Consortium algues-bactéries des lagunes à haut rendement algal : évaluation des performances, devenir des nutriments des eaux usées et conception à base de modèles expérimentaux et numériques

Algal-bacterial consortium in high rate algal pond : evaluation of performances, wastewater nutrient recovery and experimental and numerical models based design

• Auteur / Autrice : Le Anh Pham
• Direction : Adrien Wanko Ngnien, Julien Laurent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique et Génie des procédés / Traitement des eaux
• Date : Soutenance le 13/09/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Barbara Ernst
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rainier Hreiz
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pascal Molle, Corinne Cabassud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eau -- Pollution par les nutriments

Invertébrés des eaux usées

Eaux usées -- Épuration -- Traitement biologique

Écologie des lagunes

Phycologie

Mots clés libres

Algues

Bactéries

Lagune à haut rendement algal (HRAP)

Modélisation

Récupération des nutriments

Traitement des eaux usées

Algae

Bacteria

High rate algal pond (HRAP)

Modeling

Nutrient recovery

Wastewater treatment

Résumé

La présente thèse porte sur des travaux expérimentaux et de modélisation visant à étudier les processus bactériens et algaux au sein d’une lagune a haut rendement algal (HRAP). Un système pilote HRAP a été construit et les impacts des différentes conditions opérationnelles sur l’hydrodynamique et le transfert gaz/liquide du pilote ont été étudiés. De plus, le rapport d'inoculation optimal entre les algues et les bactéries (Al-Bac) a également été étudié. La biomasse Al-Bac a ensuite été inoculée dans le système HRAP pour une évaluation à long terme du traitement des eaux usées et de la récupération des nutriments. Le HRAP dans cette étude peut être appliqué en traitement secondaire de eaux usées ou comme étape primaire éliminant rapidement les charges élevées de DCO et de TKN des retour en tête de digesteurs anaérobies (centrats). Les résultats expérimentaux obtenus ont également été utilisés pour calibrer et valider des modèles de type « boîte noire » et mécanistes. Les deux modèles peuvent décrire le fonctionnement à long terme du système. Le premier permet ainsi d'évaluer rapidement les performances du système ainsi que de le dimensionner, tandis que le second simule avec succès les résultats à long (général) et à court (détaillé) terme. L'étape suivante devrait être l'application du système à grande échelle.

The thesis focused on both experimental and modeling works aiming to investigate the algal bacterial processes in High-Rate Algal Pond (HRAP) system. A pilot HRAP system was built and the impacts of different operational conditions on hydraulic and gas transfer rate of the pilot were investigated. Moreover, optimal inoculation ratio between algae and bacteria (Al-Bac) was also studied. The Al-Bac biomass was theninoculated in the HRAP system for long term assessment of wastewater treatment and nutrient recovery. The HRAP in this study can be applied for secondary treatment application or as a primary step removing rapidly high loads of COD and TKN from centrate wastewater. Experimental results obtained were also employed in calibrating and validating black box and comprehensive algal bacterial models. Both models coulddescribe the system in long term. The former was adequate for giving quick assessment of the system performance as well as sizing application while the latter successfully simulated the results both in long (general) and short (detailed) time scale. A next step should be applying the system in large scale.