Le quorum quenching comme outil de controle du colmatage dans les bioreacteurs a membrane : hydrodynamique, transfert de matiere et impact sur la filtration

Quorum Quenching as a tool for biofouling control in membrane bioreacteurs : hydrodynamics, mass transfer, and impact on filtration

• Auteur / Autrice : Naila Bouayed
• Direction : Christelle Guigui, Christine Lafforgue, Nicolas Dietrich
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Genie des procedes et de l'environnement
• Date : Soutenance le 09/11/2018
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés / LISBP - Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés / LISBP
• Jury : Président / Présidente : Jose Antonio Couto Teixeira
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christelle Guigui, Christine Lafforgue, Nicolas Dietrich, Jose Antonio Couto Teixeira, Christelle Wisniewski, Mathias Monnot, Anthony Massé, Corinne Cabassud, Chung-Hak Lee
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jose Antonio Couto Teixeira, Christelle Wisniewski

Mots clés

Mots clés contrôlés

Filtration

Transfert de masse

Hydrodynamique

Mots clés libres

Bioréacteurs à membrane

Quorum Quenching

Air-lift

Hydrodynamique

Transfert de matière

Filtration

Colmatage

Membrane Bioreactors

Quorum Quenching

Airlift

Hydrodynamics

Mass transfer

Filtration

Membrane fouling

Résumé

Dans un contexte où le colmatage des membranes demeure être le principal frein au large développement des Bioréacteurs à Membrane (BAM), le Quorum Quenching (QQ) est récemment apparu comme une solution innovante de contrôle du colmatage. Depuis 2009, le QQ fait l’objet d’un intérêt croissant dans la recherche où la plupart des études ont prouvé son efficacité, sans pour autant caractériser tous les mécanismes impliqués dans son action. Pourtant, en appliquant une nouvelle technique de contrôle du colmatage, il semble indispensable de s’assurer de sa plus-value par rapport à l’existant et de vérifier que les autres aspects du BAM ne s’en retrouvent pas altérés. C’est dans cette optique, et après une synthèse bibliographique, que ce travail s’inscrit, avec comme principal objectif la compréhension des mécanismes découlant de l’application du QQ supporté par des particules (« QQ media ») aux BAM. L’étude s’est portée sur l’hydrodynamique et le transfert de matière comme axes originaux, car ces phénomènes physiques sont d’une importance cruciale pour la performance du BAM. Une approche expérimentale a été développée et conduite sur un BAM à air-lift (18L), pour atteindre les objectifs de l’étude.

In a context where membrane fouling is the main limitation restraining the wide application of Membrane Bioreactors (MBRs), Quorum Quenching (QQ) recently appeared as a new biological paradigm for biofouling mitigation. Since 2009, QQ has been the subject of wide investigation and numerous authors focused on demonstrating its efficiency to reduce biofouling, without exploring the mechanisms involved in its application. Though, when applying an innovative biofouling control technique, it seems essential to provide an added value without impairing the other operating parameters of the MBR. Within this scope, and on the basis of a literature review, the present work aims to better understand the mechanisms involved in the application of particles (media)-mediated QQ to MBRs. This was achieved by addressing original directions, hydrodynamics and mass transfer, two physical phenomena of great importance in the MBR operation. An experimental approach was developed using a lab-scale airlift MBR (18 L) with the view to meeting the main objectives of this work.