Soutenance de thèse de Nicolas LUSINIER
Ecole Doctorale
Sciences de l'Environnement
Spécialité
Sciences de l'environnement: Génie des procédés
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
eau de production,traitement biologique,réacteur biologique hybride,,
Keywords
produced water,biological treatment,hybrid biological reactor,,
Titre de thèse
Optimisation du biotraitement des eaux résiduaires de l'oil and gas incluant les eaux de production
Enhancement of oil and gas wastewater biological treatment including oilfield produced water
Date
Jeudi 25 Mars 2021
à 10:00
Adresse
CEREGE
Bâtiment Pasteur - Technopole de l'environnement Arbois Méditerranée
BP 80
13545 Aix en Provence cedex 04
Amphithéâtre du CEREGE
Jury
Directeur de these | M. Nicolas ROCHE | Aix Marseille Université |
Rapporteur | Mme Claire ALBASI | Laboratoire de Génie Chimique INP ENSIACET |
Rapporteur | M. Christophe DAGOT | ENSIL Université de Limoges |
CoDirecteur de these | Mme Isabelle SEYSSIECQ | Aix Marseille Université |
Examinateur | Mme Annabelle COUVERT | ENSCR |
Examinateur | Mme Cecilia SAMBUSITI | TOTAL |
Résumé de la thèse
Les travaux de cette thèse portent sur le développement dun procédé biologique hybride pour le traitement des eaux de production pétrolière. Ces eaux utilisées pour lextraction du pétrole ou gaz brut représentent la principale source deaux usées de lindustrie pétrolière et gazière. En 2020, on estime la quantité deau de production extraite à 160 milliards de barils par jour. De surcroit, cette quantité augmente au fur et à mesure de lexploitation des puits. Les eaux de production pétrolière ont une composition particulièrement complexe dépendante de nombreux facteurs. Pour faire face aux quantités à traiter et au durcissement des normes de rejet concernant ces eaux, il convient de doptimiser les filières de traitement pour développer des procédés compacts et performants. Pour cela la voie des réacteurs biologiques hybrides est envisagée. La première partie de létude a porté sur la caractérisation des transferts doxygène à lintérieur du pilote de laboratoire. La deuxième partie de cette thèse a visé à étudier linfluence du temps de séjour hydraulique sur les performances de traitement dune eau de production pétrolière synthétique par un réacteur biologique hybride à lit fixe en comparaison dun réacteur à boue activée. Les résultats ont montré quil était possible de diminuer le temps de séjour hydraulique de 24h à 12h sur le réacteur biologique hybride à lit fixe sans pour autant affecter les performances de traitement (taux déliminations de la DCO supérieur à 95 %). De plus, en comparant lévolution de la population bactérienne, les résultats ont montré que le type de procédé a une influence significative sur la diversité bactérienne ainsi que la population peuplant la biomasse libre et le biofilm. Enfin, la dernière étude comparative entre un réacteur hybride à lit mobile et un réacteur hybride à lit fixe portant sur linfluence de la salinité sur les performances de traitement a montré quune augmentation de la salinité de 1,5 g.L-1 à 20 g.L-1 navait pas dinfluence sur les performances de traitement (DCO). Lanalyse de la population bactérienne a montré que leffluent la salinité influence la diversité bactérienne (diminution des indices de diversité) avec une prédominance de certaines espèces marines qui saccroît quand la salinité augmente.
Thesis resume
This thesis was focused on the development of a hybrid biological process for produced water treatment. These wastewaters are generated during oil or gas production. Produced water is the main source of wastewater of oil and gas industry. In 2020, produced water streams were estimated at 160 billion of barrels per day. Furthermore, amounts of produced water are increasing with oil and gas reservoirs ageing. Produced water have a complex composition, which depends on several factors. To face the increasing amount of produced water and strengthening regulations governing produced water discharge, compact and efficient treatment processes need to be optimized. Here, hybrid biological reactors are studied. The first part of the study aimed to characterize oxygen transfer inside the laboratory pilot plant. The second part of this thesis aimed to study the influence of the hydraulic retention time on treatment efficiencies of a synthetic produced water in a fixed bed hybrid biological reactor in comparison with a conventional activated sludge reactor. Results showed that the fixed bed hybrid biological reactor could be operated under hydraulic retention time ranging from 24 h to 12 h without affecting treatment efficiencies (COD removal over 95 %). Furthermore, the assessment of microbial population between the two bioreactors showed that the type of operated process has a significant influence on the bacterial diversity as well as bacteria populating the free biomass and the biofilm. Finally, the last study comparing a moving bed biofilm reactor and a fixed bed hybrid biological reactor and aiming to study the influence of salinity on treatment efficiencies showed that an increase of salinity from 1.5 g.L-1 to 20 g.L-1 had no influence on treatment efficiencies. The analysis of bacterial population showed that the salinity has an influence on the bacterial diversity (decrease in the diversity indices) and that some marine bacteria became preponderant.