Efficiency of Modified Granular Activated Carbon Coupled with Membrane Bioreactor for Trace Organic Contaminants Removal

The aim of the study is to improve removal of trace organic contaminants dissolved in activated sludge by the process of filtration with membrane bioreactor combined with modified activated carbon, for a maximum removal of organic compounds characterized by low molecular weight. Special treatment was conducted in laboratory on activated carbon. Tow reaction parameters: The pH of aqueous middle and the type of granular activated carbon were very important to improve the removal and to motivate the electrostatic Interactions of organic compounds with modified activated carbon in addition to physical adsorption, ligand exchange or complexation on the surface activated carbon. The results indicate that modified activated carbon has a strong impact in removal 21 of organic contaminants and in percentage of 100% of the process

The potential of using E. coli as an indicator for the surveillance of antimicrobial resistance (AMR) in the environment

To understand the dynamics of antimicrobial resistance (AMR), in a One-Health perspective, surveillance play an important role. Monitoring systems already exist in the human health and livestock sectors, but there are no environmental monitoring programs. Therefore there is an urgent need to initiate environmental AMR monitoring programs nationally and globally, which will complement existing systems in different sectors. However, environmental programs should not only identify anthropogenic influences and levels of AMR, but they should also allow for identification of transmissions to and from human and animal populations. In the current review we therefore propose using antimicrobial resistant Escherichia coli as indicators for monitoring occurrence and levels of AMR in the environment, including wildlife.publishedVersio

Approche comparative des effets microbiologiques et chimiques de traitements d'hydrolyse de boues urbaines dans le cadre de la réduction de leur production

Les Procédés de Réduction de Production de Boues (PRPB), basés sur des prétraitements d'hydrolyse, ont pour vocation d'accélérer l'hydrolyse de la matière organique particulaire d'une part et d'amplifier la croissance cryptique d'autre part. Bien que ces procédés soient très étudiés à l'heure actuelle, peu d'informations sont disponibles quant à leur impact réel sur la flore microbienne. L'objectif de ce travail était donc de comparer les effets générés par différents traitements d'hydrolyse non seulement en terme de solubilisation de la matière organique et minérale et en terme de biodégradabilité, mais également de comprendre l'impact réel de ces traitements sur la flore bactérienne. Pour cela, ce travail a consisté, dans un premier temps, à mettre au point des méthodes analytiques capables de rendre compte des effets générés par les procédés d'hydrolyse sur les propriétés chimiques des boues ainsi que sur les microorganismes. Cette méthodologie a ensuite été appliquée à la caractérisation des effets de trois types de traitement : le traitement thermique, la sonication et l'ozonation, afin de les comparer. Les résultats ainsi obtenus montrent que, dans les conditions appliquées, seul un traitement par ozonation, qui conduit à la fois à une solubilisation de la matière organique particulaire extracellulaire et intracellulaire (lyse bactérienne), permet d'augmenter significativement la biodégradabilité des boues. Dans le cas du traitement thermique et de la sonication, les résultats montrent que seule la matière organique extracellulaire (sonication) ou intracellulaire (traitement thermique) est solubilisée, ce qui ne suffit pas pour améliorer la biodégradabilité des boues.The processes for the reduction of excess sludge production are used both for particulate organic matter solubilisation and cryptic growth improvement. While these processes are well studied, little information has been obtained on their real impact on the microbial population. The objective of this study was the comparison of the effects of three processes used for the reduction of excess sludge production. This comparison was not only made in terms of solubilisation rate assessment and biodegradability evolution but also in terms of microbiological changes. Firstly this work concerned the development of new analytical methods able to give rise both to chemical and biological modifications induced by the different processes. Afterwards, the characterization and the comparison of three techniques of sludge hydrolysis (thermal treatment, sonication and ozonation) were performed using the previous methodology. The results revealed that the biodegradability of treated sludge was enhanced only after ozonation which allows both extracellular particulate organic matter (extrapolymeric substances) and intracellular materials release (cell lysis). On the contrary, after sonication and heat treatment, the results showed that only the extracellular (after sonication) or the intracellular organic matter (after thermal treatment) was solubilised, which was not sufficient to enhance sludge biodegradability.LIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF

Optimization of wastewater treatment in a sequential fluidized bed bioreactor

L'étude proposée a consisté à évaluer et à optimiser un nouveau bioréacteur de type lit fluidisé en boucle fonctionnant en discontinu (EFBBR). Le temps de mélange hydraulique a été caractérisé et l'hydrodynamique du réacteur est proche de celle d'un réacteur parfaitement agité. Le coefficient de transfert KLa augmente d'une part avec l'accroissement de la charge en air mais également, pour un même ratio gaz/liquide, lorsque la perte de charge est importante. Le KLaa mesuré a une valeur de 0,62 à 1.37 10-2 s-1. Dans le cadre du traitement d'eaux usées, de bons résultats sont obtenus sur les paramètres suivants : COT, COD, NH4-N, PO4-P ainsi que sur l'élimination du phosphore total (PT). L'effet de la concentration initiale en NH4-N a été étudié sur la nitrification. Seule la nitritation intervient pendant la phase aérobie et la denitrification démarre naturellement à partir des nitrites durant la phase anoxique. L'étude de l'alternance de phases en anaérobie et aérobie dans le SBR avec des concentrations forte puis faible en oxygène semble le facteur favorable à l'accumulation de nitrites. Des corrélations entre la structure et les paramètres d'activité des biofilms ont été observées, les protéines étant reliés à l'activité et l'épaisseur du biofilm fonction de la production d'exopolysaccharides.In the present study, a novel extra-loop fluidized bed bioreactor (EFBBR) was innovated. The characteristics of fluid mixing time and oxygen transfer in a novel EFBBR were studied. It was judged accordingly that the reactor fluid state was CSTR mainly. KLaa can be increased following the air loading increase, and the amount of carrier had a complex influence on KLa. Under gas/liquid ratio of 0.8-5.2%. KLa, was be 0.62-1.37 10-2 s-1. For the treatment of wastewater. excellent effluent quality is observed on TOC, COD. NH4-N, PO4-P parameters and on TP removal efficiencies. During all the periods, on average the system achieved up 95% ammonia removal efficiency, a Shortcut nitrification denitrification process was obtained. The high nitrite accumulation efficiency is obtained. The famine and feast period of the nitrite oxidizing bacteria is discovered. Correlations between structural and activity parameters have been demonstrated: proteins are linked with the activity and thickness is linked with exopolysaccarids production.LIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF

Heavy metals uptake by sonicated activated sludge: Relation with floc surface properties

International audienceThe effects of sonication of activated sludge on heavy metal uptake were in a first time investigated in respect with potential modifications of floc surface properties. The treatment led to the simultaneous increase of specific surface area and of the availability of negative and/or hydrophilic sites. In parallel, organic matter was released in the soluble fraction. Sorption isotherms of cadmium and copper showed that uptake characteristics and mechanisms were highly dependent on both heavy metal species and specific energy supplied. The increase of both specific surface area and fixation sites availability led to the increase of Cd(II) uptake. For Cu(II), organic matter released in soluble phase during the treatment seemed to act as a ligand and to limit adsorption on flocs surface. Three different heavy metals uptake mechanisms have been identified: proton exchange, ion exchange and (co)precipitation. © 2008 Elsevier B.V. All rights reserved

Heavy metals biosorption on disintegrated activated sludge: Description of a new equilibrium model

International audienceDue to a high solubilization of organic matter, classical sorption models were not able to correctly describe the equilibrium of heavy metals uptake by activated sludge after disintegration processes (e.g. ultrasonic irradiation). A new semi-mechanistic model deriving from the simple Freundlich equation is developed in this study to describe metal interactions within activated sludge previously subjected to ultrasonic treatment: the equilibrium between both aqueous (complexation with soluble/colloidal organic matter released during the treatment) and particulate (sorption on sludge flocs, precipitation) metal fractions is modeled. The results of biosorption and precipitation tests were described by the new model. This allowed a better understanding of the influence of activated sludge properties (surface functional groups, structure, chemical composition) on the fate of both copper and cadmium in sonicated activated sludge

Modifications de la répartition d'espèces métalliques (Cd, Cu) induites par des prétraitements physique (ultrasons), chimique (ozone) et thermique au sein des procédés à boues activées

La rétention du cadmium et du cuivre par les boues activées a été étudiée suite aux effets respectifs de trois traitements de désintégration (ultrasons, thermique, ozone), utilisés pour réduire la production de boues dans les stations d'épuration. Des études pilotes ont montré que la sonication et le traitement thermique provoquent une suraccumulation de cadmium dans les boues et une fuite de cuivre via l'eau de sortie. Durant la sonication. l'augmentation de surface spécifique des particules et la disponibilité accrue de sites négativement chargés accroissent la sorption du cadmium à la surface des flocs. La précipitation est également favorisée suite à l'augmentation de la concentration en phosphates solubles. Ces phénomènes sont également observés suite au traitement thermique et à l'ozonation mais sont contrebalancés par une diminution de la quantités de sites de fixation. Suite aux trois traitements, la rétention du cuivre par les boues est limitée suite à la complexation de ce dernier en solution avec la matière solubilisée lors des traitements. Le développement d'un modèle de sorption a permis de décrire l'affinité entre ces composés et le cuivre.The effect of three disintegration treatments (ultrasound, heat, ozone) used to reduce sludge production in sewage treatment plants on the uptake of cadmium and copper by activated sludge was studied. Pilot studies showed that sonication and heat treatment caused over-accumulation of cadmium in excess sludge and copper leaking through treated effluent. During sonication, the increase of particles specific surface area and the increased availability of negatively charged sites induced an increase of cadmium sorption at floc surface. Precipitation was also favored due to the increased concentration of soluble phosphates. These phenomena were also observed after heat treatment and ozonation but were offset by a decrease of the amount of binding sites. Following the three treatments, copper uptake by sludge was limited due to complexation with the organic matter solubilized during treatment. The development of a sorption model successfully described the affinity between these compounds and copper.LIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF

Mise en oeuvre, modélisation, optimisation et contrôle d'un procédé discontinu séquentiel (SBR) (application au traitement du carbone, de l'azote, du phosphore et des matières en suspension d'eaux résiduaires urbaines)

L optimisation du traitement des eaux urbaines nécessite la mise en place de procédés fiables et un contrôle rigoureux du fonctionnement. Dans ce cadre, le procédé discontinu séquentiel SBR (sequencing Batch reactor) consistant en la succession de phases de réaction, de décantation et de purge au cours du temps est étudié. A cette fin, une méthodologie de développement fondée sur l exploitation de résultats de simulations mathématiques, d expérimentations en laboratoire, d extrapolation à pleine échelle, et de protocoles de contrôle simples mais robustes est présentée. Le simulateur de procédé de traitement de l eau ( Benchmark ) associe un modèle de traitement des eaux (ASM n1 de HENZE et coll., 1986) et un modèle de décantation (TACKACS et coll., 1991). L association de ces deux modèles permet de simuler le fonctionnement d un système d épuration à boues activées. Une étude bibliographique exhaustive a permis de dégager des scénarios de fonctionnement d un SBR susceptibles d aboutir au traitement du carbone, de l azote, du phosphore et des MES contenus dans une eau usée urbaine. Les différents cycles sont testés afin de dégager deux procédures : un cycles long et un cycle court. L utilisation du Benchmark, suite à une mise en place critique de procédures d identification des variables d entrée des modèles, est étendue à l élaboration de différentes stratégies d amélioration de l élimination de l azote. Cette étude, couplée à une étude expérimentale de la déphosphatation, a abouti à la définition d un cycle de 24 heures, améliorant les cinétiques de dénitrification et mettant en exergue les problèmes liés à la variation temporelle de la charge d entrée. Afin d y remédier, une méthode de contrôle et de fiabilisation du fonctionnement, fondée sur l utilisation conjointe de trois capteurs : pH, potentiel rédox, oxygène dissous, est présentée et mise en oeuvre à l échelle semi-industrielle.LIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF

Comparison of four methods to assess biofilm development

International audienceTwo nondestructive methods of biofilm quantification (optical density via a flatbed scanner and biofilm thickness) have been evaluated and compared to two destructive methods (Crystal Violet staining after biofilm disintegration and dry weight). The methods were tested on biofilms that developed on a modified rotating biological contactor (RBC) that was inoculated with urban wastewater and fed with a synthetic medium that mimicked slaughterhouse wastewater. The results of the different methods were highly correlated (coefficient of correlation greater than 0.8). This validation experiment confirms the ability of the scanning method to easily monitor the biofilm's development over large surfaces without destruction of the biofilm