ETUDE DE FAISABILITE DE L'UTILISATION DE BIOFLOCULANTS POUR LE CONDITIONNEMENT DE BOUES D'EPURATIONS ET DE SEDIMENTS EN VUE DE LEUR DESHYDRATATION. // FEASIBILITY STUDY OF THE USE OF BIOFLOCULANTS FOR THE CONDITIONING OF WASTE ACTIVATED SLUDGE AND SEDIMEN

Les coagulants chimiques sont largement utilisés dans le traitement des eaux usées urbaines et industrielles, en particulier au niveau de l'étape de déshydratation des boues, en raison de leur efficacité.
La qualité de la déshydratation des boues est un processus essentiel pour la réduction de leur volume et donc la réduction des couts d'élimination. La coagulation/floculation est une étape clé du processus de déshydratation des boues, générant une fraction solide « déshydratée » et une fraction liquide (liquide interstitiel ou filtrat).
Divers coagulants/floculants sont utilisés, ce sont des composés inorganiques (FeCl3 par exemple), ou organiques comme des polymères synthétiques fabriqués à partir de composés toxiques pour l'homme et l'environnement comme les polyacrylamides.
En France, la valorisation de la fraction solide des boues est principalement l'épandage agricole. La fraction liquide résultant de la déshydratation est le plus souvent renvoyée en tête de station de traitement. Néanmoins, des études récentes ont fait état de préoccupations quant à l'existence de maladies persistantes ou incurables, résultant de résidus de métaux de ces coagulants chimiques, non dégradables qui restent dans l'eau et dans les boues même après traitement.
Récemment, des polymères d'origine naturelle (polysaccharides principalement) issus de plantes non invasives, de résidus de cultures agricoles … ont attiré l'attention quant à leur utilisation en tant que floculant. Ils présentent de nombreux avantages. Ils sont respectueux de l'environnement, facilement disponibles localement, et constituent une nouvelle voie de valorisation de co-produit ou sous-produits agricoles ... Cependant, il manque encore d'applications pratiques approfondies et les mécanismes restent peu maitrisés.

Dans ce travail, l'utilisation potentielle de coagulants d'origine naturelle (extraits de végétaux, de champignons, du vin, d'insectes ou de crustacés) sera étudiée comme alternative aux coagulants chimiques. L'angle d'attaque de l'étude sera basé sur la qualité des performances de coagulation floculation et de déshydratabilité des boues d'épuration et de sédiments urbains, mais aussi sur leur cout, leur disponibilité (géographique notamment). D'autre part, la fraction liquide de la filtration pourra être réutilisée (stratégie de REUSE liée au changement climatique), sans risques pour l'environnement, pour l'irrigation des terres agricoles par exemple.
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Chemical coagulants are widely used in urban and industrial wastewater treatment, especially at the sludge dewatering stage, due to their efficiency.
The quality of sludge dewatering is an essential process for reducing sludge volume and thus reducing disposal costs. Coagulation/flocculation is a controlled and cost-effective step in the sludge dewatering process, generating a «dehydrated» solid fraction and a liquid fraction (interstitial or filtrate liquid).
Various flocculents are actually used, they are inorganic compounds (FeCl3 for example), or organic like synthetic polymers made from compounds toxic to humans and to the environment like polyacrylamides. In France, the recovery of the solid fraction of sludge is mainly agricultural spreading. The liquid fraction resulting from dehydration is most often returned to the treatment plant head. Nevertheless, recent studies have raised concerns about the existence of persistent or incurable diseases, resulting from metal residues of these non-degradable chemical coagulants that remain in water and sludge even after treatment.
Recently, polymers of natural origin (mainly polysaccharides) derived from non-invasive plants, agricultural crop residues … have drawn attention to their use as flocculants. They have many advantages. They are environmentally friendly, easily available locally, and constitute a new way of valorizing by-products or agricultural by-products ... However, it still lacks in-depth practical applications and the mechanisms remain poorly mastered.

In this work, the potential use of natural coagulants (extracts of plants, mushrooms, wine, insects or crustaceans) will be studied as an alternative to chemical coagulants. The angle of attack of the study will be based on the quality of the performances of coagulation flocculation and dehydratability of sewage sludge and urban sediments, but also on their cost, their availability (geographical in particular). On the other hand, the liquid fraction of the filtration can be reused (REUSE strategy related to climate change), without risks to the environment, for irrigation of agricultural land for example.
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Début de la thèse : 01/10/2024
WEB : https://www.unilim.fr/recherche/2023/11/06/chaire-dexcellence-adapthy-fondation-partenariale-de-luniversite-de-limoges/

https://www.unilim.fr/

Le projet est pluridisciplinaire dans les sciences expérimentales. Le ou la candidate devra posséder des connaissances générales en génie des procédés pour le traitement des eaux avec un intérêt particulier pour la chimie, la biochimie, la physicochimie. Le candidat ou la candidate devra avoir une appétence particulière pour la conduite et le suivi de pilotes en batch à l'échelle du laboratoire et être ouvert à une transposition en milieu industriel. D'autre part, le ou la candidate devra être capable de s'adapter rapidement à l'utilisation d'outils divers et variés pour la caractérisation de tous les supports de l'étude : bio floculants (extraction, caractérisation biochimique...) et boues (résiduaires urbaines, industrielles ou sédiments de curage) et s'attendre à un gros travail de manipulations.
The project is multidisciplinary in experimental sciences. The candidate will have general knowledge of process engineering for water treatment with a particular interest in chemistry, biochemistry, physicochemistry. The candidate must have a particular appetite for conducting and monitoring pilots in batch mode at the laboratory level and be open to transposition in an industrial environment. On the other hand, the candidate must be able to quickly adapt to the use of various tools for the characterization of all the study media: bio floculents (extraction, biochemical characterization...) and sludge (urban, industrial or cleaning waste) and expect a lot of handling work.