Biofilm in micro-irrigation systems supplied by treated wastewater: development kinetics and dynamic of microbial populations - K. Lequette

Drip irrigation is considered the best technique to save water in agriculture. However clogging of drippers is the main cause of loss of water efficiency, especially for small farmers involved in a modernization process. The thesis will be based on an experimental characterization of the biofilm development and microbial activities by the treated wastewater reuse in micro-irrigation. On the laboratory scale, the biofilm growth during the irrigation by treated wastewater under controlled conditions in milli-fluidic system existing within IRSTEA G-EAU will be analyzed with the molecular methods in INRA LBE. This will allow to evaluate the different structure formation of microbial communities according to the effluent qualities (different C, N and P concentrations). In a second part of thesis, the ability of biofilm to inactivate or to increase the microbiological contaminants will be evaluated. The study of pathogen survival on the different pathways of dissemination (in water and biofilms of distribution systems) will be the essential object of this thesis with a comparison field / laboratory.

 

L’objectif était d’étudier l’influence du type d’eau usée et de l’hydrodynamique sur la formation des biofilms dans des systèmes complexes millifluidiques, ainsi que de tester deux types de traitement, la chloration et la purge. Les cinétiques de colonisation ont été suivies par tomographie en cohérence optique. La caractérisation des communautés microbiennes des biofilms se développant dans les réseaux d’irrigation et dans les effluents a été réalisée par séquençage haut débit en utilisant les gènes codant pour l’ARNr 16S et l’ARNr 18S comme marqueurs taxonomiques. Enfin, l’effet de ces paramètres (type d’eau, hydrodynamique, traitement) sur les contaminants microbiologiques véhiculés par l’eau usée traitée a été étudié. L’écoulement varie le long d’un système d’irrigation goutte à goutte (conduite, goutteur) mais également entre les différents types de goutteurs testés. L’entrée, la zone de retour ainsi que les zones de recirculation étaient les zones les plus sensibles au colmatage. Ceci s’explique par le fait que les vitesses et l’énergie de turbulence sont plus faibles dans ces zones, favorisant le développement des biofilms. Les goutteurs avec un faible diamètre hydraulique étaient les plus sensibles au colmatage. Les différences d’écoulement induisent des spécificités au niveau de la structure des communautés microbiennes des biofilms qui ont été décrites pour la première fois. L’influence du traitement par lagunage sur les communautés responsables du colmatage a également été mise en évidence par comparaison des eaux usées non traitée versus eaux usées traitées. En particulier, les résultats illustrent le rôle clef des Chloroflexi, et notamment des bactéries filamenteuses dans le colmatage des goutteurs. Des moyens couramment utilisés en agriculture pour limiter le colmatage ont été évalués. La chloration combinée à la purge permet de diminuer statistiquement le niveau de colmatage des goutteurs, notamment dans l’écoulement principal du labyrinthe, où la vitesse est la plus élevée. À l’inverse, l’utilisation de la purge seule ne permet pas de réduire le colmatage des goutteurs. La chloration réduit, mais ne supprime pas totalement les biofilms, et les bactéries résistantes à la chloration ont été identifiées, telles que les membres de la famille des Comamonadaceae ou Pseudomonas. Enfin, les espèces pathogènes opportunistes Pseudomonas aeruginosa et Aeromonas hydrophila et Legionella pneumophila sont présentes dans les biofilms des goutteurs, colonisant préférentiellement les biofilms des réseaux, comparativement aux indicateurs de contamination fécale (Enterococcus spp., E. coli).

 

Mots-clés : Réutilisation des eaux usées traitées, Irrigation goutte à goutte, biofilm, tomographie en cohérence optique, microbiote, pathogènes

 

Monsieur Kévin LEQUETTE

a soutenu publiquement ses travaux de thèse intitulés : Caractérisation du colmatage biologique des systèmes d’irrigation goutte-à-goutte alimentés avec des eaux usées traitées (Biotechnologie et Microbiologie)

dirigés par Madame Nathalie WERY (INRAE LBE) et Monsieur Nassim AIT-MOUHEB (INRAE G-Eau).

 

Additional Info

  • Contact:

    PhD student: Lequette Kévin
    E-mail : This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

  • THESIS INFORMATION:

    Doctoral institution: 584 - Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (GAIA), Université de Montpellier
    PhD Director: Nathalie Wéry (INRA LBE Narbonne)
    PhD supervisor: Nassim AIT MOUHEB
    Start date: 20/03/2017
    Defense date:

  • Team(s) of Joint Research Unit concerned:

    OPTIMISTE

SHARE
APT Logo fra      logo brgm web frlogo inraeLogo Institut Agro Mpl petit

 

Enregistrer

Enregistrer

Enregistrer

Enregistrer

Enregistrer

Enregistrer