Les membranes d’ultrafiltration se dégradent au cours de leurs années de fonctionnement, notamment à cause du colmatage et des nettoyages qu’elles subissent. Ce vieillissement provoque sur le long terme des problèmes d’exploitation sur les sites de traitement des eaux usées utilisant des bioréacteurs à membranes qui peuvent se traduire par des arrêts fréquents pour nettoyage et une diminution de la capacité filtrante pouvant aboutir à un remplacement des membranes. À ce jour, les mécanismes de vieillissement en bioréacteurs à membranes et leurs impacts sur les propriétés des membranes sont partiellement identifiés. L’objectif de ce travail est de proposer et valider une méthode de vieillissement accéléré de membranes fibres creuses à l’échelle d’un pilote semi-industriel (volume utile de 2 m³) dans des conditions représentatives de celles mises en œuvre sur les sites industriels (longueur des fibres, contraintes hydrodynamiques, séquençage de l’aération). Pour cela, un pilote de filtration membranaire a été exploité pendant deux ans dans des conditions similaires des cuves membranaires de la station de traitement des eaux de Seine Aval (Siaap, Yvelines, 6,5 millions d’eq-habitant). Afin d’accélérer le vieillissement, les membranes sont soumises à de plus fortes doses d’exposition au chlore : des nettoyages par trempage dans une solution de Javel à 1 000 ppm puis d’acide citrique à 2 000 ppm ont été réalisés tous les deux mois (vs un tous les six mois sur site). Afin de valider cette méthode de vieillissement, les résultats des caractérisations des fibres prélevées sur le pilote sont comparés à ceux retrouvés pour les fibres prélevées des bioréacteurs à membranes du Siaap. Les analyses des mesures de physico-chimie de surface, de perméabilité, de propriétés mécaniques et morphologiques ont permis de conclure à la pertinence de l’approche développée pour le suivi du vieillissement accéléré en conditions d’usage à l’échelle pilote, au regard des évolutions observées à l’échelle industrielle.

During their operation, ultrafiltration membranes are progressively degraded because of clogging and cleaning. The aging causes long-term operating problems on wastewater treatment sites using membrane bioreactors who can induce frequent stops for cleaning and reduction of the filtering capacity which can lead to membrane replacement. Nowadays, the ageing mechanisms in membranes bioreactors and their impacts on membranes properties are partially identified. The objective of this work is to propose and to validate an accelerated aging protocol of hollow fiber membranes at semi-industrial pilot scale (useful volume of 2 m3 ) in operating conditions representative of the ones applied on industrial site (fiber length, hydrodynamic constraint, aeration sequencing). For this, a membrane filtration pilot at semi-industrial scale was operated over two years at similar conditions to membrane tanks of the Seine Aval wastewater treatment plant (SIAAP-Yvelines, 6.5 million of eq-inhabitants). In order to accelerate ageing, membranes were exposed to higher doses of chlorine: intensive cleaning by soaking in a 1,000 ppm bleach and 2,000 ppm citric acid solutions were done every 2 months (vs every 6 months on site). In order to validate this ageing method, results of fiber characterizations are compared with those obtained for fibers sampled from the membranes bioreactors of the Siaap. Results obtained from measurements of physico-chemical surface, permeability, mechanical and morphological properties allowed concluding on the relevance of the approach developed for monitoring accelerated aging under operating conditions at pilot scale, with regard to the evolutions observed at industrial scale.