Qualité biologique des eaux usées traitées en vue de la réutilisation

Biological quality of treated wastewater with the aim of reclamation

• Auteur / Autrice : Erwan Carré
• Direction : Miguel Lopez-Ferber
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et genie de l'environnement
• Date : Soutenance le 06/07/2017
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : EMA-LGEI
• Jury : Président / Présidente : Serge Chiron
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Miguel Lopez-Ferber, Serge Chiron, Nathalie Wery, Liming Lin, Didier Graillot, Marie florence Thomas
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Serge Chiron, Nathalie Wery

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eau -- Épuration -- Filtration lente sur sable

Rayonnement ultraviolet

Eaux usées -- Épuration

Thèses et écrits académiques

Eau -- Réutilisation

Mots clés libres

Réutilisation des eaux usées traitées

Dénombrement des microorganismes indicateurs

Désinfection UV

Filtration sur sable

Spectrométrie UV/Visible

Wastewater reclamation

Indicator microorganisms enumeration

UV disinfection

Sand filtration

UV/Visible spectrometry

Résumé

La réutilisation des eaux usées traitées (REUT) constitue une ressource alternative pérenne et à fort potentiel notamment pour les régions soumises à un stress hydrique. L’objectif général de cette thèse est de définir les conditions nécessaires pour garantir la fiabilité d’une filière de traitement tertiaire pour la réutilisation. La première partie s’intéresse aux limites des méthodes de dénombrement des microorganismes indicateurs couramment employées, notamment en lien avec la contamination particulaire des effluents. Les résultats indiquent qu’il existe un risque de sous-estimation par ces méthodes pour de fortes charges en matières en suspension.La désinfection par rayonnement ultraviolet (UV) est souvent employée pour garantir la qualité sanitaire de l’eau distribuée. La deuxième partie de cette thèse vise à comprendre les mécanismes pouvant affecter l’efficacité des UV. Une corrélation linéaire a pu être mise en évidence entre la contamination particulaire des effluents à traiter et la baisse d’efficacité de la désinfection UV, caractérisée d’une part par la diminution de la constante d’inactivation des microorganismes exposés aux UV et d’autre part par le risque d’apparition d’un effet de traîne (fraction de microorganismes insensibles aux UV).La mise en place d’un prétraitement par filtration s’avère donc nécessaire en amont de la désinfection UV. La troisième partie de cette thèse a permis de définir les paramètres opératoires les plus adaptés à l’effluent. Enfin, le contrôle de la qualité sur l’ensemble de la filière est envisagé, avec notamment la démonstration de faisabilité d’un système de surveillance en continu basé sur la spectrométrie UV/Visible.

Wastewater reclamation is an ongoing and promising alternative resource in a context of water stress. In particular, this is a major issue in the Mediterranean region, and its effects tend to be intensified by global warming. The main objective of this PhD thesis is to define the conditions for ensuring the reliability of a tertiary treatment chain for wastewater reclamation. The first part deals with the limits of the methods used in routine for the enumeration of indicator microorganisms, in relation with particulate contamination. The results indicate that there is a risk of underestimation by these methods for high loads of suspended matter.Ultraviolet (UV) disinfection has been used for years to ensure the biological safety of reclaimed water. The second part of this work aims to understand the mechanisms which may affect the efficiency of UV disinfection. A linear relationship has been observed between the particulate contamination of the effluents to be treated and the disinfection efficiency loss, featured on one hand by the decrease of the inactivation constant of the microorganisms and on the other hand by the risk of tailing (UV-resistant fraction among the microorganisms).The implementation of a pre-filtration is thus necessary before UV disinfection. The third part of this work enabled to identify the filtration parameters suited for the effluents to be treated. Finally, quality control on the whole chain is considered, in particular with the demonstration of feasibility of a continuous control system based on UV/Visible spectrometry.