influence de la frange exopolymérique sur la rétention d`eau de

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Journées scientifiques ZAM 2010
Vittel, 10 et 11 mai 2010
INFLUENCE DE LA FRANGE EXOPOLYMÉRIQUE SUR LA
RÉTENTION D’EAU DE BOUES BACTÉRIENNES
KRAPF Marie-Eve*, LARTIGES Bruno*, MERLIN Christophe**, FRANCIUS Grégory**
*Laboratoire Environnement et Minéralurgie
**Laboratoire Chimie Physique Microbiologie pour l’Environnement
L'épuration des eaux usées urbaines par voie biologique s'accompagne d'une production
importante de boues bactériennes (5 millions de tonnes/an en France). Après conditionnement
physico-chimique et déshydratation mécanique, ces dernières retiennent encore plus de 70%
d'eau. Ces volumes de boues génèrent des frais considérables en terme de stockage et
d’élimination. Pour cette raison, il serait important de réduire leur teneur en eau. Par exemple,
si la siccité des boues pouvait atteindre 50%, il serait possible de les incinérer conjointement
aux autres déchets ménagers. Il est intéressant donc d’étudier les mécanismes physicochimiques de rétention d’eau des boues bactériennes afin de comprendre l’action du
conditionnement à l’échelle locale. Cela devrait nous permettre de mieux appréhender les
paramètres à favoriser pour une meilleure déshydratation.
Ces boues étant principalement constituées d’agrégats de matière organique et colonies
bactériennes formés par ajout de floculant, nous les avons modélisées par des souches
bactériennes modèles coagulées par du polyéthylèneimine (PEI).
Les souches que nous avons choisies présentent des franges exopolymériques d’épaisseurs
différentes (présence ou absence de la chaîne polysaccharidique du lypopolysaccharide (LPS)
de membrane) et ont été mises en contact avec différentes concentrations de PEI de
différentes masses moléculaires. La méthode des jartests nous permet de déterminer les
concentrations optimales de floculant à ajouter. Les boues ainsi obtenues sont caractérisées
par des mesures de mobilité électrophorétique, des observations au MET et en AFM.
La concentration optimale de floculant diminue conjointement à l’augmentation de la masse
moléculaire du PEI et, pour une même masse moléculaire est inférieure pour la souche
présentant la chaîne polysaccharidique du LPS. Cela peut s’expliquer par un encombrement
stérique. L’analyse des résultats de mobilité électrophorétique nous permet de distinguer trois
phases à mesure que l’on augmente la concentration en PEI. Pour de faibles concentrations,
lorsque la chaîne polysaccharidique du LPS est présente, on a une chute brutale de la mobilité
(dans le cas contraire, la mobilité reste constante). Il s’en suit une forte augmentation de
mobilité, ce qui s’explique par une compensation de charge par adsorption du polymère
conduisant à l’agrégation. Enfin, la mobilité connaît une nouvelle chute témoignant d’une
forte altération membranaire confirmée par les observation MET et AFM.
Cette étude montre que les membranes bactériennes sont très sensibles à l’ajout de polymères
cationiques. Nous pouvons voir que la membrane bactérienne se trouve désorganisée face à
l’ajout d’un excès de PEI, que la chaîne polysaccharidique du LPS soit ou non présente. Des
tests de toxicité, ainsi que des tests mécaniques en AFM et rhéologie vont être effectués afin
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de d’évaluer avec plus de précision l’impact du polymère sur la stabilité et la rigidité des
membranes. Nous pouvons d’ores et déjà dire qu’il est important de contrôler la quantité
ajoutée lors du conditionnement sans quoi de nouvelles particules organiques et colloïdales
seront larguées par les bactéries. Cela risque d’altérer fortement la possibilité de
déshydratation.
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