure dose (C x t). Significant differences were found between ageing mechanisms at both scales. At bench-scale, membranes presented stable mechanical properties. Three distinctive phases were observed for the changes on intrinsic permeability with an initial increasing phase up to a C x t of 78,000 ppm.h (+ 90% with respect to the initial permeability), because of hydrophilic agent degradation and the formation of small pores (diameter < 20 nm). Then, a decreasing phase is observed (from 78,000 ppm.h to 150,000 ppm.h), caused by a decline in porosity, likely due to a restructuration of PVDF chains. After 150,000 ppm.h, intrinsic permeability seemed to fluctuate around its initial values. At full-scale, a decline in mechanical properties is highlighted, probably linked to the dynamic conditions in the MBR (i.e. filtration, aeration and backwashing). Moreover, an increase in permeability is observed during the studied period (< 98,000 ppm.h) because of a more pronounced oxidation/dislodgement of PVP molecules (25% vs 40% from the initial PVP content, for full- and bench-scale respectively) leading to a higher porosity and the appearance of bigger pores (diameter > 40 nm). These changes favored irreversible fouling in contrary to bench-scale ageing. At full-scale, permeability index (the ratio of permeate flux and transmembrane pressure during the process) after each cleaning-in-place protocol decreases to around 20% over the studied period for both facilities. This decline is well correlated to the PVP content and intrinsic permeability, allowing the determination of key indicators to monitor membrane ageing. This study showed that understanding the mechanisms behind the action of NaOCl on supported PVDF membranes may not represent what actually occurs at full-scale operation. A non-negligible contribution of filtration conditions, mechanical stress due to aeration and backwashes, and residual fouling, specific to onsite operating conditions, may significantly change ageing mechanisms. Continuous autopsies of harvested fibers over the years and monitoring consistent full-scale operating indicators are still needed

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Vaillant, Sabine. "La matière organique des eaux résiduaires urbaines, caractérisation et évolution." Pau, 2000. http://www.theses.fr/2000PAUU3004.

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Abstract:

L'efficacite des dispositions reglementaires en matiere de controle de la qualite des rejets polluants passe par l'amelioration du fonctionnement des ouvrages de traitement. L'un des verrous actuels est notamment le manque de connaissances sur la repartition granulometrique des polluants dans les fractions particulaires et colloidales des effluents. Cette etude contribue ainsi au developpement d'outils permettant d'acceder a une meilleure representation de la matiere organique dans les eaux residuaires urbaines. Le caractere heterogene et complexe de la matiere organique des eaux residuaires urbaines nous a conduit a definir un protocole de caracterisation de ces effluents. Base sur un fractionnement granulometrique couple a la spectrophotometrie ultraviolette et a la mesure de parametres globaux de pollution, ce protocole permet d'acceder a des informations aussi bien quantitatives que qualitatives. Dans un premier temps, les resultats obtenus lors de ce travail ont permis, d'un point de vue methodologique, de developper de nouvelles procedures d'exploitation des spectres uv. En particulier, une approche theorique exhaustive, validee par des experimentations de laboratoire, a permis d'expliquer la revelation de points isobestiques par normalisation. Dans un second temps, l'application de ces developpements methodologiques a la caracterisation de differents types d'eau et a l'etude de l'evolution d'eaux residuaires urbaines a permis de proposer une typologie des differentes fractions granulometriques. L'etude spatio-temporelle d'une eau residuaire urbaines, en fonction de conditions meteorologiques variables, a permis de representer differents phenomenes d'evolution de la matiere organique.

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Kpannieu, Dan Eude Baudouin. "Traitement de la pollution phosphorée des effluents résiduaires urbains par des matériaux de Côte d’Ivoire constitués de schiste ardoisier, grès et latérite : approches en réacteur homogène, en mode hydrodynamique contrôlé et en réacteur micro-pilote de terrain." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0133.

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Abstract:

Les travaux présentés dans ce mémoire sont principalement consacrés à l’étude des processus d’adsorption des ions phosphate par des matériaux naturels de Côte d’Ivoire : le schiste ardoisier; le grès et la latérite. L’objectif final est une application de ces matériaux comme massifs filtrants de marais artificiels pour la déphosphatation des ERU (Eaux Résiduaires Urbaines (ERU)). Dans un premier temps, la réactivité des ions phosphate a été abordée vis-à-vis du schiste en réacteurs « batch » et colonne. L’influence de différents paramètres physicochimiques a été caractérisée. La capacité d’adsorption diminue avec la dose de schiste qui augmente. Elle dépend du pH et diminue lorsque celui-ci augmente dans la gamme 2-11 puis ré-augmente au-delà. Une corrélation entre concentration aqueuse en ions calcium, magnésium, aluminium et fer issus de la dissolution du schiste et concentration en ions phosphate en solution a été établie. Une cinétique de pseudo-second ordre a été mise en évidence et les isothermes ont été décrites à partir du modèle de Langmuir. Les expériences réalisées en réacteur colonne, pour une concentration initiale en ions phosphate de 25 mg L-1 et à un débit de 0,23 ml min-1 présentent une percée à V/Vp = 17 correspondant à une capacité de sorption de 0,2 mg g-1en accord avec les expériences en réacteur « batch ». Un réacteur micro-pilote de type marais artificiel à écoulement vertical saturé garni de schiste ardoisier a été développé et les performances vis-à-vis des ions phosphates, de l’azote, des MES (Matières En Suspension) et de la matière organique ont été évaluées. L’influence de la granulométrie du massif filtrant et de la densité de culture du panicum maximum sur la performance de ce micro-pilote a été établie. Le filtre de schiste de granulométrie la plus fine présente une performance épuratoire légèrement supérieure. Le débit d’infiltration dans les filtres diminue après traitement de l’ERU et le taux de colmatage est moins élevé pour les filtres plantés. La densité de culture la plus élevée conduit à une performance épuratoire légèrement plus favorable. La capacité d’adsorption des ions phosphates liée aux plantes seules est faible, confirmant l’importance du choix du massif filtrant. La réactivité des ions phosphate a été finalement étudiée vis-à-vis du grès et de la latérite en réacteurs « batch » et colonne. Le statut du fer, en substitution dans des argiles pour le schiste et sous forme d’hématite et goethite dans la latérite et le grès influence la réactivité du matériau. L’ordre d’efficacité des adsorbants a été établi comme suit : latérite ≥ grès ≥ schiste. Ces trois matériaux offrent des perspectives intéressantes en tant que massifs filtrants de marais à flux vertical saturé
This thesis is devoted to the study of phosphate ions adsorption processes by natural minerals of Ivory Coast, i.e. shale, sandstone and laterite mainly. Phosphate sorption by shale was first investigated in batch and column experiments. Batch experiments allowed the assessment of the influence of initial phosphate concentration, sorbent dosage, contact time, and pH on phosphate removal. The phosphate removal efficiency increased with increasing shale dosage while phosphate uptake decreased. Phosphate uptake strongly depended on pH, decreasing first with increasing pH in the range of 2-11 and then increasing at the highest pH value of 12. A correlation between aqueous Ca, Mg, Al, and Fe concentrations and phosphate uptake was observed. The kinetics was well described using the pseudo-second order model and isotherms with Langmuir sorption model. Column experiments with a flow rate of 1 ml min-1 and 25 mg L-1 initial phosphate concentration showed a breakthrough point at V/Vp of ~17 corresponding to a phosphate uptake of 0.2 mg g-1 in agreement with batch experiments. The performance of shale was evaluated as filter material in (Vertical Flow Constructed Wetland) VFCW in removal of phosphate ions, nitrogen, suspended solids, and organic compounds, using municipal wastewater. The influence of both shale granulometry and plants density was evaluated. The shale with the finest particle size offers a slightly higher efficiency. The flow rate decreased after wastewater treatment and the fooling is less pronounced for planted VFCW. The filter with the highest plant density offers only slightly higher efficiency towards phosphate and nitrate removal. The phosphate sorption capacity of the plants is negligible confirming the importance in the choice of the filter medium. Finally, phosphate removal by shale was compared to sandstone and laterite in both batch and column experiments. The different chemical compositions of the materials influence strongly the reactivity towards phosphate ions. It is supposed that the status of iron in the material, i.e. in substitution in clays in shale and occurring as hematite and goethite in laterite and sandstone, explained the differences of reactivity. Both batch and column experiments revealed that phosphate uptake decreased in the following ranking order laterite > sandstone > shale. These three materials appear as promising filter materials in VFCW

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Gonçalves, Ricardo Franci. "Elimination biologique du phosphore des eaux résiduaires urbaines par des biofiltres immergés." Toulouse, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAT0032.

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Ce travail presente differentes strategies aboutissant a la selection dans un biofilm des bacteries specialisees dans la dephosphatation biologique (biop). Un protocole operatoire, rendant capable la filiere biofiltres immerges d'eliminer les pollutions carbonees, azotee et phosphoree d'une eau residuaire urbaine par voies biologiques, est propose. Sa mise en uvre requiert l'exposition de la biomasse fixee a une alternance des conditions anaerobie/aerobie (a/o), condition sine-qua-non pour la selection des bacteries biop dans la biomasse fixee. Les essais a l'echelle du laboratoire ont montre que les performances de biop de la biomasse fixee sont tributaires des fortes concentrations d'acides gras volatils contenus dans l'eau residuaire. La fermentation de l'eau residuaire, ayant pour objectif de produire ces composes organiques facilement biodegradables pour les processus de denitrification et de biop, a aussi ete etudiee

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Julien, Sabine. "Modélisation et estimation pour le contrôle d'un procédé boues activées éliminant l'azote des eaux résiduaires urbaines." Toulouse, INPT, 1997. http://www.theses.fr/1997INPT094H.

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Abstract:

De nos jours, l'epuration des eaux est devenue indispensable pour faire face a l'augmentation des volumes d'eaux rejetes et a leur concentration en substances polluantes. En france, la majorite des stations d'epuration des eaux usees fonctionnent avec un processus par boues activees faible charge. L'avenement de nouvelles normes europeennes de rejets, en particulier en ce qui concerne l'enlevement de l'azote, augmente le besoin d'un controle plus efficace. L'objectif de l'etude presentee dans cette these concerne la modelisation et l'estimation etat - parametres d'un procede boues activees eliminant l'azote des eaux residuaires urbaines. Les concepts, qui sont abordes dans cette these concernent la modelisation du procede considere, l'analyse des proprietes du modele, la reduction de modele, l'etude d'identifiabilite ainsi que l'identification parametrique a partir de donnees experimentales recueillies sur une unite pilote, l'estimation et une introduction au probleme de commande. Les etudes realisees font appel a la methodologie des systemes non lineaires. L'algorithme d'estimation, mis au point par simulation, a ete teste a partir de donnees reelles.

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Maréchal, Amélie. "Relations entre caractéristiques de la pollution particulaire et paramètres optiques dans les eaux résiduaires urbaines." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2000. http://www.theses.fr/2000INPL052N.

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Abstract:

Les méthodes traditionnelles de mesure de la qualité des eaux résiduaires, par prélèvements et analyses d'échantillons ne permettent pas de connaître en temps réel l'évolution des flux polluants transitant dans les systèmes d'assainissement. Mais les besoins en mesure en continu se développent, et les méthodes de mesures par voie optique sont séduisantes. La mesure de turbidité, image de la qualité globale d'un échantillon, permet l'accès, de façon indirecte, la pollution particulaire d'un effluent. Elle pose cependant de délicats problèmes d'étalonnage, dont la maîtrise passe par une meilleure connaissance des relations entre les caractéristiques des matières en suspension et l'absorption diffusion de la lumière. Une approche théorique, basée sur la théorie de Mie appliquée des sphères, a permis d'appréhender certaines caractéristiques de la pollution particulaire susceptibles d'influence l'absorption de la lumière à différentes longueurs d'onde : la nature et surtout la taille des particules. La mise en oeuvre de protocoles expérimentaux a mis en évidence la difficulté pratique de détermination de ces caractéristiques, et de leur variabilité basées sur l'hypothèse de sphéricité des particules, deux méthodes de mesures de la granulométrie ont été comparées, la granulométrie par diffraction laser et des différences de masses après tamisages. Des différences significatives montrent la difficulté d'interprétation des distributions mesurées. I1 est apparu très difficile d'obtenir les caractéristiques de la pollution particulaire nécessaires pour l'Etablissement des paramètres d'entrée du modèle (taille et indice de réfraction des particules). Par ailleurs, sur de nombreux échantillons correspondant différents contextes, la relation entre l'absorption de la lumière et la concentration des matières en suspension est apparue très reproductible, moyennant un protocole de mesure standardisé. Quelques échantillons, correspondant tous un même contexte (déversements de temps de pluie sur un déversoir vanne mobile) ont cependant permis d'observer des variations de la relation d'étalonnage. Celles-ci ne semblent pas pouvoir être attribuées la granulométrie des échantillons. D'autres voies restent explorer, telles que le rôle de la masse volumique des particules individuelles et de leurs agrégats, ou celui de la forme des particules
Sampling techniques commonly used for monitoring urban wastewater quality cannot provide a real time or extensive knowledge of the pollution loads conveyed in sewer systems. But needs for continuous monitoring are increasing, and optical measuring methods seem to be suitable for that purpose. Turbidity allows an indirect estimation of the concentration of suspended solids (88) in effluents. But the calibration of turbidity sensors for 88 measurements is not an easy task, and a better knowledge of the relations linking the characteristics of suspended solids and the absorption and scattering of light would be useful. A theoretical approach, based on Mie theory for spherical particles, provides information about some parameters governing absorption of light: nature and size of the particles. But the application to experimental results raised major difficulties to get a proper description of suspended particles. Using the same assumption of spherical particles, two techniques have been compared to analyse the particle size distribution, laser light scattering and sieving. Significant differences have been found, and results could not be interpreted in relation with the model. In addition, the relation between the absorption of light and the concentration of suspended solids appeared very similar for many samples collected from different sites under different circumstances, provided a standardised procedure was applied. A few other samples, all of them coming from one particular combined sewer overflow, did display different calibrating curves. However, these variations could not be linked with measured size distributions. Other factors are still to be investigated, as the density of individual particles, and of their aggregates, as well as the influence of their shape

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Tardieu, Eric. "Caractérisation du colmatage dans un bioréacteur à membrane recirculé, appliqué au traitement d'eau résiduaire urbaine." Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20146.

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Kaosol, Thaniya. "Contribution à la caractérisation et à l'aptitude à la déshydratation de boues résiduaires urbaines." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20047.

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Lendormi, Thomas. "Etude de l'oxydation en voie humide de boues résiduaires urbaines et intégration dans une station d'épuration." Toulouse, INSA, 2000. http://www.theses.fr/2000ISAT0043.

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Abstract:

L'OXYDATION EN VOIE HUMIDE A L'OXYGENE PUR EST ETUDIEE POUR REPONDRE AU PROBLEME D'ACTUALITE DU TRAITEMENT DES BOUES RESIDUAIRES URBAINES. L'ETUDE DE CE PROCEDE EST REALISEE EN REACTEUR DISCONTINU DE LABORATOIRE, EN REACTEUR CONTINU DE LABORATOIRE ET LORS D'ESSAIS SUR UN PROTOTYPE INDUSTRIEL DE CAPACITE 500 L/H ET POUR DES TEMPERATURES COMPRISES ENTRE 220°c ET 300°c. IL RESSORT DE L'ENSEMBLE DES RESULTATS OBSERVES LORS DU TRAITEMENT DE 7 BOUES URBAINES DIFFERENTES QUE PLUS LA TEMPERATURE DE TRAITEMENT EST ELEVEE, PLUS LA MINERALISATION DES SOUS-PRODUITS EST IMPORTANTE ET LEUR TRAITEMENT AVANT EVACUATION AISEE. DE PLUS, AU DESSUS DE 260°c, LA DESTRUCTION DES COMPOSES GRAS SUPPRIME LES PHENOMENES DE MOUSSAGE. A 300\C, LE TEMPS DE TRAITEMENT PEUT ETRE REDUIT A ENVIRON 30 MIN. ENSUITE, DES PROCEDES DE CONVERSION DE L'AZOTE AMMONIACAL RESIDUEL EN AZOTE MOLECULAIRE SONT ETUDIES AFIN DE PERMETTRE LE SEUL RECYCLAGE DES COMPOSES ORGANIQUES BIODEGRADABLES ISSUS DE L'OXYDATION ET PERMETTRE L'INTEGRATION DE CE PROCEDE DANS LES STATIONS D'EPURATION EXISTANTES TOUT EN GARANTISSANT LA FIABILITE DE LEUR FONCTIONNEMENT. DANS LE CAS DU DEGAZAGE DE L'AMMONIAQUE COUPLE A UNE OXYDATION CATALYTIQUE, LE DEGAZAGE DE L'AMMONIAQUE DOIT S'EFFECTUER A UNE TEMPERATURE INFERIEURE A 100°c ET AVEC AJOUT DE SOUDE AFIN DE STRIPPER SELECTIVEMENT L'AMMONIAQUE. LE TRAITEMENT BIOLOGIQUE PAR NITRIFICATION ET DENITRIFICATION EN BASSIN SPECIFIQUE REPOND EGALEMENT AUX EXIGENCES DE TRAITEMENT ET D'INTEGRATION DE CE PROCEDE MAIS NECESSITE L'AJOUT D'UN COMPLEMENT DE SUBSTRAT ORGANIQUE BIODEGRADABLE AFIN QUE L'ELIMINATION DES NITRATES PRODUITS SOIT TOTALE. CE TRAVAIL A PERMIS DE LEVER UN NOMBRE SIGNIFICATIF D'OBSTACLES SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES ET S'INSCRIT DANS LE CADRE DU DEVELOPPEMENT DU PROCEDE MINERALIS

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Millot, Yoann. "Use of alternative matrix materials and configurations for optimizing nitrogen removal in constructed wetlands." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI021/document.

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Abstract:

L’assainissement d’effluents résiduaires urbains par filtres plantés de roseaux (FPR) rencontre, depuis plus de trois décennies, un engouement croissant en raison de ses remarquables performances de traitement ainsi que de considérations technico-économiques et écologiques. Néanmoins, des objectifs de traitement de plus en plus contraignants, ainsi qu’un marché de plus en plus concurrentiel, amènent la nécessité d’une meilleure connaissance des processus afin d’en optimiser la conception en fonction du contexte. Une attention toute particulière a été portée au traitement de l’azote, au cours de cette étude, en raison de l’aspect particulièrement contraignant de son élimination. Ces travaux se sont articulés autour de trois axes principaux permettant l’évaluation des principaux mécanismes d’élimination de l’azote (nitrification, dénitrification et adsorption, respectivement). Un premier volet, conduit sur unités pilotes alimentées en effluents domestiques réels, s’est attaché à identifier l’impact respectif de divers critères de dimensionnement et opérationnels (profondeur de filtration, surface de filtration, charges hydrauliques et organiques) afin de proposer des consignes de conception adaptées aux objectifs de traitement sur l’azote ammoniacal ainsi que la matière organique et la pollution particulaire. Une seconde partie de l’étude, mené à échelle pilote à partir d’effluents semi-synthétiques, s’est quant à elle focalisée sur le processus de dénitrification afin de mettre en exergue les critères majeurs (composition des effluents, paramètres de conception et fonctionnement) pour l’atteinte de performances poussées sur le traitement des nitrates. Enfin, un dernier axe de recherche, effectué en laboratoire en colonne, a visé à évaluer l’effet de l’adsorption d’ammonium sur matériaux filtrants réactifs (zéolithe) en vue d’optimiser par la suite le temps de rétention de cette espèce au regard des cinétiques de dégradation biologique. Une synthèse des connaissances acquises au cours de cette étude a donné lieu à des conseils de conception ainsi qu’à des recommandations pour d’éventuelles études complémentaires
The treatment of domestic wastewater by constructed wetlands (CWs) meets, from more than three decades, an increasing interest because of its high treatment efficiency as well as technological, economic and ecological issues. However, with treatment objectives that are growing ever stricter and an increasingly competitive market, fine knowledge of removal processes is required in order to optimize design in regards with context. A particular attention was paid to nitrogen removal, through this study, because of its particularly coercive dimension in treatment process. This work is partitioned in three axes which enable the assessment of the main mechanisms ensuring nitrogen removal (nitrification, denitrification and sorption, respectively). A first part, conducted in pilot-scaled units fed in real domestic wastewater, aimed at identifying the respective effects of various design and operational parameters (filtration height, filtration area, hydraulic and organic loads) in order to provide design recommendations for an efficient removal of ammonium as well as organic matter and suspended solids. A second part of this work, carried out in pilot-scaled units fed with semi-synthetic wastewater, focused on denitrification process in order to highlight driving parameters (influent composition, design and operational parameters) of full nitrate removal. Last but not least, a third research axis, conducted in column-scaled units, assessed the ammonium adsorption onto reactive material (i.e. zeolite) in order to optimize the retention time of ammonium within the system in regards with nitrification kinetic. These results were then summarized in order to provide design guidelines as well as recommend further complementary experiments

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Olivier, Jérémy. "Etude des filtres a bandes pour la deshydratation mécanique des boues résiduaires urbaines." Pau, 2003. http://www.theses.fr/2003PAUU3006.

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Abstract:

L'application des directives européennes sur l'assainissement des eaux usées engendre un accroissement considérable de la production de boues résiduaires urbaines. Le traitement de ces boues devient donc un enjeu majeur. La réduction de leur volume par une amélioration de leur déshydratation mécanique est un moyen intéressant de réduire leur coût d'élimination. Le but de ce travail est d'augmenter les performances de déshydratation des filtres à bandes sur les boues urbaines. Après une étude bibliographique, un modèle empirique, permettant de dimensionner la zone d'égouttage (première étape d'épaississement lors de l'utilisation du filtre à bandes) est présenté. Puis, un pilote instrumenté, permettant de caractériser au laboratoire le fonctionnement des filtres à bandes industriels, est décrit. Les essais menés sur cet appareil de laboratoire permettent de hiérarchiser l'influence de chaque paramètre opératoire sur la siccité du gâteau. Une nouvelle stratégie de pilotage des filtres à bandes est alors proposée. Un nouveau protocole d'essais est également proposé pour estimer, à partir de mesures réalisées en cellule de filtration-compression (CFC), la siccité en sortie de filtres à bandes. Enfin, dans le but de quantifier l'effet du cisaillement engendré au niveau des rouleaux de pressage, des essais sont menés dans une CFC modifiée avec un piston rotatif
The implementation of European regulations about wastewater treatments leads to a significant increase of the municipal sludge production. So, the treatment of this sludge becomes more and more necessary. The improvement of the mechanical devices used to achieve the volume reduction of this waste is an important step to reduce the cost of the treatment. Our study focuses on the case of the filter belt presses in order to improve their performances in terms of activated sludge dewatering. After a bibliographic overview, an empirical model is proposed to design belt gravity thickeners (which are usually the first step of dehydration when belt presses are used). Then, an experimental set up, allowing the characterisation of industrial filter belt presses at the laboratory scale, is described. The experimental investigations carried out on this laboratory device enable to study the influence of every functioning parameters on the cake moisture. From these results a new operating strategy of filter belt presses is proposed. A new procedure is also presented to evaluate, from measurement carried out in a filtration compression cell (FCC), the moisture of the sludge after a dewatering in a belt filter press. Finally, to investigate the impact of the shear stress which appears around the rollers, some experiments are realised in a FCC modified with a rotary piston

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Heninger, Ingrid. "Développement de méthodes analytiques pour la spéciation du sélénium et de l'étain dans les stations d'épuration d'eaux résiduaires urbaines." Pau, 1997. http://www.theses.fr/1997PAUU3040.

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Belhani, Mehdi. "Analyse de cycle de vie exergétique de systèmes de traitement des eaux résiduaires." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2008. http://www.theses.fr/2008INPL104N/document.

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Abstract:

Au cours de cette thèse, les prévisions de la méthodologie d’Analyse de Cycle de Vie (ACV) sont améliorées, via l’exergie, pour l’analyse et l’éco-conception des procédés. Nous mettons l’accent sur le potentiel de l’analyse exergétique et de la Consommation d’Exergie Cumulée (CExC) dans l’évaluation du critère d’épuisement, de productivité et de recyclabilité des ressources naturelles. Dans ce cadre, les transferts de pollutions et les impacts environnementaux d’un système de traitement des eaux résiduaires (STEP) ont été analysés en relation avec l’exergie consommée (CExC) et de l’exergie détruite (étude a priori). L’étude montre que la décision est différente lorsque l’indicateur d’épuisement des ressources naturelles est basé sur la méthode CExC de celle basée sur la méthode CML. L’amélioration de l’éco-efficacité d’une STEP implique un recyclage des boues en agriculture. La stabilisation des boues par digestion anaérobie réduit le volume des boues et ainsi l’impact du transport en comparaison avec la stabilisation à la chaux. Toutefois, elle réduit le potentiel fertilisant des boues, d’une part, et augmente la consommation d’énergie et l’impact du réchauffement climatique à cause du traitement des retours en tête d’autre part. Bien que la valorisation du biogaz en cogénération réduise la dépendance énergétique de la STEP et améliore son éco-efficacité globale en comparaison avec le chaulage, elle n’offre pas la possibilité à un séchage des boues. Le séchage des boues constitue l’une des recommandations des agriculteurs, bien qu’il n’améliore pas le l’éco-efficacité globale de la STEP, en augmentant l’épuisement et l’exergie détruite des ressources brutes et du biogaz
The focus of the work has been to improve the predictions of Life Cycle Assessment (LCA) via exergy for processes analysis and eco-design. The potential of the exergetic analysis and Cumulative Exergy Consumption (CExC) in estimating the criterion of depletion, productivity and recyclability of natural resources has been investigated. In this context, the transfer of pollutants and the environmental impacts of a wastewater treatment system (WWTP) have been analyzed in relation with the consumed exergy (CExC) and the destroyed exergy. The study shows that decision is different if the indicator of depletion of natural resources is based on the method of CExC or on the CML method. The improvement of the overall eco-efficiency of a WWTP involves a recycling of sludge in agriculture. Stabilization of sludge by anaerobic digestion reduces the volume of sludge and consequently the impact of transport in comparison with the stabilization with lime. However, on one hand, it reduces the fertilizer potential of sludge. On the other hand it increases energy consumption and the impact of the global warming because of the treatment of digested sludge supernatant recycled to the WWTP. Although the recovery of biogas by cogeneration reduces the energy dependency of the WWTP and improves its overall eco-efficiency in comparison with the liming scenario, it does not provide the possibility for sludge drying. Drying the sludge is one of the recommendations of farmers, although it does not improve the overall eco-effectiveness of the WWTP, and increases the depletion and the destroyed exergy of raw resources and biogas

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Rodriguez, Susa Manuel. "Étude d'un bioréacteur anaérobie à membranes immergées pour le traitement des eaux résiduaires." Toulouse, INSA, 2005. http://www.theses.fr/2005ISAT0050.

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Abstract:

Un bioréacteur anaérobie à membranes a été étudié comme alternative technologique pour le traitement des eaux résiduaires. L'originalité de ce travail réside dans l'utilisation simultanée d'une biomasse de type granulaire et d'un système de membranes immergées. Le procédé a été étudié en continu pendant 300 jours sous conditions psychrophiles (20°C). Une caractérisation des conditions hydrauliques et de la répartition des particules dans le bioréacteur a été réalisée. Après 300 jours de travail, aucune diminution de la taille des granules microbiens et aucune perte d'activité méthanogène n'ont été observées, ceci démontrant l'intérêt d'un système de rétention immergé par rapport aux filtrations externes tangentielles. Un rendement d'élimination de la matière organique entre 86 et 90% ont été obtenues. La filtration membranaire a contribué significativement à cette élimination, surtout durant les périodes instables de fonctionnement du procédé biologique. Le rôle fondamental joué par les réactions biologiques dans le colmatage de la membrane a été démontré. Les produits microbiens solubles ont été identifiés parmi les molécules responsables d'une partie du colmatage par adsorption de la membrane. Enfin, la concentration en acides gras volatils, indiquant l'accumulation d'intermédiaires réactionnels et la libération de matières en suspensions, est apparu comme un indicateur du potentiel de colmatage
An anaerobic membrane bioreactor with membranes separation was studied as technological alternative for wastewater treatment. For the first time, anaerobic granular biomass was coupled with an immersed membrane system. The process was studied during 300 days at psychrophilic conditions (20°C). Hydraulic and particle characterization and were realized. At the end of operation the size and the methanogenic activity of anaerobic granules were maintained, showing the interest of immersed membrane system. Organic matter removal rate between 86% and 90% were obtained. The membrane filtration had a significant contribution on the organic matter removal, especially during the periods of biological instability. A very important effect of biological process on membrane fouling was observed. Soluble microbial products were showed as substances involved in the membrane fouling by adsorption. Finally, the transient accumulation of volatile fatty acids, indicating microbial products and suspended solids release, was suggested as a potential fouling index for the anaerobic process coupled at membranes

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GUILLOTEAU, JACQUES. "Traitement des eaux résiduaires par infiltration percolation : performances, biomasse et renouvellement des gaz." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1992. http://www.theses.fr/1992STR13179.

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Abstract:

L'epuration des eaux residuaires urbaines par bassins d'infiltration percolation met en jeu des phenomenes biologiques aerobies de type cultures fixees. Ce procede, applicable aux eaux decantees concerne de nombreuses communes en raison de performances epuratoires elevees et de faibles contraintes de mise en uvre. La technique consiste a infiltrer alternativement l'effluent, sur deux bassins au minimum, a travers plusieurs metres de sable en place ou rapporte. L'amelioration de cette filiere passe par des investigations visant a localiser la zone effectivement active des bassins et les conditions de renouvellement de l'oxygene. L'etude menee sur colonnes a permis de mettre en evidence cette zone: seuls les trente premiers centimetres sont actifs biologiquement. Apres trente centimetres de profondeur, les rendements atteints sur les parametres classiques de l'epuration sont tres eleves et la biomasse chute d'un facteur dix par rapport a la surface. Lors de la periode d'alimentation, la teneur en oxygene diminue rapidement. La phase de ressuyage de huit heures entre chaque apport ne suffit pas a renouveler l'oxygene a partir de l'air atmospherique. Le renouvellement se fait par des phenomenes diffusifs lors de la periode de repos. La rotation de l'alimentation sur trois bassins au lieu de deux permet de mieux renouveler l'oxygene, car on double la periode de repos par rapport a celle d'alimentation, ce qui augmente egalement la securite en cas de colmatage d'un des bassins

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Soma, Catherine. "Traitement des eaux résiduaires des industries d'ennoblissement textile par microfiltration tangentielle sur membranes minérales." Montpellier 2, 1988. http://www.theses.fr/1988MON20015.

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Abstract:

Etude en laboratoire, et verification sur site de l'influence des conditions operatoires sur les performances de la filtration (nature de la membrane, pression, duree de fonctionnement, nature et pretraitement de la solution). Discussion des resultats obtenus sur site en fonction des proprietes physicochimiques des colorants, des agents tensio-actifs et des produits auxiliaires contenus dans les effluents. Proposition d'une methode pour retenir les especes ioniques de faible poids moleculaire, par ultra et microfiltration, apres adsorption sur des micelles formees in situ

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Nugroho, Fadjari Lucia. "Contribution à l'étude de l'élimination des pollutions phosphorées dans les eaux résiduaires." Toulouse, INSA, 1990. http://www.theses.fr/1990ISAT0003.

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Abstract:

Le point de depart de cette etude est une analyse des mecanismes biologiques qui sont a la base des techniques de dephosphoration biologique. Cette 1ere phase debouche sur l'idee qu'il devrait etre interessant pour ameliorer la stabilite de ces procedes de passer par la formation d'un phosphate insoluble parmi lesquels nous avons selectionne la struvite nh#4mgpo#4. Ce schema semble realisable en utilisant une biomasse fixee sur un support capable de relarguer des ions mg#+#+ dans l'effluent a traiter. La 2eme partie de notre travail a consiste a rechercher un support convenable. Nous avons finalement selectionne la dolomie semi-calcinee. Au cours des essais de caracterisation de ce support il est apparu qu'il avait par lui-meme un pouvoir dephosphorant a l'etude duquel nous avons consacre la 3eme partie de notre etude. La dolomie semi-calcinee, dans les conditions de concentrations en ions po#4#3# d'un effluent urbain, conduit a la formation tres superficielle d'un precipite de phosphate de calcium non stchiometrique que les techniques esca ont permis d'identifier. Les conditions de mise en uvre ont ete etudiees des points de vue hydraulique et granulometrique. Il semble qu'une mise en uvre en poudre fine, en finition d'un traitement biologique classique soit la plus avantageuse. Les performances obtenues sont comparables a une bonne dephosphoration chimique par la chaux avec une depense en reactifs en tres forte diminution par rapport a cette technique et un ph apres traitement autorisant un rejet direct sans correction. Le pouvoir d'echange reste faible. La regeneration acide est possible mais conduit a une consommation importante du produit par solubilisation ce qui lui retire tout interet pratique. Nous avons releve la courbe d'equilibre a 25#oc entre l'adsorbant et l'effluent a traiter et montre qu'il pouvait se modeliser selon un isotherme de freundlich. Pour terminer, les directi

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Madeline, Maryline. "Evaluation du risque sanitaire (parasitaire et virologique) des boues résiduaires urbaines en agriculture et des eaux épurées dans l'environnement." Caen, 2003. http://www.theses.fr/2003CAEN4060.

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Abstract:

Le traitement des eaux usées urbaines génère des eaux épurées et des boues potentiellement contaminées par des micro-organismes pathogènes, dont l'élimination est un problème de santé publique. Les eaux épurées sont rejetées dans l'environnement et les boues peuvent être valorisées en agriculture, sous réserve de disposer de méthodes fiables permettant d'évaluer le risque sanitaire. La première partie de l'étude a permis de développer une technique de détection des oeufs d'helminthes dans les boues et d'évaluation de leur viabilité; un intérêt particulier a été porté aux Taeniidés, Dans une seconde partie, une évaluation de la contamination microbiologique des eaux, des sédiments et des coquillages de l'Orne, influencés par le rejet des eaux épurées a pu être réalisée après avoir mis au point certains outils analytiques: les résultats obtenus montrent qu'il n'existe pas d'indicateur consensuel de contamination virale

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Canales, Angel. "Croissance cryptique en bioreacteur a membrane : application au traitement des eaux residuaires urbaines." Toulouse, INSA, 1991. http://www.theses.fr/1991ISAT0013.

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Abstract:

Les procedes classiques de traitement aerobie des eaux usees domestiques transforment la matiere organique en co2 et biomasse. S'ils utilisent le recyclage des cellules pour augmenter les cinetiques de degradation, ils sont limites par la clarification de l'effluent traite et le probleme de traitement de boues. Un procede nouveau, associant un fermenteur et un module de filtration, par procede membranaire a ete mis en uvre. Il permet de travailler a forte charge volumique, mais a faible charge massique par minimisation des boues d'un facteur 3 a 5. Cette minimisation de la production des boues resulte de l'amplification et de la maitrise des phenomenes de lyse cellulaire et de la croissance cryptique. Les cinetiques biologiques sont quantifiees grace a la caracterisation, en terme d'activite, des differentes populations dans la culture, et confrontees au concept general de maintenance. Un modele global est construit qui considere deux types de biomasse, l'une active l'autre morte, differentiees par leur activite respiratoire. Les predictions du modele sont en accord avec les resultats experimentaux. Le modele peut etre facilement transposable a la gestion du fonctionnement d'un procede d'epuration type boues activees et reste generalisable a d'autres reactions biologiques mettant en jeu des microorganismes en limitation de substrat

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Piouceau, Julien. "Étude de la croissance de bambou cespiteux en peuplement mutlispécifique pour le traitement des eaux résiduaires." Thesis, La Réunion, 2013. http://www.theses.fr/2013LARE0004.

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Abstract:

Ce travail a pour objectif l'adaptation en climat tropical d'une technique de phytoépuration utilisant le bambou pour le traitement des eaux usées, déjà développée en climat tempéré. L'étude porte sur la détermination de valeurs de référence pour plusieurs espèces de bambou tropicales (i) des capacités d'absorption d'eau, (ii) de production de biomasse aérienne, et (iii) d'absorption des nutriments. La démarche expérimentale a consisté, dans un premier temps, à déterminer la réponse morphologique de sept espèces de bambous, suite à l'apport excessif de nutriments, comme cela peut se produire lors de l'apport d'eaux usées. Dans un deuxième temps, les capacités d'évapotranspiration de cinq espèces de bambous ont été étudiées en cuves lysimètriques. Enfin, la production de biomasse, ainsi que les prélèvements en azote, phosphore et carbone d'un peuplement multispécifique ont été étudiés en réponse à l'apport de lisier, en conditions réelles d'une station pilote. Ces études ont montré que des apports excessifs en nutriments améliorent la croissance du bambou sans causer de stress détectable. Ils améliorent également la capacité photosynthétique des bambous, ainsi que la production de biomasse, qui est augmentée d'un facteur 2 à 6 selon les espèces, par rapport au traitement témoin. La production de biomasse importante, de l'ordre de 20,7 à 80 tonnes de matière sèche produite par hectare et par an, confère aux espèces étudiées des capacités d'extraction élevées, avec des exportations de 400 à 1600 kg.ha-1 en azote, 30 à 130 kg.ha-1 de phosphore et 18 à 67 t.ha-1 de carbone piégé dans la biomasse en deux ans. Les taux d'évapotranspiration des bambous sont plus élevés que ceux de cultures classiques, avec des valeurs moyennes annuelles comprises entre 4 et 7mm/j et des coefficients culturaux moyens de 2,1 à 3,8 selon les espèces. Cette étude a permis d'identifier plusieurs espèces de bambous intéressantes pour le traitement des eaux usées en climat tropical, notamment les espèces Bambusa oldhamii, Bambusa vulgaris et Gigantochloa wrayii. Dans une optique de phytoépuration ces résultats sont d'autant plus encourageants qu'ils ont été obtenus avec des plants de bambou n'ayant pas encore atteints leur pleine maturité
The aim of this work was to adapt under tropical climate, a wastewater treatment phytotechnology which uses bamboo species, already developed under temperate climate. The objectives of the study were to establish reference values on the water and nutrient uptakes, and on above-ground biomass yields, for different tropical bamboo species. The experimental approach relied first in the quantification of the morphological response of seven bamboo species under high nutrient loads, up to 13.2 t.ha-1.yr-1 of NPK, as it occurs in wastewater treatment system. Second time, the evapotranspiration rates and crop coefficients of five bamboo species were determined using a lysimeter experiment. Finally, the biomass yield and the nitrogen, phosphorus and carbon uptakes were studied for a multi-specific bamboo plantation in response to pig slurry application, at field scale. The results have shown that the high nutrient load (13.2 t.ha-1.yr-1 of NPK) did not cause any detectable stress on the bamboo growth. On the contrary, the photosynthetic activity was improved and the growth rate was increased by 2 to 6 times compared with the control treatment. Depending on bamboo species, the annual biomass yield ranges from 20,7 to 80 t.ha-1.yr-1, and the nutrients storage into the biomass was 400 to 1600 kg.ha-1 for nitrogen, 30 to 130 kg.ha-1 for phosphorus and 18 to 67 t.ha-1 for carbon, in two years of experiment. The yearly average evapotranspiration rates were higher than for typical crops and range from 4 to 7mm.day-1, with average crop coefficients between 2.1 to 3.8, depending on species. Due to their high biomass yield, high nutrient uptakes and high evapotranspiration rates, some bamboo species, i.e. Bambusa oldhamii, Bambusa vulgaris and Gigantochloa wrayii appear as good candidates for wastewater treatment under tropical climate. These results are even more promising since they were obtained for non mature bamboo plants

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Buzier, Rémy Mouchel Jean-Marie Tusseau-Vuillemin Marie-Hélène. "Évolution de la spéciation des métaux dans les eaux résiduaires urbaines lors du traitement par boues activées." Créteil : Université de Paris-Val-de-Marne, 2005. http://doxa.scd.univ-paris12.fr:8080/theses-npd/th0252101.pdf.

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Abstract:

Thèse de doctorat : Sciences et techniques de l'environnement : Paris 12 : 2005.
Version électronique uniquement consultable au sein de l'Université Paris 12 (Intranet). Titre provenant de l'écran-titre. Pagination : 210 p. Bibliogr. en fin de chapitres.

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Fournel, Julien. "Systèmes extensifs de gestion et de traitement des eaux urbaines de temps de pluie." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20111/document.

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Abstract:

La gestion des eaux urbaines de temps de pluie est devenue une priorité depuis quelques années, au regard des problématiques d'inondations et de pollutions des cours d'eau qui remettent en cause l'atteinte des objectifs de la DCE. En outre, les filtres plantés de roseaux sont reconnus comme des solutions fiables pour le traitement des eaux usées depuis plus de 20 ans. Par ailleurs, leur adaptation à d'autres types d'effluents a été mise en place récemment (traitement tertiaire, effluents dilués, lits de séchage de boues), et la gestion des eaux de temps de pluie s'inscrit dans le cadre de cette extension de fonction. Bien que ce système combine à la fois des capacités de stockage et de traitement, Uhl et Dittmer (2005) ont mis en avant des dysfonctionnements (mort des roseaux en période sèche, chutes de performances). Ces auteurs soulignent aussi la nécessité d'optimiser les règles et outils de dimensionnement.Le projet SEGTEUP vise donc, via un suivi sur pilotes de grande taille et une modélisation hydrodynamique, à fournir des règles de conception à intégrer dans un futur outil de conception simplifié, utilisable à l'échelle du territoire français. L'étude des pilotes vise donc à tester différents matériaux et conceptions, alors que la modélisation met en évidence les principaux paramètres d'influence de l'écoulement. Au final, la filtration apparaît comme le principal processus d'élimination de la pollution organique et des micropolluants, alors que l'adsorption de la matière organique dissoute est négligeable. Par ailleurs, l'emploi d'un matériau à forte capacité d'adsorption (zéolite) accroît considérablement les capacités de rétention de l'ammonium. L'utilisation de tels matériaux est particulièrement recommandée en cas de charges en ammonium particulièrement élevées ou de faible surface disponible. Enfin, l'étude de l'hydrodynamique montre que l'écoulement, ainsi que l'adsorption et les réactions de biodégradation, sont fortement influencés par la limitation du débit de fuite (temps de rétention, particulièrement pendant la phase saturée). Par ailleurs, la structure d'alimentation doit permettre une répartition homogène de l'influent à la surface du massif pour éviter les court-circuits hydrauliques et les volumes morts. La construction d'un modèle 1D a enfin été mise en oeuvre, mais celui-ci ne permet pas de faire des prédictions, car la couche virtuelle simulant la limitation du débit de fuite doit être calée lors de chaque événement simulé. Une adaptation 2D du modèle, la prise en compte de lois de vannes et pertes de charges singulières, ainsi qu'un couplage filtre-réseau doit permettre la finalisation de cet outil
Urban runoff management has become a priority for many years, regarding the issues of flooding and water course pollution that jeopardize the objectives of the European Framework Directive 2000/60/CE. As an extensive technique, subsurface flow constructed wetlands have proved to be reliable solutions for the treatment of sewage, and have been used for more than 20 years. Their adaptation to other types of functions or effluents has even been implemented over the last ten years (tertiary treatment, dilute effluents, sludge drying reed beds), and the management of urban runoff is part of this extension process. Despite this system combines both storage and treatment capacities, (Uhl and Dittmer, 2005) highlight dysfunctions as reed death during long rest periods or performance losses. These authors also underline the needs in optimizing design rules and tools.Then, the SEGTEUP project combines a large-scale pilot monitoring and hydrodynamic modeling, aiming at providing some basis for the implementation of a reliable design tool, applicable over the entire French territory. Then, the pilot study aimed at testing different materials and filter configurations, while a mechanistic approach was implemented to highlight the main flow influence parameters.Anyway, filtration of suspended solids appears as the major pollutant removal process, allowing the retention of at least 70% of SS and associated pollutants whatever the material considered. Nevertheless, dissolved organic matter adsorption remains negligible, while ammonium elimination is poor for the coarsest material. In the opposite, adsorbent zeolite present high ammonium retention abilities and ensures constantly low discharge levels. The use of this material is particularly recommended in case of specific issues concerning high pollutant loads or low available surface area. Furthermore, micropollutants (metals and PAHs) mainly bound with particles, are highly removed by filtration of SS. In our study, dissolved micropollutants concentrations were too low to highlight robust conclusions. However, further research are needed to better understand metals retention and release, and PAHs degradation processes, since these mechanisms are strongly dependent of pH and redox conditions and dynamics. Finally, the study of hydrodynamics shows that the throttle value influences adsorption and degradation reactions through variations in hydraulic retention time, particularly during saturated phases. On the other hand, the feeding structure is of special importance since a homogenous distribution of influent at the filter surface is needed to avoid hydraulic shortcuts and corresponding dead volumes. Finally, a HYDRUS 1D model was implemented around urban runoff issues, but cannot be used as a predictive design tool. Indeed, the throttle value, represented by a virtual layer with low conductivity, must be re-calibrated for each simulated event. Then, a 2D adaptation of the model is required, as well as the integration in the HYDRUS code of appropriate singular head losses as boundary conditions. In the end, the developed simplified model of water flow and pollutant degradation should be coupled with a sewer system model, aiming at creating a flexible and adaptable design tool

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Lesavre, Jacques, and Abdelaziz Zairi. "Epuration des eaux résiduaires par épandage souterrain sous pression : conception et évaluation de la filère de traitement." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066630.

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Abstract:

L'épandage souterrain sous pression des eaux usées de petites collectivités constitue l'une des solutions permettant d'aboutir simultanément à une épuration et une évacuation correcte des effluents. Des études hors sol ont servi de base d'essais à des épandages souterrains expérimentaux.

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Seve, Eric. "Prétraitement des graisses résiduaires par un procédé combiné de saponification et oxydation en voie humide." Compiègne, 1998. http://www.theses.fr/1998COMP1179.

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Abstract:

Les techniques actuelles de traitement des graisses ne sont pas à même de pouvoir traiter l'ensemble du gisement dans des conditions satisfaisantes à la fois au point de vue technique et au point de vue économique. Ces conditions sont propices à l'émergence de techniques de traitement de ces déchets par voie physico-chimique de coût modéré. Un traitement de graisses collectées sur station d'épuration par un procédé combiné de saponification et oxydation en voie humide (OVH) a été testé sur deux dispositifs pilote distincts : un réacteur demi-grand et un réacteur de laboratoire. Ce prétraitement permet de réduire les demandes en oxygène totale (DCO) et bioréfractaire (DCO-DBO5) d'un facteur 5. Le temps d'oxydation nécessaire pour atteindre ce résultat est fonction de sa température de mise en œuvre : si 3 heures sont nécessaires à 160°C, 1 heure suffit à 240°C. Pour peu que l'absorption ne soit pas limitant, l'OVH de solutions concentrées en graisses (150 à 200 g/l) s'avère aussi efficace que celle de solutions diluées (20 g/l). L'efficacité globale du traitement est limitée par la présence d'acides gras saturés (tels que les acides palmitique et stéarique), qui sont à la fois ceux dont les vitesses d'oxydation sont les plus faibles et ceux dont les produits d'oxydation sont les moins biodégradables. Le prétraitement proposé est à même de transformer des déchets gras solides en des effluents recyclables en station d'épuration des eaux usées urbaines. Les coûts minimaux d'un tel prétraitement, calculés pour des consommations stœchiométriques de soude et d'air comprimé à 50 bars, sont estimés à 600 F/t de graisse pure, soit à près de 200 F/t de déchet gras collecté en station.

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Lacaze, Olivier. "Séparation par décantation lamellaire et contact de particules. Application au traitement primaire d'eaux usées urbaines." Montpellier 2, 1996. http://www.theses.fr/1996MON20148.

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Abstract:

L'optimisation d'une station de traitement des eaux usees urbaines passe par le developpement de procedes de separation primaire qui soient efficaces et fiables sur une large gamme de flux hydrauliques. Le procede propose associe une destabilisation par contact de particules et un decanteur lamellaire. Ce systeme tolere d'importantes variations de la charge hydraulique sans que les performances epuratoires ne soient alterees. La presence du lit de boues apporte un gain sensible au niveau des performances globales, la fraction non decantable de la pollution ne pouvant toutefois etre eliminee qu'avec l'apport de coagulants chimiques. L'utilisation de ce procede est aussi compatible avec les procedes intensifs de separation secondaire - tels les biofiltres par exemple -, car les caracteristiques de l'effluent sont peu sensibles aux variations de la qualite de l'eau brute. Les resultats montrent que les performances du traitement primaire ne sont pas seulement stabilisees, mais sont aussi intensifiees par l'utilisation d'un decanteur lamellaire a lit de boues

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Lopez, Lopez Alberto. "Etude du transfert et de la réactivité de l'ozone appliqués au traitement des eaux résiduaires de l'industrie textile." Toulouse, INSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ISAT0002.

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Abstract:

Cette étude vise à développer de nouvelles méthodes de traitement des eaux résiduaires industrielles ; plus particulièrement, il s'agit d'évaluer la capacité de l'ozone à éliminer la couleur et la charge organique des eaux résiduaires de l'industrie textile et donc d'évaluer les paramètres caractéristiques de ce procédé de traitement. La première partie du travail vise à estimer les paramètres hydrodynamiques et de transfert en colonne à bulles ; la détermination s'appuie pour partie sur une analyse d'images de bulles et pour partie sur un bilan matière pour l'ozone. L'influence d'un composé tensioactif - t?butanol - et l'influence du pH sur ces paramètres sont analysés. La deuxième partie porte sur l'ozonation de colorants azoi͏̈ques dans un réacteur semi-batch - colonne à bulles. Tout d'abord, une analyse de la stœchiométrie d'oxydation des colorants par l'ozone est présentée, ainsi qu'une comparaison des résultats de l'oxydation par les voies moléculaire et radicalaire. Ensuite, les paramètres cinétiques de la réaction entre l'ozone et les colorants sont déterminés ; la méthode de détermination prend en compte les résultats de la mesure du transfert de l'ozone, exprimés par le facteur d'accélération et le nombre de Hatta dans le cadre du modèle du film. Cette méthode permet d'accéder à la constante de vitesse de réaction entre l'ozone et le colorant. En complément, divers facteurs influençant la vitesse et le mécanisme d'oxydation des colorants sont aussi analysés, tels que l'ajout de t?butanol - piège à radicaux - et de peroxyde d'hydrogène - promoteur de radicaux. En conclusion, cette option de traitement par ozonation semble fournir une réponse technique au problème environnemental que constitue le rejet au milieu ambiant des eaux résiduaires de l'industrie textile
This study intends to develop new industrial wastewater treatment methods; more particularly, it deals with the evaluation of ozone ability to eliminate the colour and the organic load of textile industry wastewater, and thus to evaluate the characteristic parameters of this treatment process. The first part of this work aims at estimating the hydrodynamic and mass transfer parameters in a bubble column; the determination is partly supported by a bubbles image analysis and partly supported by a mass balance for ozone. The influence of a tensioactive compound - t-butanol - and the influence of pH on these parameters are analysed. The second part deals with azoic dyes ozonation in a semi-batch reactor - bubble column. First, an analysis of the stoichiometry of the dyes oxidation by ozone is presented, as well as a comparison of the results regarding oxidation by the molecular and radical pathways. Then, the kinetic parameters for the reaction between ozone and the dyes are determined; the determination method takes into account the results from ozone transfer measurement, expressed as the enhancement factor and the Hatta number, within the frame of the film theory. This method gives access to the rate constant for the reaction between ozone and the dye. As a complement, several factors influencing the rate and the dyes oxidation mechanism are also analysed, such as the addition of t-butanol - radicals scavenger - and hydrogen peroxide - radicals promoter. As a conclusion, this ozone treatment option seems to provide a technical response to the environmental problem raised from the disposal of textile industry wastewater to the ambient medium

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Ohanessian, Kelly. "Optimisation de filières de traitement des eaux résiduaires industrielles par couplage de procédés physico-chimiques, thermiques et biologiques." Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0368.

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Abstract:

La modélisation, la simulation et l’optimisation de différentes filières de traitement des eaux usées industrielles par la méthode du couplage de procédés ont été étudiées afin de comparer leurs performances épuratoires, d’une part, et d’évaluer les dépenses énergétiques et économiques associées d’autre part. Pour cela, trois effluents caractéristiques de l’industrie microélectronique ont été sélectionnés. Dans un premier temps, une étude bibliographique a permis de déterminer les données d’entrées de chacune des filières étudiées (débits, composition) ainsi que les procédés de traitement conventionnels employés. Les filières de traitement classiques des trois effluents ont ensuite été simulées sur ProSimPlus®. En fonction des fonctionnalités disponibles du logiciel (modules, constituants, modèle thermodynamique), certains procédés ont été modélisés et/ou développés à partir de données physiques, chimiques et cinétiques issues de la littérature. Dans un second temps, de nouvelles filières de traitement ont été proposées pour chacun des effluents considérés. Pour ces nouvelles filières, de nouveaux procédés ont été modélisés puis simulés sur ProSimPlus®. Les différentes couplages mis en œuvre ont permis selon l’effluent considéré, d’affiner le traitement permettant ainsi d’atteindre les limites de rejets fixées en milieu naturel ou en zone sensible à l’eutrophisation, mais également de réduire les consommations en réactifs et énergétiques, validant ainsi l’intérêt des couplages. Aussi, la valorisation de certains sous-produits de traitement a permis une économie significative sur les coûts d’investissement
The modeling, simulation and optimization of different industrial wastewater treatment processes using the process coupling method were studied in order to compare their purification performances and to evaluate the associated energy and economic expenses. Three effluents characteristic of the microelectronic industry have been selected as example. As a first step, a bibliographic study allowed to determine the input data for each of the streams studied (flow rates, composition) as well as the conventional treatment methods used. The conventional treatment processes for the three effluents were then simulated on ProSimPlus®. Depending on the available functionalities of the software (modules, components, thermodynamic model), some processes have been modeled and/or developed on physical, chemical and kinetic data from the literature. In a second step, new treatment streams were proposed for each of the effluents considered. New processes were modeled and then simulated on ProSimPlus®. Depending on the effluent considered, the different couplings refined the treatment thus allowing to reach the discharge limits set in a natural environment or in a sensitive zone to eutrophication, but also to reduce reagents and energy consumption, validating the interest of the couplings. Also, the valorization of by-products has resulted in a significant saving on investment costs

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Arcimoles, Marie d'. "L'épandage des boues de stations d'épuration urbaines : une institutionnalisation sans fin." Paris, Institut d'études politiques, 2008. http://www.theses.fr/2008IEPP0011.

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Abstract:

La thèse étudie la genèse, l’installation progressive et, plus récemment, les remises en cause multiformes de la solution de l’épandage agricole des boues de stations d’épuration urbaines en France. Afin de retracer ce cheminement, elle s’articule autour de deux grandes parties qui visent à restituer la dynamique par laquelle, depuis les années 1970, la pratique d’épandage s’est progressivement constituée en « bonne solution » et imposée comme mode d’évacuation privilégié des boues urbaines avant de s’installer durablement comme « solution problème » instable et conflictuelle au plan local comme au plan national. Elle repose sur une série d’enquêtes qualitatives menée dans douze départements français et à l’échelle des organisations nationales concernées (600 entretiens). Structurée autour de deux dynamiques bien distinctes – l’institutionnalisation d’une solution d’un côté ; sa remise en cause de l’autre –, la thèse analyse cependant moins le surgissement d’une discontinuité nette et brutale dans une dynamique d’irréversibilisation que les mécanismes d’inscription dans une forme singulière de continuité. Le processus d’institutionnalisation se réinvente sans cesse sans jamais véritablement se figer dans des formes normalisées ou des jeux routiniers et sans que les débats qui s’ouvrent ne trouvent jamais de voie de sortie définitive ; mais l’instabilité structurelle qui caractérise la filière d’épandage ne génère pas non plus les effets de réversibilité attendus : vulnérable et contestable dans la durée, la solution n’en trouve pas moins le moyen de se renouveler continûment – plus, les ingrédients d’instabilité participent de la permanence de cette solution
The thesis, defended in the field of organizational sociology, studies how, in France, agricultural spreading of urban sewage sludge from water purification plants came gradually into being and has faced controversies, since the 1990’s. The thesis is structured into two parts, with a historical perspective from 1970 until today, in order to set out the process through which agricultural spreading first became the “right and obvious solution” to discharge urban sewage sludge (first part), before emerging as an unstable and conflicting “problematic solution”, both on a local and a national level (second part). The study is based on qualitative surveys (600 interviews) carried out in twelve French departments and in related national organisations. Two different dynamics have been identified: the institutionalisation and the destabilisation of the agricultural sewage sludge spreading. The purpose of the thesis is less to analyse a sudden and straight discontinuity in an irreversibilisation process, than to analyse a singular form of continuity. The institutionalisation process is never fixed into stable normsand routines, and the debate never finds a definite end; the structural instability of this solution doesn’t ever lead to the giving up of agricultural spreading, as it could be expected. The latter constantly regenerates and renews itself. Further more, sources of instability take part in its consistency

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Guellil, Abdelkader. "Transfert de matière organique entre phase aqueuse et agrégats biologiques au cours du traitement des eaux usées urbaines par boues activées." Nancy 1, 1999. http://www.theses.fr/1999NAN12010.

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Abstract:

L'épuration des eaux usées urbaines par le procédé à boues activées est régie par un ensemble complexe de réactions physico-chimiques et biologiques. L'hétérogénéité du mélange organique, tant de l'eau usée que de la boue activée, complique l'identification et la modélisation de ces mécanismes, et de fait rend difficile la compréhension de certains dysfonctionnements du procédé. Le but de ce travail était de mettre en évidence d'une part les transferts de matière organique mesurée en DCO (demande chimique en oxygène) entre la phase aqueuse et les agrégats biologiques et d'autre part le devenir de cette matière. [. . . ]
Wastewater treatment by activated sludge process involves both biological degradation and physico-chemical mechanisms. The aim of this work was to study exchanges of organic matter occuring between wastewater phase and bacterial aggregates to better understand sorne cases of process dysfunction. [. . . ]

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Vaxelaire, Jean. "Etude et modélisation de l'aération des stations d'épuration des eaux usées urbaines par agitation mécanique de surface." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1994_VAXELAIRE_J.pdf.

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Abstract:

Les petites stations d'épuration des eaux usées urbaines par boues activées équipées d'un aérateur mécanique de surface fonctionnent généralement, dans un but d'économie d'énergie, en aération séquentielle. L'objectif du présent travail est d'étudier et de modéliser l'influence de ces cycles d'aération sur la dégradation des pollutions carbonée et azotée solubles. L'étude du transfert d'oxygène permet de corréler linéairement la capacité d'oxygénation en eau claire avec la puissance volumique dissipée par la turbine et de tenir compte de l'influence des micro-organismes. Les aérateurs de surface doivent également maintenir en suspension les flocs bactériens : on montre notamment qu'une bonne aération n'entraîne pas forcement un bon mélangeage. D'autres expérimentations réalisées sur un pilote de laboratoire alimente par un substrat synthétique à base de viandox montrent que l'aération séquentielle permet d'obtenir une épuration correcte tout en réduisant le coût de l'assainissement ; il faut cependant éviter les trop longues périodes de non-aération qui peuvent entraîner une détérioration significative de la qualité du traitement. Un modèle (intégrant l'hydrodynamique du réacteur et du décanteur secondaire) permet de simuler de façon satisfaisante les résultats expérimentaux obtenus dans le pilote pour différentes stratégies d'aération. Cette modélisation utilise un modèle cinétique simple (inspiré de celui de l'IAWPRC) dont la plupart des paramètres sont mesurés expérimentalement.

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Suh, Young-Jin. "Elaboration d'un guide pour l'amélioration et l'évaluation de la qualité d'inventaire de l'ACV : application aux filières de traitement des eaux usées urbaines." Lyon, INSA, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAL0080.

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Abstract:

Ce travail a dans un premier temps été consacré au développement d'une méthodologie visant à assurer la crédibilité des résultats d'une ACV (Analyse de Cycle de Vie). Dans un second temps, la méthode proposée a été appliquée à une étude de cas : la comparaison de deux filières de traitement des eaux usées urbaines. Les propositions méthodologiques sont les suivantes. Tout d'abord, pour la réalisation d'un inventaire fiable, le traitement d'un volume d'eau a été proposé comme unité fonctionnelle, assorti d'un concept de "charge polluante négative". Des recommandations ont été également faites pour le choix des frontières du système et pour les règles d'imputation. Ensuite, en ce qui concerne l'évaluation de la qualité d'inventaire, la méthode proposée emploie des indicateurs de qualité : d'une part, pour l'évaluation de la qualité des données, l'exactitude, les représentativités temporelle, géographique et technique, et la complétude ; d'autre part, pour l'évaluation de la qualité des modèles, les définitions des frontières du système et de l'unité fonctionnelle, et les règles d'imputation et d'agrégation des données. Enfin, les résultats de l'étude de cas qui a visé à comparer les impacts environnementaux imputables à deux stations d'épuration (STEP A : décantation lamellaire + biofiltration ; STEP B : boues activées + filtre à sable) ont révélé qu'une consommation plus importante de réactifs et d'énergie pénalise, d'un point de vue environnemental, la STEP A par rapport à la STEP B
This work was firstly devoted to the methodology development aiming at increasing the credibility of the LCA (Life Cycle Assessment) results. Secondly, the method proposed was applied to a case study: the comparison of two municipal wastewater treatment systems. The proposed methods are as follow. Firstly, for the reliable inventory analysis, the treatment of a volume of wastewater was proposed as functional unit with a concept “negative environmental charge". Recommendations were also made for system boundary selection and for allocation rules. Secondly, with regard to inventory quality assessment, the method suggested uses quality indicators: on one hand, exactitude, temporal, geographical and technical representativeness, and completeness for the data quality assessment; on the other hand, definition of system boundary and functional unit, and allocation and aggregation rules for the model quality assessment. Finally, the result of the case study conduced to compare the environmental impacts of two wastewater treatment plants (WWTP A: lamellar decantation + biofiltration; WWTP B: activated sludge + sand filteration) showed that WWTP A consuming more chemicals and energy was less environmentally friendly than WWTP B

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Tizghadam, Ghazani Mostafa. "Etude des performances et optimisation d'un réacteur cascade à biomasse hybride pour le traitement des eaux usées urbaines." Limoges, 2007. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/64980613-b375-43bd-ae4b-8816e68604b1/blobholder:0/2007LIMO4027.pdf.

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Abstract:

Afin de résoudre les problèmes liés à la surcharge organique de certaines stations et d’améliorer plus généralement les performances épuratoires vis-à-vis de la pollution azotée et phosphorée, la transformation des stations de traitement à boues activées peut être envisagée avec l’adjonction dans le bassin d’un support de microorganismes. On couple alors à une culture libre d'un réacteur un système à culture fixée ; le procédé est dit « hybride ». Un Réacteur Cascade à Biomasse Hybride (RCBH) est un nouveau réacteur multi-étagé au sein duquel l’effluent circule alternativement de manière ascendante et descendante et dans lequel sont immergés des matériaux supports de développement d’un biofilm bactérien. Ce type de réacteur hybride, doit permettre l’amélioration du traitement du carbone organique, le couplage au sein du même bassin des réactions de nitrification et de dénitrification biologique, avec une amélioration de la décantabilité des boues (minimisation du « bulking »filamenteux grâce au type d’écoulement choisi dans le réacteur). Les objectifs de ce travail ont été d’étudier les performances du RCBH afin d'évaluer les possibilités de réduction des dimensions des installations de type boues activées tout en permettant un traitement du carbone et de l’azote. Quatre réacteurs aérés de même volume utile, alimentés soit par un effluent synthétique soit par un effluent réel, ont été comparés en terme de performances : un réacteur parfaitement agité en culture libre (RPA), un réacteur cascade en culture libre (RC), un réacteur hybride dans un bassin parfaitement agité (RPABH) et un réacteur cascade avec support bactérien (RCBH). (Pour ce dernier réacteur, le fonctionnement avec des conditions aérobie-anoxie a également été étudié). L’hydrodynamique des réacteurs a été caractérisée afin d'en évaluer la contribution sur l’élimination des pollutions carbonées et azotées, et sur la décantabilité de la boue. Dans un second temps, les conditions de fonctionnement des réacteurs ont été modifiées afin d’apprécier leur importance sur les mécanismes d’élimination du carbone et de l’azote : charge massique, charge volumique en azote, temps de séjour hydraulique, âges des boues. Enfin, les paramètres régissant les performances de l’élimination du carbone, les réactions de nitrification et de dénitrification ont été étudiés pour des conditions expérimentales contrôlées et maintenues pendant de longues périodes de fonctionnement. Dans ces conditions, lors d’une alimentation avec un effluent urbain, les rendements de l’élimination de la DCO totale dans les réacteurs RPA, RPABH, RC et RCBH sont respectivement de 89, 92, 91 et 93% et dans le même ordre, les rendements de l’élimination de l’azote ammoniacal sont respectivement de 20, 29, 88 et 89%. Les modifications de l’hydrodynamique et la mise en œuvre de la biomasse dans le bassin d’aération aboutissent à l’amélioration des performances épuratoires de l’installation. La configuration d'un RCBH séquencé aérobie-anoxie avec deux compartiments d’anoxies en tête est optimisée pour obtenir une concentration en DBO5 inférieure à 30 mgO2. L-1 et une concentration en azote total inférieure à 10 mgN. L-1 dans le rejet. La configuration compartimentée du bassin d’aération facilite la mise en place des zones aérobies- anoxies dans le réacteur et permet l'élimination de 90% de la pollution azotée (azote kjeldahl). Cette valeur est de 38% pour un système classique dans les mêmes conditions expérimentales. De plus, la configuration du réacteur cascade permet de mettre en place la nitrification-dénitrification dans un même réacteur
In order to solve the problems involved in the organic overload of certain wastewater treatment plants and more generally to improve their performances with respect to nutrients removal, the transformation of the activated sludge treatment plants can be achived with the addition of a biofilm support in the aeration basin. We coupled a suspended growth system with an attached growth system into the same reactor; the process is known as “hybrid”. The cascaded reactor with hybrid biomass (RCBH) is a novel multistage reactor design using a series of baffles designed to force the wastewater to flow alternatively under and over the baffles, in which the supports for development of a biofilm immersed. This type of hybrid reactor, allows the improvement of the treatment of organic carbon, the coupling of the biological nitrification and denitrification within the same basin, with the improvement of the sludge settleability (minimization of the filamentous “bulking” related to the type of flow in use in the reactor). The aims of this work were to study the performances of the RCBH in order to evaluate the possibilities of dimension reductions of the activated sludge plant installations while allowing the carbon and nitrogen treatment. Four aerated reactors with the same effective volume alimented either by a synthetic effluent or by a domestic wastewater, were compared in term of the performances: a suspended growth completely mixed reactor (RPA), a suspended growth cascaded reactor (RC), a hybrid growth completely mixed reactor (RPABH) and a hybrid growth cascaded reactor (RCBH). (For the latter reactor, operation with aerobic- anoxic conditions was also studied). The hydrodynamics of reactors were characterized in order to evaluate its contribution in the elimination of carbonaceous and nitrogenous pollutions, and the sludge settleability. In the second time, the operating conditions of the reactors were modified in order to appreciate their influence on the mechanisms of elimination of carbon and nitrogen: mass loading, nitrogen loading, hydraulic retention time, sludge age. Lastly, the parameters influencing the performances of the carbon elimination, the nitrification and denitrification were studied for the control and maintenance of the experimental conditions. Where the systems was feded with the domestic wastewater, the COD efficiencies in RPA, RPABH, RC and RCBH are 89, 92, 91 and 93% respectively and in the same order, the ammonia nitrogen efficiencies 20, 29, 88 and 89% are respectively. The hydrodynamics modifications and the biomass implementation in the aeration basin leaded to the improvement the efficiency of the installation. The configuration of a RCBH sequenced aerobic-anoxic with two anoxic compartments at the head of the reactor, was optimized to obtain a concentration in DBO5 lower than 30 mg O2. L-1 and a total nitrogen concentration below 10 mgN. L-1 in effluent. The compartmentalized (cascade) configuration of the aeration basin facilitated the installation of the aerobic-anoxic zones into the reactor and allowed the elimination of 90% of kjeldahl nitrogen. This value was 38% for a traditional system under the same experimental conditions. Moreover, the configuration of the cascaded reactor made it possible to set up nitrification-denitrification in the same reactor

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Jolibois, Boris. "Etude du risque génotoxique d'eaux usées hospitalières et urbaines." Rouen, 2003. http://www.theses.fr/2003ROUE04NR.

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Abstract:

La contamination des eaux usées hospitalières et urbaines par des substances génotoxiques représente une préoccupation majeure pour la santé humaine comme pour la protection des écosystèmes. Notre intérêt s'est d'abord porté sur l'évaluation de la génotoxicité des rejets liquides du CHU de Rouen. L'utilisation du SOS chromotest et du test d'Ames, lors de campagnes de prélèvements (2001-2002), a montré que près de 75% des échantillons étaient génotoxiques. L'étude a été poursuivie en 2003 par la surveillance du devenir de la génotoxicité des rejets liquides hospitaliers dans le réseau des eaux usées de la ville (rejets hospitaliers, industriels ou domestiques). L'étude de deux stations d'épuration a mis en évidence leur capacité à éliminer cette génotoxicité. Certains échantillons génotoxiques ont été analysés par CPG/SM. De nombreux composés génotoxiques de nature diverse ont ainsi été identifiés.

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Melloul, Flavie. "Étude d'un support en fibres textiles appliqué au traitement biologique des eaux résiduaires : nitrification et élimination de la DCO en filtres immergés aérobies." Paris 12, 1989. http://www.theses.fr/1989PA120016.

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Abstract:

Etude des performances d'un nouveau support bacterien pour le traitement aerobie de la pollution azotee et carbonee. Deux filtres immerges sont utilises, l'un alimente par un effluent synthetique depourvu de carbone organique, l'autre par un effluent methanise. Comparaison des performances d'une biomasse nitrifiante cultivee soit de facon autotrophe, soit de facon mixte avec des bacteries heterotrophes. L'etude interne de chaque reacteur est ensuite realisee. Un schema d'optimisation du procede est defini, concernant la configuration du reacteur, le dimensionnement du support, et le mode de conduite du filtre

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González, Hernández Yusmel. "Modélisation et simulation d'un bioréacteur à membranes immergées pour le traitement des eaux usées urbaines et hospitalières." Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://www.theses.fr/2018INPT0151/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, la modélisation d'un bioréacteur à membranes immergées (BaMI) et son évaluation avec des valeurs expérimentales de BaMI à l'échelle du banc et à l'échelle pilote pour le traitement des effluents résiduels urbains et hospitaliers, ont été étudiées respectivement. L'objectif principal de ce travail était de développer un nouveau modèle intégré plus phénoménologique pour la description du fonctionnement de ces systèmes. A cet effet, un nouveau modèle biologique a été développé en utilisant le modèle de boues activés 3 (ASM3 du l’anglais activated sludge model) et en tenant en compte la croissance et le stockage de substrat simultané, et la production de substances polymères extracellulaires solubles et liées, qui, conjointement avec des solides en suspension totales ont été les principales variables de lien avec le nouveau modèle de colmatage de la membrane, en tenant compte de l'influence de ces substances sur la porosité du gâteau. Une nouvelle procédure d'identification des paramètres pour la calibration en prenant en compte leurs influence sur le modèle et leur incertitude a été développé. Cette procédure a permis de calibrer et de valider avec succès les nouveaux modèles développés, en utilisant les données des systèmes étudiés. Parallèlement, une nouvelle méthodologie a été développée pour le fractionnement de la matière carboné selon les modèles ASM en tenant compte du phénomène de stockage du substrat. Enfin, une étude de la sensibilité paramétrique a été réalisé, où le modèle intégré a répondu de manière adéquate aux variations des principales variables qui influent sur le colmatage de la membrane, avec une élevée correspondance entre la plupart des cas et ce qui a été rapporté dans la littérature, mettant en évidence une fois de plus le caractère phénoménologique et la validité du nouveau modèle développé
This thesis presents the modelling of a submerged membrane bioreactor (SMBR) using experimental values coming from SMBR at bench and pilot scale, for the treatment of urban and hospital wastewater respectively. The main objective of this work was to develop a global model integrating a biological model and a model for membrane fouling, with upgraded precision, consistency and calibration in the description of the functioning of these systems. For this, concerning the biological model, an evolution of the Activated Sludge Model 3 (ASM3), including the simultaneous growth and substrate storage, and the bound and soluble extracellular polymeric substances (EPS) production was proposed. The concentration of these EPS joined to those of the total suspended solids (TSS) are the variables transmitted to the new version of the membrane fouling model. This last one can take into account the influence of these substances in the cake porosity. A new procedure was developed to calibrate the parameters taking into account their influence on the model and their uncertainty. This procedure used the data obtained on experimental SMBR and respirometry. It allowed the calibration and successful validation of the developed model. At the same time, a methodology was adapted for the carbon material fractionation according to the ASM models taking into account the phenomenon of substrate storage. Finally, a parametric sensitivity study was conducted, where the global model achieved to respond adequately to the perturbations of the main variables that influence on the membrane fouling process. The high correspondence obtained between numerical and experimental results, as well as the ability of the model to explain most of the cases reported in the literature, evidence the relevance of phenomena considered in the model. Thus, the developed model is justified and the interest of the phenomenological feature of the model is highlighted

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Dissertations / Theses on the topic 'Traitement des eaux résiduaires urbaines'

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