Filière intensifiée de traitement d'effluents industriels : étude du couplage de procédés membranaires et d'oxydation en voie humide

Intensified treatment path for the remediation of industrial effluents : case study of the coupling of membrane processes and wet air oxidation

• Auteur / Autrice : Emilie Gout
• Direction : Philippe Moulin, Mathias Monnot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement. Génie des procédés
• Date : Soutenance le 30/01/2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de l'environnement (Aix-en-Provence)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Procédés Propres (M2P2) (Marseille, Aix-en-Provence)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Charcosset
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvain Durecu, Pierre Vanloot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Caroline Andriantsiferana, Marc Héran

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déchets industriels -- Épuration

Pollution de l'eau

Pollution

Transport biologique

Oxydation

Écologie chimique

Produits chimiques -- Purification

Génie chimique

Mots clés libres

Intensification de filières

Procédés membranaires

Oxydation en voie humide

Effluents industriels

Matrices excitation-émission de fluorescence

Process intensification

Membrane processes

Wet air oxidation

Industrial effluents

Excitation-emission fluorescence matrix

Résumé

Les procédés membranaires sont reconnus dans l’industrie pour réduire les volumes d’effluents et générer un perméat de très bonne qualité. Les concentrats générés, hautement concentrés en polluants organiques, pourraient être traités par oxydation en voie humide (OVH). La filière de traitement couplant procédés membranaires à l’échelle industrielle et OVH à l’échelle laboratoire est développée et étudiée dans cette thèse pour traiter six effluents stratégiques et envisager un rejet vers l’environnement. Quatre conditions opératoires pour l’OVH issues d’une campagne préliminaire utilisant un plan d’expériences sur les concentrats de lixiviats ont été utilisées pour cribler les performances de l’OVH sur les autres effluents. Le suivi des performances par analyse du COT, de la DCO et de la fluorimétrie s’est montré complémentaire car différents comportements entre les effluents ont été mis en évidence. Les meilleurs abattements (jusqu’à 98 et 99 % pour le COT et la DCO respectivement) sont généralement obtenus à la plus grande température, indépendamment de la pression totale, avec de plus grandes quantités dégradées pour les effluents à forte DCO. De plus, la période de chauffe avant l’injection de l’oxydant impacte cet abattement de la matière organique en fonction des effluents. Des hypothèses sur la dégradation de la matière organique lors de l’OVH ont pu être proposées par fluorimétrie. La filière de traitement couplant les procédés membranaires et l’OVH présente un fort potentiel car il a été montré qu’un rejet vers l’environnement est possible pour la plupart des effluents étudiés

Membrane processes are well established in the industry to reduce the volume of effluents while generating a high quality permeate. Produced concentrates are highly polluted with organic pollutants and could be treated by wet air oxidation (WAO). A treatment path coupling industrial scale membrane processes and lab-scale WAO is developed and studied in this thesis to treat six strategic effluents to meet environmental discharge regulation. Four WAO operating conditions, arisen from a preliminary study using a design of experiments to treat landfill leachates concentrates, were used to screen WAO performance on the other effluents. TOC, COD and fluorescence analyses were used to monitor efficiency of the WAO process and revealed several behaviors depending on the effluent. Best removals (up to 98 and 99% for TOC and COD respectively) were generally obtained at the highest temperature with no dependence to total pressure and high initial COD leads to higher removed quantities. Also, an impact of the heating period before oxidant injection was noted on the removal of the organic pollution depending on the effluent. Assumptions were made on the degradation of the organic matter through fluorimetry. This treatment path coupling membrane processes and WAO shows a high potential as it was possible to discharge most of the effluents to the environment