Olga Samir EL KIK KADY
soutiendra sa thèse
le vendredi 5 décembre 2025 à 9h30
ENSCM (Amphithéâtre GODECHOT)
« Synergie entre traitement biologique et électro-oxydation pour une approche intégrée du traitement des micropolluants organiques à concentrations traces dans les eaux usées urbaines »
Devant le jury composé de :
– Claire Albasi, Directrice de Recherche CNRS, Laboratoire de Génie Chimique de Toulouse – Rapporteur
– Christelle Guigi, Professeure, TBI, INSA Toulouse – Rapporteur
– Marc Cretin, Professeur, IEM, Université de Montpellier – Examinateur
– François Zaviska, Maître de conférences, IEM, Université de Montpellier – Examinateur
– Morgane Masson, Docteure et Ingénieure, Ingénieur conception de procédés, Suez – Examinateur
– Geoffroy Lesage, Maître de conférences, IEM, Université de Montpellier – Co-Encadrant / Invité
– Andres Sauvêtre, Maître de conférences, IMT Mines Alès, HSM – Co-Encadrant / Invité
– Marc Heran, Professeur, IEM, Université de Montpellier – Co-Directeur de thèse
– François Lestremau, Maître de conférences, IMT Mines Alès, HSM – Directeur de thèse
Résumé : Les récentes révisions de la Directive-Cadre européenne sur l’Eau mettent en évidence la nécessité urgente de technologies de traitement des eaux usées capables d’éliminer efficacement la matière organique et les micropolluants tout en assurant la viabilité énergétique. Dans ce contexte, des stratégies avancées doivent atteindre une forte efficacité d’abattement sans compromettre la durabilité. La présente étude examine l’intégration de bioréacteurs à membrane anaérobie granulaire (GAnMBR) avec un traitement électrochimique. Une évaluation comparative a d’abord été menée entre un GAnMBR et sa configuration électro-assistée (eGAnMBR), en mettant l’accent sur l’élimination de la matière organique, le colmatage membranaire, la production de biogaz et les bilans énergétiques. Dans un second temps, les perméats issus des deux systèmes ont été traités par électro-oxydation sur électrode diamant dopé au bore afin d’évaluer l’élimination de micropolluants ciblés, de différentes familles chimiques : la carbamazépine, le diuron et le PFOS. Un plan d’expériences et une modélisation ANOVA ont été appliqués pour identifier les conditions opératoires optimisant l’abattement des contaminants et l’efficacité énergétique. En parallèle, des protocoles analytiques basés sur l’extraction en phase solide couplée à la chromatographie liquide-spectrométrie de masse en tandem ont été développés et validés pour la quantification à l’état de traces des micropolluants et de leurs produits de dégradation dans des matrices aqueuses complexes. Ce travail apporte de nouvelles connaissances sur les performances et les limites du couplage entre procédés membranaires anaérobies et traitement électrochimique, et contribue au développement de stratégies de gestion des eaux usées durables et économes en énergie pour le traitement des contaminants émergents.
Mots-clés : Traitement des eaux usées domestiques, Bioréacteur anaérobie à membrane granulaire assisté électrochimiquement, Boues granulaires, Valorisation énergétique, Micropolluants organiques à l’état de traces, Électro-oxydation.
Abstract: The recent revisions of the European Water Framework Directive highlight the urgent need for wastewater treatment technologies capable of effectively removing both organic matter and micropollutants while ensuring energy viability. In this context, advanced strategies must achieve high removal efficiencies without compromising sustainability. The present study investigates the integration of granular anaerobic membrane bioreactors (GAnMBR) with electrochemical treatment. A comparative assessment was first conducted between a GAnMBR and its electro-assisted configuration (eGAnMBR), focusing on organic matter removal, membrane fouling, biogas production, and energy balances. In a second phase, the permeates from both systems were treated by electro-oxidation on boron-doped diamond electrodes to evaluate the removal of selected micropollutants from different chemical families: carbamazepine, diuron, and PFOS. A design of experiments and ANOVA modeling were applied to identify the operating conditions that optimize contaminant removal and energy efficiency. In parallel, analytical protocols based on solid-phase extraction coupled with liquid chromatography-tandem mass spectrometry were developed and validated for the trace-level quantification of micropollutants and their degradation products in complex aqueous matrices. This work provides new insights into the performance and limitations of coupling anaerobic membrane processes with electrochemical treatment and contributes to the development of sustainable and energy-efficient wastewater management strategies for the treatment of emerging contaminants.
Keywords: Domestic wastewater treatment, Electro-assisted anaerobic membrane bioreactor, Granular sludge, Energy recovery, Trace organic micropollutants, Electro-oxidation.
