Performances du système hybride précipitation / microfiltration et de la nanofitration dans l'élimination du fer pour la potabilisation de l'eau

Performances of a hybrid system of precipitation / microfiltration and nanofiltration to remove aqueous iron from drinking water

• Auteur / Autrice : Rahma Fakhfekh Hamdeni
• Direction : Catherine Charcosset, Raja Ben Amar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 23/06/2017
• Etablissement(s) : Lyon en cotutelle avec Université de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Automatique et de Génie des Procédés (Lyon)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Dammak
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Charcosset, Raja Ben Amar, Denis Mangin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Malika Trabelsi-Ayadi, André Deratani

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eau -- Stations de traitement

Eau -- Épuration -- Déferrisation

Oxydation

Ultrafiltration

Mots clés libres

Procédé hybride

Microfiltration

Oxydation

Nanofiltration

Élimination du fer

Hybrid process

Microfiltration

Oxidation

Nanofiltration

Removal iron

Résumé

Les thématiques liées à l’eau sont un enjeu majeur pour notre environnement. De nombreux procédés de traitement des eaux sont disponibles. Dans ce travail, nous avons développé une alternative au traitement actuel des eaux, de façon à proposer une technologie moins coûteuse, plus facile à opérer et moins consommatrice en produits chimiques.Dans ce cadre, nous avons développé un procédé hybride associant un procédé membranaire de microfiltration à l’oxydation/ précipitation du fer pour le traitement des eaux avec des teneurs élevées en fer fournies par la SONEDE (Société nationale d’exploitation et de distribution des eaux de Sfax, Tunisie).L’étude concerne la précipitation du fer par bullage d’air dans un réacteur couplé à une microfiltration en utilisant plusieurs membranes (commerciale (Kerasep) ou préparées au Laboratoire de Sciences des Matériaux et de l’Environnement (Sfax) à base d’argile, alumine et charbon actif. Deux types d’eaux ont été étudiés : une eau synthétique préparée au laboratoire ayant une certaine concentration en fer dissous et une eau réelle riche en fer provenant d’un forage de la région de Sfax. L’influence des paramètres suivants a été étudiée : concentration initiale en fer, pH et pression transmembranaire. Le procédé a été également évalué pour le traitement de l’eau de forage de la région de Sfax. Pour mieux comprendre le procédé hybride d’aération/MF, des résultats obtenus avec différentes membranes en filtration frontale sont présentés.Dans un objectif d’intensification des procédés, une autre technique de deferrisation est étudiée en considérant un traitement membranaire seul de nanofiltration en appliquant une membrane organique spirale de type NF 2125A (Applied Membranes ®, USA). Les résultats obtenus sont prometteurs en termes de flux de filtration, de rétention en fer et qualité du perméat, conforme aux recommandations de l’OMS.D’un point de vue efficacité, le procédé hybride d’aération/MF donne un flux de perméat plus important que celui issu de la NF. En conclusion, ces deux procédés peuvent s’avérer être des alternatives avantageuses à un procédé classique d’aération suivi d’une filtration sur sable

Water-related issues are a major challenge for our environment. Many processes of water treatment are available. In this work, we have developed an alternative to the current treatment of water, so as to propose a technology less expensive, easier to operate and less consuming chemicals.In this context, we have developed a hybrid process combining a microfiltration membrane process with the oxidation / precipitation of iron for the treatment of water with high iron contents provided by the SONEDE (National Society of Water Exploitation and Distribution Of Sfax, Tunisia).The study concerns the precipitation of iron by bubbling air in a reactor coupled with microfiltration using several membranes (commercial (Kerasep) or prepared at the Laboratory of Materials and Environment Sciences (Sfax) based on clay , Alumina and activated carbon Two types of water have been studied: a synthetic water prepared in the laboratory with a certain concentration of dissolved iron and a real water rich in iron coming from a drilling of the region of Sfax. Parameters were studied: initial iron concentration, pH and transmembrane pressure The process was also evaluated for the treatment of drilling water in the Sfax region. To better understand the hybrid aeration / MF process, results obtained with different membranes in frontal filtration are presented.In order to intensify the processes, another deferrisation technique is studied by considering a single membrane treatment of nanofiltration by applying an organic spiral membrane of type NF 2125A (Applied Membranes ®, USA).The results obtained are promising in terms of filtration flux, iron retention and permeate quality and conform with WHO recommendations. From an efficiency point of view, the hybrid aeration / MF process gives a permeate flow more important than that of the NF. In conclusion, these two processes can prove to be advantageous alternatives to a conventional aeration process followed by sand filtration