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 Journées scientifiques ZAM 2010 Vittel, 10 et 11 mai 2010 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.
