Couplage hydrodynamique - biofilm en milieu poreux : application aux biofiltres

par Seyed Mohsen Karrabi

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides et transfert

Sous la direction de Philippe Séhet et de Alain Cartellier.

Soutenue en 2009

à Grenoble INPG .


  • Résumé

    Les biofiltres sont des milieux poreux saturés contenant un matériau support permettant la croissance d'une biomasse épuratrice sous forme de biofilm. La croissance du biofilm conduit à un colmatage progressif du biofiltre, entraînant des modifications de la structure interne du milieu poreux. Ceci entraine des variations de performances du bioréacteur. En vue de la compréhension et de l'optimisation de ces procédés, les couplages entre l'hydrodynamique et la croissance de la biomasse ont été étudiés expérimentalement dans cette thèse. Un pilote expérimental et des méthodes d'analyses originales ont ainsi été mis au point, permettant la reconstruction de l'historique du fonctionnement du système à partir de l'état stationnaire. Les résultats expérimentaux ont montré, entre autre, que la microstructuration jouait un rôle dans l'évolution de la perméabilité du milieu. Toutefois, des modèles de type Vandevivere permettent de s'affranchir de la connaissance complète de cette microstructure : testé dans un modèle 1D "simple", on montre qu'un tel modèle de perméabilité permet de rendre compte de manière satisfaisante des couplages et de prédire les mesures faites sur le pilote.

  • Titre traduit

    Coupling between hydrodynamic and biofilm in porous media : application in a biofilter


  • Résumé

    Biotilter are saturated porous media fi lied with a materiaL which allows biomass growth as a biotilm. This growth leads to a graduai clogging of the bioreactor, modification of its internai structure and loss of performances. '1'0 get a better understanding and optimize these processes, the coupling between hydrodynamic and biomass growth was studied du ring this thesis. An experimental setup was bui]d and an original data analysis methodology was deve]oped : in particular, a complete know]edge of the temporal behaviour of the bioreactor cou]d be reconstructed fl'om the steady state. Among ail the experimental results, it was shown that the biomass microstructuration played a great raIe in the permeabi]ity loss and that the Vandevivere model was the most adapted to account for the experimenta] results. The Vandevivere model was tested in a very simple 10 dimensional mode! to simulate the bioreactor. The numerical results proved to predict tàirly weil the experÎ"1nenta] data. This mode] paves the way for the design of efficient research and engineering too]s to account for these comp]ex multiphysic systems behaviour without a detailed knowledge of the biomass structuration at the pore scale.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (181 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 143 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire Joseph-Fourier.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS09/INPG/0012/D
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire Joseph-Fourier.
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  • Cote : TS09/INPG/0012
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