Th. doct.--Génie de l'environnement--Strasbourg 1, 1994. / Bibliogr. p. 187-190. Résumé en anglais et en français.

Une grande partie de la flore microbienne des réseaux de distribution d’eau potable est située au niveau des parois des canalisations. Ce biofilm, génère un certain nombre de problèmes pour la gestion des réseaux tels que la consommation du désinfectant, la croissance bactérienne ou encore l’incorporation de pathogènes qui peuvent conduire au non-respect des critères de qualité des eaux par le relargage d’une partie de sa biomasse dans la masse d’eau. Différents paramètres, parmi lesquels le régime hydraulique, permettent de contrôler la prolifération du biofilm. Nous avons cherché à savoir quel était le paramètre clé liant l’hydrodynamique et les biofilms. En utilisant des réacteurs de Couette-Poiseuille dont la géométrie permet de faire varier indépendamment le gradient de vitesse pariétal (?) et le débit, nous avons montré que le gradient de vitesse pariétal est bien le paramètre important pour le contrôle des biofilms. En utilisant ce résultat, nous avons mis au point un modèle de diffusion-convective permettant de décrire le transport et l’accumulation des bactéries sur la surface. Nous avons ainsi mis en évidence que l’accumulation du biofilm est fonction de ?1/3*t. L’hydrodynamique affectant l’organisation de la biomasse, nous avons quantifié par analyse d’images, l’impact du gradient de vitesse pariétal sur la taille, la forme et l’orientation des éléments du biofilms. Les phénomènes de relargage ont été étudiés par le biais d’inoculation de particules de polystyrène et E. coli dans des biofilms formés en chambres d’écoulement ainsi que par la réalisation d’à-coups hydrauliques dans un écoulement en conduite. / Most of the microbial flora present in the drinking water distribution network is located on the pipe walls. This biofilm is a major concern for drinking water providers as it increases disinfectant decay, provides a shelter for pathogens and is the main site of bacterial growth, thus leading, through bacterial detachment, to the non-respect of drinking water quality criteria. Hydraulic regime is one among several parameters that can be used to control biofilm proliferation. Our first objective was to determine which was the key parameter in the hydraulic regime that was controlling biofilm accumulation. Using Couette-Poiseuille reactors which geometry allow to vary independently wall shear rate (?) an d flow rate, we showed that the wall shear rate was indeed the important parameter for biofilm control. From this result, we built a convective-diffusion model in order to describe bacterial transport and accumulation to the pipe surface. It appeared that biofilm accumulation was a function of ?1/3*t. As hydraulic regime was known to affect biofilm organization, we quantified through image analysis, the effect of wall shear rate, on size, shape and orientation of the biofilm elements. Biofilm stability was studied by inoculations of polystyrene microspheres and E. coli in flow chambers colonized by biofilms. The consequences of the rapid variation of the flow rate on a biofilm formed in a pipe flow were also studied.

Thèse doctorat : Génie Civil Urbain : Villeurbanne, INSA : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 166-178.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / L'objectif de ce projet de maîtrise est de contribuer à une meilleure compréhension des écoulements dans les conduits rectangulaires en rotation. Une attention particulière est apportée aux effets de bout et au développement de l'écoulement. Des simulations RANS en régime stationnaire ont démontré que la présence d'un écoulement secondaire de faible intensité est suffisante pour modifier le profil de vitesse axiale de façon à que ce dernier diffère significativement de la solution théorique 2D. En conséquence, les comparaisons entre les résultats expérimentaux et les simulations numériques 2D devraient être faites avec prudence. Les calculs stationnaires ont également montré que le développement de l'écoulement dans un canal tournant est affecté par l'apparition de cellules de type Taylor-Görtler le long du mur pression. Puisque ces tourbillons sont légèrement inclinés par rapport au plan horizontal, une solution stationnaire pleinement développée n'est jamais atteinte. Des simulations subséquentes en régime instationnaire dans un domaine périodique ont prouvé qu'une solution pleinement développée peut cependant exister dans un canal tournant, mais l'écoulement est alors formellement instationnaire car les cellules longitudinales sont convectées vers les bouts de la conduite par l'action de l'écoulement secondaire. / The objective of the present work is to provide a basic description and to contribute toward a better understanding of rotating high aspect ratio duct flows. Particular attention is given to end-wall effects and flow development. Steady RANS simulations have shown that the presence of a weak, but unavoidable, end-wall generated secondary flow produces sufficient transverse advection to alter the streamwise velocity profile in such a way that it differs noticeably from the theoretical 2D channel case. Thus, comparisons between experimental results and 2D numerical simulations should be performed very cautiously. Steady state calculations have also revealed that the flow development in a rotating duct is subtly affected by the appearance of longitudinal Taylor-Görtler type cells near the pressure wall. Since the roll cells are tilted toward the end-wall, no steady fully developed solution is ever reached. Subsequent unsteady flow calculation in a streamwise periodic domain have shown that a fully developed solution can exist in a rotating duct, but the resulting flow field is formally unsteady due to the convection of the roll cells toward the end-wall.

La tubulure des unités dentaires (UD) démontre la présence d'un biofilm, lequel assure la croissance et le maintien d'une abondante population microbienne planctonique incluant plusieurs pathogènes et pathogènes opportunistes, tels que des légionelles et des mycobactéries non-tuberculeuses (NTM). Les instruments dynamiques connectés aux UD génèrent des bioaérosols. Ainsi, outre la bouche des patients, l'eau de l'UD peut être une source considérable de bioaérosols. De plus, l'analyse par culture sous-estime grandement la biomasse microbienne. Les principaux objectifs de cette thèse sont de : (i) mesurer la génération et la persistance des bioaérosols lors de traitements dentaires; (ii) mesurer l'exposition du personnel et des patients à ces bioaérosols; (iii) adapter et utiliser des méthodes d'analyse des microorganismes non reliées à la culture afin de mieux caractériser l'environnement de travail qu'est le cabinet dentaire et d'augmenter ainsi de manière importante les connaissances reliées aux risques d'infection ou de sensibilisation du personnel et des patients aux bioaérosols. Dans nos conditions expérimentales, il a été établi que les traitements de nettoyage dentaire génèrent des milliers de bioaérosols cultivables provenant de la bouche des patients et possiblement de l'eau des UD. De plus, il a été démontré que le personnel et les patients sont exposés à des concentrations de bioaérosols pouvant atteindre 1,9 E+05 bactéries/m3 . Par ailleurs, le faible diamètre (0,73 um) des aérosols générés, suggère un risque d'exposition. Toutefois, bien que l'eau des UD soit contaminée par des légionelles et des NTM, l'aérosolisation non-significative de ces bactéries propose un faible risque d'exposition pour ces pathogènes. L'utilisation de méthodes d'analyse non reliées à la culture a permis de mieux caractériser l'environnement dentaire : l'hybridation in situ en fluorescence avec un enrichissement préalable par culture a permis de détecter rapidement la présence du pathogène respiratoire Legionella spp. dans l'eau des UD; la microscopie à fluorescence a permis de déterminer la charge bactérienne totale des échantillons environnementaux (bioaérosols et l'eau des UD). Toutefois, la cytométrie en flux ne semble pas une approche adéquate pour la quantification bactérienne. En conclusion, l'utilisation de méthodes d'analyse non reliées à la culture a démontré que le personnel dentaire et les patients sont exposés à des bioaérosols générés lors de traitements dentaires.