Experimental analysis and modeling aspects of the removal of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil slurry bioreactors - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

Experimental analysis and modeling aspects of the removal of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil slurry bioreactors

Dépollution des sols dans un réacteur bioslurry : analyse expérimentale et modélisation des mécanismes impliqués dans l'élimination des hydrocarbures aromatiques polycycliques

Résumé

Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH)-contaminated soils are a great environmental and public health concern nowadays. Aerobic soil-slurry bioreactor technology has emerged as an effective and feasible technique with a high remediation potential, especially for the fine soil fractions, which often contain the highest pollution levels and are hard to treat with conventional approaches. However, the mechanisms involved in the PAH removal in the bioreactor are still not completely understood. In addition to the biological processes, important mass transfer mechanisms need to be considered (gas-liquid oxygen mass transfer, sorption-desorption, volatilization, etc.). For this study, a mechanistic approach was developed, in which the bioslurry process was deconstructed using a model system. Each part was isolated and analyzed individually. Then, the global process was studied and the results of the analysis of the individual parts were used to understand the global bioremediation treatment. Among the results obtained, it was demonstrated that clay presence in soils can strongly affect oxygen transfer in slurry systems, the pollutant bioavailability was limited by the desorption process, particularly when organic matter was present in the soil and volatilization can be the major removal process during the lag phase period in biodegradation. The results of this research work can be extrapolated to the study of real contaminated soil remediation. The mechanistic approach can be used as a generic method to investigate the slurry bioreactor treatment for any type of soil, different pollutants and microbial communities, and other operating conditions
Les sols contaminés par des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) constituent un problème environnemental et de santé publique majeur. La technologie « bioslurry » aérobie s’est révélée être une méthode efficace avec un fort potentiel de remédiation, en particulier pour les fractions de sol fines, qui contiennent souvent les niveaux de pollution les plus élevés et sont difficiles à traiter avec les approches conventionnelles. Cependant, les mécanismes impliqués dans l'élimination des HAP dans le bioréacteur ne sont toujours pas complètement compris. Outre les processus biologiques, d'importants mécanismes de transfert de masse doivent être pris en compte (transfert gaz-liquide d’oxygène, sorption-désorption, volatilisation, etc.). Pour cette étude, une approche mécanistique a été développée, dans laquelle les processus impliqués dans le « bioslurry » ont été isolée et analysée individuellement. Ensuite, le processus global a été étudié et les résultats de l'analyse des différents processus ont été utilisés pour comprendre le traitement de bio remédiation global. Parmi les résultats obtenus, il a été démontré que la présence d'argile dans les sols peut fortement affecter le transfert d'oxygène. Également, la biodisponibilité des polluants a été limitée par le processus de désorption, en particulier lorsque de la matière organique est présente dans le sol. En outre, la volatilisation peut être le principal processus d'élimination au cours de la phase de latence des microorganismes pendant le processus de biodégradation. Les résultats de ces travaux de recherche peuvent être extrapolés à l’étude de l’assainissement des sols contaminés réels. L'approche mécanistique peut être utilisée comme une méthode générique pour étudier le traitement par bioréacteur pour tout type de sol, différents polluants et communautés microbiennes, ainsi que d'autres conditions opératoires
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Dates et versions

tel-03012451 , version 1 (18-11-2020)

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  • HAL Id : tel-03012451 , version 1

Citer

Douglas Pino Herrera. Experimental analysis and modeling aspects of the removal of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil slurry bioreactors. Earth Sciences. Université Paris-Est, 2018. English. ⟨NNT : 2018PESC2190⟩. ⟨tel-03012451⟩
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