Modélisation et optimisation du traitement de l'azote et du carbone par boues activées avec aération séquencée en temps de pluie à différentes températures

par Fabienne Lagarde

Thèse de doctorat en Sciences et techniques de l'environnement

Sous la direction de Alain Héduit et de Paul Lessard.

Soutenue en 2003

à Paris 12 .


  • Résumé

    Les performances d’un procédé épuratoire de l’azote et du carbone par boue activées ont été mesurées et stimulées en conditions opérationnelles variables en vue de l’optimisation du traitement par temps de pluie. Le modèle Activated Sludge Model 1 a été utilisé pour simuler une station d’épuration de ce type fonctionnant en aération séquencée. Au préalable, la station a été intensivement échantillonnée lors de trois campagnes de mesures de plusieurs jours chacune, menées dans des conditions de charges et de températures différentes. Ces données ont permis de caler les paramètres du modèle à 12°C et à 20°C par temps sec sur la même station et le modèle a été validé à 14°C en condition de surcharge. Parallèlement, l’affluent a été caractérisé en terme de cinétique de biodégradation de la DCO pour différentes pluviométries. Le fractionnement de la DCO de l’affluent est nécessaire en forçage du modèle. Une procédure expérimentale de respirométrie a été développée puis appliquée à des échantillons prélevés à l’issue des deux réseaux unitaire et séparatif alimentant la station étudiée. La détermination des différentes fractions de la DCO de l’affluent présente également un intérêt pour prédire l’impact et le devenir des éventuels rejets directs dans le milieu. Des bilans de masse effectués numériquement à l’aide du modèle calé et validé ont permis d’évaluer la contribution des différentes zones de traitement biologique dans la dépollution de la DCO et de l’azote. Le rôle de chaque zone, l’impact des conditions opératoires et des conditions extérieures (charge entrante, température) dans le traitement biologique de l’azote et du carbone ont été mis en évidence à travers la simulation de scénarios divers. Nous avons ainsi établi que la maximisation de la charge qu’il est possible de traiter avec un tel procédé dépend essentiellement de la température et des caractéristiques de l’affluent, le rapport DCO/N en particulier. Dans tous les cas, cette maximisation passe par l’ajustement des conditions opérationnelles.

  • Titre traduit

    Modelling and optimisation of nitrogen and carbon removal by actived sludge with intermittent aeration under rainfall at different temperatures


  • Résumé

    In order to maximize the urban wastewater treatment, particularly under wet weather, the operational conditions allowing an improvement of the carbon and nitrogen removal efficiency were sought out. An activated sludge wastewater treatment plant with an intermittent aeration tank was modeled with the Activated Sludge Model 1. As a preliminary step, the plant was intensively sampled by means of three measuring campaigns (several days long) realized under different temperatures and hydraulic loads. The collected data allowed to calibrate the model parameters at 12°C and at 20°C under dry weather on the saine plant. The model parameters were then validated at 14°C under overload conditions. Meanwhile, the influent was characterized in terms of biodegradation kinetics of COD, under various sampling rainfail conditions. This COD characterization is required for model forcing. A respirometric procedure was developed and applied to samples collected from the combined and separate sewers of the plant. The evaluation of COD fractions is also of interest to predict the impact and the hehaviour of direct combined sewer overflows on the receiving body. By means of mass balance calculations, we assessed the contribution of each biological zone in the COD and N removal by using the validated model. Each zone interest and the impact of operating and external conditions (temperature, load) on the biological treatment were investigated through several simulation scenarios. We deterrnined that the maximal pollutant load that can be treated essentially depends on the temperature and the influent composition (COD/N ratio in particular). In all cases, the maximization of the treatment relies on the adjustment of the operational conditions.

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Informations

  • Détails : 156 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 148-154

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