Couplage de procédés physico-chimiques et séparation par membranes pour la rétention de matières organiques dans les eaux

Couplage de procédés physico-chimiques et séparation par membranes pour la rétention de matières organiques dans les eaux.

Sarah KHIRANI¹, , Marie-Hélène MANERO², Roger BEN AIM<sup>1

1</sup>LIPE/INSA-GPI , 135 Avenue de Rangueil , 31077 Toulouse

²IUT Paul Sabatier, Dépt Génie Chimique,137 av de Rangueil, 31077 Toulouse

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Les eaux naturelles comme les effluents secondaires produits par les stations d’épuration contiennent des matières organiques qui constituent actuellement l’une des cibles prioritaires des filières de production d’eau potable ou de réutilisation des eaux usées.

Les membranes de Microfiltration (MF) et d’ Ultrafiltration (UF) ne retiennent que très partiellement ces composés organiques de faible masse moléculaire qui sont par ailleurs responsables de phénomènes importants de colmatage¹. Seules les membranes de nanofiltration (NF) sont efficaces mais elles nécessitent un prétraitement important et ont une productivité beaucoup plus faible.

C’est pourquoi des procédés couplés ( adsorption et/ou floculation + UF ou MF) ont été proposés au cours de ces dernières années^2-5.

Un réacteur à membranes immergées analogue dans son principe aux bioréacteurs à membrane⁶ semble constituer un outil adapté pour réaliser simultanément dans le même équipement la réaction physico-chimique et la séparation membranaire.

Les résultats présentés concernent les deux aspects : ils ont été obtenues sur des effluents secondaires ou des solutions de matières humiques ainsi que sur les fractions hydrophobes et hydrophiles obtenues au laboratoire.

• 
  Recherche d’ un adsorbant ou d’une résine échangeuse d’ions susceptible de constituer une alternative au charbon actif en poudre utilisé jusqu’ici, en permettant notamment une régénération plus facile. Les isothermes et les cinétiques d’adsorption ont été obtenues sur des matériaux tels que des argiles pontées ou des résines . Des floculants sont également en cours d’essai. Pour ce qui concerne l’adsorption, les cinétiques sont généralement d’ordre 2 et les isothermes sont conformes au modèle de Freundlich original ou modifie⁷, l’influence de la granulométrie a été mise en évidence. La possibilité de régénération a également été évaluée.
  
• 
  Essais à l’échelle pilote sur un réacteur à membranes immergées . L ‘influence de la dimension des adsorbants sur la filtration a été testée en vue de déterminer le meilleur compromis entre cinétique d’adsorption et colmatage de la membrane.
  

Mots- clés :Adsorption, Filtration, Réacteur multifonctionnel, Traitement des effluents.
Références bibliographiques :

1.C. Jarusutthirak, G. Amy, J.P. Croué, (2002), Fouling characteristics of wastewater effluent organic isolates on NF and UF membranes, Desalination 145, pp 247-255.

2.C. Campos, B. J. Marinas, V. L. Snoeyink, I. Baudin, J. M. Laîné, (1998), Adsorption of trace organic compounds in CRISTAL processes, Dessalination, pp 265-271.

3.D. Abdessemed and G. Nezzal,(10 February 2003),Treatment of primary effluent by coagulation-adsorption-ultrafiltration for reuse,Desalination, Volume 152, Issues 1-3, Pages 367-373.

4.H. K. Shon , S. Vigneswaran , In S. Kim , J. Cho and H. H. Ngo, (May 2004), Effect of pretreatment on the fouling of membranes: application in biologically treated sewage effluent 
Journal of Membrane Science, Volume 234, Issues 1-2, 1 Pages 111-120.

5.Yoshihiko Matsui, Akira Yuasa and Kiyotaka Ariga,Removal of a synthetic organic chemical by PAC-UF systems—I: theory and modeling, ( February 2001), Water Research, Volume 35, Issue 2Pages 455-463.

6.El Hani Bouhabila, Roger Ben Aïm and Hervé Buisson,(1 March 2001), Fouling characterisation in membrane bioreactors  Separation and Purification Technology, Volumes 22-23, Pages 123-132.
7.F.Li, A. Yuasa, K.Ebie, Y.Azuma, T.Hagishita, Y.Matsui, (2002), Factors affecting the adsorption capacity of dissolved organic matter onto activated carbon: modified isotherm analysis, Water Research 36, pp 4592-4604.