Enhancement of oil & gas wastewater biological treatment including oilfield produced water

Les travaux de cette thèse portent sur le développement d’un procédé biologique hybride pour le traitement des eaux de production pétrolière. Ces eaux représentent la principale source d’eaux usées de l’industrie pétrolière. Les eaux de production pétrolière ont une composition particulièrement complexe dépendante de nombreux facteurs. Il convient de d’optimiser 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 l’étude a porté sur la caractérisation des transferts d’oxygène à l’intérieur du pilote de laboratoire. La deuxième partie de cette thèse a visé à étudier l’influence du temps de séjour hydraulique sur les performances de traitement d’une eau de production pétrolière synthétique par un réacteur biologique hybride à lit fixe en comparaison d’un réacteur à boue activée. Les résultats ont montré qu’il était possible de diminuer le temps de séjour hydraulique de 24h à 12h sur le réacteur biologique hybride à lit fixe sans affecter les performances de traitement. 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 l’influence de la salinité sur les performances de traitement a montré qu’une augmentation de la salinité de 1,5 g.L-1 à 20 g.L-1 n’avait pas d’influence sur les performances de traitement. La salinité influence la diversité bactérienne avec une prédominance de certaines espèces marines qui s’accroît quand la salinité augmenteThis thesis was focused on the development of a hybrid biological process for produced water treatment. Produced water is the main source of wastewater of oil and gas industry. Produced water have a complex composition, which depends on several factors. 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. 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 preponderan