Décoloration d’effluents de distillerie par un consortium microbien

Decolorization of molasses wastewater from distilleries using bacterial consortium

• Auteur / Autrice : Suhuttaya Jiranuntipon
• Direction : Claire Albasi, Somsak Damronglerd
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et de l'environnement
• Date : Soutenance le 06/03/2009
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT en cotutelle avec Čhulālongkǭnmahāwitthayālai
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie chimique (Toulouse ; 1992-....)

Mots clés

Mots clés libres

Décolorazation

Molasses

Effluents

Consortium microbien

Membrane bioreacteur

Melanoidins

Decolorization

Molasses

Wastewater

Bacterial consortium

Membrane bioreactor

Résumé

Les effluents de distillerie de mélasse de canne à sucre génèrent une pollution environnementale due à, d’une part de grands volumes et d’autres part à la présence de composés de couleur brune foncée, connus sous le nom de mélanoïdines. Dans cette étude, un consortium bactérien CONS8 isolé dans des sédiments de chute d'eau a été choisi comme consortium apte à la décoloration de la mélasse. On a montré que le consortium CONS8 pouvait décolorer, trois eaux usées synthétiques différentes, élaborées respectivement à base de Viandox (13,48% v/v), d’eau usée de mélasse de betterave (41,5% v/v) ou d’eau usée de mélasse de canne à sucre (20% v/v). Les décolorations obtenues en 2 jours seulement, en fioles d’Erlenmeyer sont respectivement de 9,5, à 8,02 et à 17,5%. Quatre bactéries prédominantes ont été identifiées dans le consortium CONS8 par l'analyse de l'rADN 16S. Sur la base de cette identification, et afin de réaliser la décoloration la plus élevée, un consortium bactérien artificiel MMP1 a été reconstruit avec Klebsiella oxytoca, Serratia mercescens (T2) et la bactérie inconnue DQ817737 (T4). Dans des conditions optimisées (aération, pH) le consortium bactérien MMP1 a permis de décolorer l'eau usée synthétique contenant de la mélanoidine à 18,3% en 2 jours. La comparaison de la décoloration par le consortium MMP1 avec un milieu abiotique a démontré que la décoloration était principalement due à l'activité biotique des cellules bactériennes, sans aucun phénomène d'adsorption. Un complément en minéraux et vitamines B n'a pas amélioré la décoloration de mélanoïdines avec le consortium bactérien MMP1. Enfin, les performances d'un bioréacteur à membrane pour traiter les eaux résiduaires synthétiques contenant de la mélanoïdine ont été évaluées à l’échelle du laboratoire. L'ensemencement du réacteur a été réalisé avec un inoculum sur la base du consortium MMP1. Le réacteur a fonctionné sous plusieurs conditions de temps de séjour hydrauliques (HRT) de 15, 20, et 40 heures. Les performances ont été analysées en termes de DCO (demande chimique en oxygène), décoloration et croissance de biomasse. Les résultats ont indiqué qu’une efficacité accrue d’élimination de la DCO et de la couleur ont été obtenues avec le HRT le plus long.

Distillery effluent from sugarcane molasses leads to an environmental pollution due to its large volume and the presence of dark brown colored compounds, known as melanoidins. In this study, a bacterial consortium CONS8 isolated from waterfall sediments in Maehongsorn province was selected as a molasses-decolorizing consortium. Consortium CONS8 was able to decolorize, only within 2 days, in Erlenmeyer flasks, three different synthetic wastewaters containing either Viandox sauce (13.5% v/v), beet molasses wastewater (41.5% v/v) or sugarcane molasses wastewater (20% v/v) at 9.5, 8.0 and 17.5%, respectively. Four predominant bacteria present in the consortium CONS8 were identified by the 16S rDNA analysis. To achieve the highest decolorization, the artificial bacterial consortium MMP1 comprising Klebsiella oxytoca, Serratia mercescens (T2) and unknown bacterium DQ817737 (T4), was constructed. Under optimized conditions (aeration, pH), the bacterial consortium MMP1 was able to decolorize the synthetic melanoidins-containing wastewater at 18.3% within 2 days. The comparison of decolorization by the consortium MMP1 with abiotic control proved that the color removal for synthetic melanoidins-containing wastewater medium was mainly due to biotic activity of bacterial cells, without any adsorption phenomena. Supplement of nutrients and vitamin B did not promote melanoidins decolorization by bacterial consortium MMP1. Finally, the performance of a membrane bioreactor (MBR) for synthetic melanoidins-containing wastewater treatment was investigated at laboratory scale, with a mineral membrane. The reactor seeding was made with the MMP1 bacterial consortium inoculum. The reactor was performed with several hydraulic retention times (HRT) of 15, 20, and 40 hours. The performances were analyzed in terms of COD, color removal and biomass in the reactor. The results indicated that the higher COD and color removal efficiency were achieved with the longer HRT.