Thèse en évaluation des limites du traitement de surverses de déversoirs d’orage par filtre planté de roseaux aéré. Projet ASTREAUX-CSO
Type d'offre : Thèse (36 mois)
Localisation : Rhône-Alpes
Société : Inrae
Date limite de candidature : 30/06/2025 (publiée le 22/05/2025)
Présentation de l'offre
Les activités s'exerceront au sein de l’unité de recherche REVERSAAL (https://reversaal.inrae.fr/) du Centre INRAE Lyon-Grenoble - Auvergne-Rhône-Alpes qui compte une trentaine de personnes dont 14 ingénieurs/chercheurs permanents, 6 personnels techniques, une dizaine de doctorants et personnels temporaires. REVERSAAL a pour objectif de faire progresser les connaissances pour élaborer des préconisations pertinentes et innovantes en termes de conception, de dimensionnement, d'exploitation et d'optimisation des installations de valorisation et de traitement des eaux résiduaires. L’unité REVERSAAL mène depuis plusieurs années des actions de recherche les solutions fondées sur la nature (SfN) pour le traitement et la valorisation des eaux urbaines. L’unité est une référence internationale sur ce sujet d’étude. Les activités seront réalisées dans le cadre d’un projet en collaboration avec l’entreprise EcoBird, leader français du développement et du déploiement de SfN pour la gestion et le traitement centralisé et décentralisé de l’eau (25 ans d’expérience et plus de 2500 références en France et à l’étranger).
Le projet s’inscrit dans la problématique de la pollution des milieux aquatiques et la gestion des eaux pluviales en milieu urbain, pour laquelle le traitement des surverses de déversoirs d’orage (DO) constitue un défi majeur. Ces surverses, provenant du débordement des réseaux unitaires lors d’épisodes pluvieux, sont souvent chargées en polluants organiques, micropolluants, matières en suspension, et nutriments, et arrivent brutalement dans les milieux naturels. Parmi les Solutions Fondées sur la Nature (SfN), les filtres plantés de roseaux (FPR) aérés apparaissent comme une alternative prometteuse, permettant une épuration extensive et robuste, tout en respectant les principes d’intégration paysagère et de sobriété énergétique. Toutefois, leur efficacité vis-à-vis de charges hydrauliques et polluantes variables (débits forts, temps de séjour courts, pics de concentration) ainsi que leur durabilité reste peu documentée, notamment dans le cas de conditions hydrauliques extrêmes.
Dans ce contexte, le projet ASTREAUX (Adaptation de Solutions sobres de Traitement et de valorisation des eaux usées domestiques et pluviales par filtres plantés de végétaux en vue d’une Réutilisation des EAUX traitées), soutenu par le Gouvernement dans le cadre du plan France 2030 opéré par l’ADEME, associe EcoBIRD, l’équipe REVERSAAL d’INRAE et Ecofilae (spécialisée dans la réutilisation des eaux usées), afin de développer des solutions sobres pour une gestion durable des eaux usées urbaines. Son ambition est notamment d’évaluer et d’optimiser le dimensionnement des FPR traitant les surverses de DO avec aération forcée, en s’appuyant sur des essais à l’échelle d’un démonstrateur semi-industriel permettant de tester leurs performances en conditions réelles. Ce programme de recherche appliquée repose sur des expérimentations en conditions réelles et une approche de modélisation afin d’établir un outil de dimensionnement de ce type de filière de traitement.
Dans ce cadre, la thèse proposée vise plus particulièrement à étudier (i) l’influence du temps de séjour sur les performances de la nitrification, (ii) l’influence des périodes de repos sans alimentations en temps sec sur la biomasse épuratoire et nitrifiante plus particulièrement et (iii) les limites de charges acceptables avant colmatage du système.
Vous serez plus particulièrement en charge de :
- Évaluer l’efficacité épuratoire d’un pilote (20 m2) FPR aéré traitant les surverses de DO sur une gamme variée de polluants (MES, DCO, N, P, micropolluants) et microorganismes pathogènes.
- Caractériser les limites hydrauliques et épuratoires du système en lien avec les paramètres hydrauliques et/ou physico-chimiques, notamment en termes de temps de séjour, surverses, nitrification, cinétiques, et proposer des conditions d’optimisation.
- Modéliser les processus épuratoires à travers un modèle simple pour prédire le comportement du filtre en conditions variables.
- Proposer des recommandations opérationnelles pour le dimensionnement et le fonctionnement optimal (pilotage, entretien) des FPR aérés dédiés au traitement des surverses de DO.
La méthodologie mise en place pour remplir ces objectifs reposera sur le suivi en continu du fonctionnement global du pilote FPR aéré à travers des campagnes de prélèvements en entrée et sortie, le suivi de paramètres physico-chimiques in situ (oxygène dissous, redox, température, conductivité et formes azotées) ainsi que des paramètres de fonctionnement de l’aération (temps d’aération, débits d’air, pression et température de l’air insufflé). De plus, des mesures ponctuelles seront réalisées telles que des mesures de transfert d’oxygène en conditions réelles, des traçages hydrauliques et des mesures de micropolluants et microorganismes pathogènes.
Conditions d’encadrement et de déroulement de la thèse :
Le ou la doctorant.e sera localisé.e au sein de l’unité de recherche REVERSAAL d’INRAE Centre de Lyon-Grenoble-Auvergne Rhône-Alpes situé à Villeurbanne. La thèse s’inscrira dans le cadre de collaborations existantes entre EcoBIRD et l’UR REVERSAAL offrant un terrain d’expérimentations en conditions réelles et des données opérationnelles précieuses. Il ou elle bénéficiera ainsi d’un encadrement scientifique assuré par des chercheurs d’EcoBIRD et d’INRAE (direction de thèse), ainsi que des moyens techniques et logistiques de l’UR, tout en contribuant aux enjeux opérationnels de l’entreprise.
Profil recherché
Master/Ingénieur (Bac+5)
Formation recommandée : Bac + 5 Génie des procédés, hydrologie, traitement des eaux, génie de l’environnement
Connaissances souhaitées : Génie des procédés, expérimentation, analyse de données (logiciel tels R ou Python), maitrise de l’anglais (lu, écrit, parlé), esprit de synthèse et capacités rédactionnelles
Expérience appréciée : précédente expérience dans le domaine des eaux usées serait un plus
Permis B nécessaire
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