Stage – Caractérisation des écoulements et du transfert de matière dans un pilote semi-industriel de biofiltration appliqué au traitement des eaux usées

Eau, Environnement
France
octobre 25, 2021
574€ - 574€
Stage
Application deadline closed.

Description de poste

Contexte et objectifs

Le traitement biologique de l’azote contenu dans les eaux usées génère des émissions gazeuses de monoxyde d’azote (NO) et de protoxyde d’azote (N2O) qu’il convient de maîtriser pour réduire l’impact environnemental des stations d’épuration. Le protoxyde d’azote (N2O) est un puissant gaz à effet de serre qui contribue au réchauffement climatique et à l’empreinte carbone des installations (représentant entre 50 et 80% des émissions de CO2 totales de ces dernières). Le monoxyde d’azote (NO), quant à lui, fait partie des substances appauvrissant la couche d’ozone.

Dans le cadre du programme de recherche Mocopée (www.mocopee.com), les mécanismes de production de ces substances sont étudiés afin de développer des stratégies opérationnelles de réduction de ces dernières. Pour cela, un pilote semi-industriel de biofiltration (1,2 m3) instrumenté a été conçu.

Les réacteurs de biofiltration sont des systèmes tri-phasiques complexes (air, eau et solide) constitués d’un lit filtrant servant, d’une part, de support au biofilm microbien et, d’autre part, de filtre retenant les matières en suspension contenues dans l’eau. La répartition des concentrations en NO et N2O entre les phases liquide et gazeuse sont fonction des processus biologiques et des transferts de matière aux interfaces au sein de ces réacteurs, qui restent à ce jour peu connus et étudiés.

Le stage proposé vise à étudier les écoulements et ces mécanismes de transfert interfaciaux au sein du pilote semi-industriel. Cet objectif sera réalisé via des expérimentations visant à :

  • Caractériser les écoulements, des phases gaz et liquide, au sein de ce pilote pour différentes vitesses superficielles de gaz et d’eau ;
  • Etudier le transfert de matière gaz/liquide de l’oxygène à différents débits d’air dans l’eau claire et à travers un lit filtrant non colonisé par des bactéries.

Ces essais serviront à caractériser le fonctionnement du pilote et seront employées comme données de référence pour l’analyse ultérieure des résultats obtenus en présence de biofilm (lit filtrant colonisé).

Le pilote nouvellement acquis sera déployé dans un premier temps au laboratoire INRAE Antony (92) puis dans second temps sur site industriel (station d’épuration Seine Aval – 78).

Déroulement du stage

Les principales étapes de ce stage sont :

  • Réaliser l’état de l’art afin de se familiariser avec les différentes composantes du stage (fonctionnement des unités de biofiltration, voies biochimiques de production de NO et N2O, etc.) ;
  • Formation aux conditions d’intervention sur le terrain et laboratoire
  • Définition et réalisation des essais de traçage pour caractériser les écoulements au sein du pilote (distribution du temps séjour, dispersion axiale)
  • Mise en place des dispositifs pour la caractérisation des paramètres régissant le transfert gaz-liquide de différents solutés (rétention gazeuse, coefficient de transfert volumique coté liquide KLa, pression partielle des solutés dans les phases gaz et liquide, taille de bulles, pertes de charges, …)
  • Définition et réalisation des essais d’évaluation des paramètres régissant le transfert gaz/liquide en eau claire et sans biofilm
  • Traitement et interprétation des résultats expérimentaux obtenus
  • Rédaction d’un rapport de synthèse.

A noter que le dispositif expérimental sera opérationnel en amont du travail de stage et sera mis à disposition du stagiaire.

Profil Souhaité

  • Étudiant(e) de niveau Master 2 ou issu(e) d’une école d’ingénieurs en Génie des Procédés prioritairement.
  • Goût et bonnes aptitudes pour l’expérimentation et le travail en équipe
  • Autonome et dynamique.

Informations complémentaires

  • Date de début : 1er semestre 2022 (démarrage possible entre janvier et mars)
  • Durée du stage : 4 à 6 mois (de préférence 6 mois)
  • Gratification de stage : 574 €/mois environ.
  • Lieu d’accueil : vous serez accueilli(e) au centre INRAE Ile-de-France – Jouy-en-Josas – Antony, Unité de recherche Prose, 1 rue Pierre-Gilles de Gennes, 92160 Antony
  • Possibilité de restauration au restaurant d’entreprise du site d’Antony
  • Déplacement à prévoir en région Ile-de-France (prise en charge des frais par l’employeur).

Candidature

Transmettre CV + lettre de motivation à : Paola Ramirez (paola-viviana.ramirez-archila@inrae.fr) et Ahlem Filali (ahlem.filali@inrae.fr)

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