Le travail de recherche proposé concerne la réduction des flux de pollution particulaire émis par les biofiltres utilisés en traitement des eaux usées urbaines. L'objectif général est centré sur létude et la maîtrise des processus de colmatage. Le sujet propose une démarche novatrice, associant modélisation et mesures expérimentales. Celle-ci permettra d'améliorer la connaissance sur les processus impliquant la pollution particulaire (matières en suspension d'entrée, biofilm, dépôt issus de la cimentation) dans les 3 phases de fonctionnement des biofiltres (traitement, repos et nettoyage).

Le travail du doctorant consistera d'abord à élaborer un modèle numérique opérationnel associant une description macroscopique et une prospection plus petite échelle. Dans ce but, il inclurera les connaissances indispensables permettant de prédire le comportement des composés particulaires en lien avec les paramètres de fonctionnement du procédé (durée de filtration, charge volumique, vitesse,... ), ceci au sein du modèle 1D déjà existant. Les paramètres de ce modèle seront ensuite calés sur des données collectées sur des installations grandeur réelle (région parisienne Lyon) de différents types (Biofor, Biostyr) et occupant différentes fonctions dans le traitement des eaux (secondaire, tertiaire). Le doctorant sera impliqué dans la collecte de données. Le projet inclut ensuite une phase d'utilisation du modèle pour l'optimisation du procédé : (i) mise au point de facteurs d'alerte témoignant de la mise en place d'un colmatage, (ii) solutions préventives à disposition des opérationnels (efficacité des lavages pour éviter d'aboutir à un colmatage irréversible), et (iii) meilleure efficacité des lavages et des cycles de filtration. L'optimisation recherchée impliquera un gain de performances à long terme, et augmentera la pérennité des ouvrages et participera à limiter les coûts de fonctionnement.

Le sujet de thèse proposé associe recherche amont avec des problématiques de terrain dont les résultats sont immédiatement applicables sur site réel, et permettra de sécuriser l'investissement des collectivités locales. Il est le fruit d'une collaboration ancienne entre IRSTEA, INSA Toulouse, Université Laval et le SIAAP, organismes qui ont déjà mené plusieurs travaux de recherche en commun, ce qui permettra de bénéficier de l'antériorité des travaux réalisés en modélisation des biofiltres. Le modèle généré permettra de comprendre les interactions entre les processus de transport (attachement/détachement) et de réactions (nitrification/ dénitrification, croissance bactérienne). Ce travail alimentera la réflexion menée par l'IWA sur la pratique de modélisation des réacteurs à biofilm.

Le doctorant bénéficiera de l'appui du laboratoire de chimie et de l'équipe technique du SIAAP et d'Irstea, ainsi que de l'appui d’experts en modélisation et en traitement de l’eau. Encadrement rapproché, environnement de travail agréable, contacts avec divers acteurs (chercheurs, constructeurs, exploitants).

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