Modélisation et simulation dynamique de procédés de traitement des eaux de type biofiltre : traitement de systèmes d'équations différentielles partielles et algébriques (EDPA)

Modelling and dynamic simulation of waste water treatment processes based on biofilters : treatment of partial differential and algebric equations systems (PDAE)

• Auteur / Autrice : Jérome Jacob
• Direction : Jean-Marc Le Lann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biofiltres

Équations différentielles -- Solutions numériques

Eaux usées -- Épuration -- Traitement biologique

Eau -- Teneur en nitrates

Résumé

Le sujet de cette these concerne la simulation dynamique des biofiltres (procedes aux multiples avantages, de plus en plus utilises dans les stations d'epuration, vis a vis des procedes a boues activees). Dans la premiere partie de la these est elabore un modele dynamique general de biofiltre immerge, prenant en compte les aspects biologiques (elimination des pollutions carbonees et azotees, croissance de la biomasse), physiques (filtration des matieres en suspension) et hydrodynamiques (ecoulement liquide piston, colmatage du filtre). Le modele, concu sous une forme generale, peut etre utilise en elimination de carbone, denitrification, nitrification, denitritation il conduit a un systeme d'equations differentielles partielles et algebriques (edpa) pour lequel est mise en uvre une technique de resolution globale a maillage fixe, derivee d'une technique de type eda (traitement global des equations differentielles et algebriques) avec implantation d'une procedure automatique de traitement des evenements temporels et d'etat. Les performances du modele, ainsi que l'efficacite de la methode numerique, sont testees en simulation dynamique sur differentes applications avec comparaison systematique vis a vis de donnees obtenues sur pilote (denitrification d'une eau residuaire urbaine, denitritation d'une eau synthetique, denitrification d'une eau a potabiliser) ce qui a conduit a developper certains de ses aspects: integration du nouveau concept de biomasse active/biomasse desactivee, dissociation de l'azote oxyde en nitrates et nitrites, prise en compte de la temperature. Une etude rigoureuse du demarrage du filtre (etape transitoire generalement occultee en simulation dynamique) a egalement ete effectuee. Une procedure d'identification, specialement adaptee aux systemes de type eda, a ete implantee sur le modele afin d'acceder a certains parametres biologiques qui ne peuvent etre determines experimentalement