Sédimentation des boues activées en système fermé : de l'investigation expérimentale à l'aide d'un transducteur ultrasonore à la modélisation 1 D, l'analyse de sensibilité et l'identification de paramètres

par Florent Locatelli

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Karim Bekkour.

Soutenue le 24-09-2015

à Strasbourg , dans le cadre de École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg) , en partenariat avec Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg) (équipe de recherche) et de Laboratoire des sciences de l'ingénieur- de l'informatique et de l'imagerie / ICUBE (laboratoire) .

Le président du jury était Christophe Dagot.

Le jury était composé de Christophe Dagot, Ingmar Nopens, Olivier Potier, Robert Mose, Pierre François, Julien Laurent.

Les rapporteurs étaient Ingmar Nopens, Olivier Potier.


  • Résumé

    Ce travail porte sur l’étude expérimentale et la modélisation de la sédimentation des boues activées. Un pilote expérimental associant une colonne de sédimentation et un transducteur ultrasonore est proposé. Des profils de vitesse de sédimentation et de concentration en particules sont obtenus grâce à ce dispositif, ce qui permet de mieux comprendre les mécanismes de décantation des boues. Ces résultats sont utilisés afin de développer une approche numérique. Un modèle de sédimentation est construit en intégrant des fonctions expérimentales. Une méthodologie mettant en œuvre la différentiation automatique du modèle est ensuite élaborée et appliquée, d'une part, à l'analyse de sensibilité du modèle aux paramètres des fonctions utilisées et, d'autre part, à l'identification des valeurs de ces paramètres à l'aide des résultats expérimentaux. La conjonction des approches expérimentale et numérique proposées constitue un processus efficace pour le développement des modèles de sédimentation.

  • Titre traduit

    Activated sludge batch settling : from experimental investigation using an ultrasonic transducer to 1D modelling, sensitivity analysis and parameter identification


  • Résumé

    This work deals with the experimental investigation and modelling of activated sludge settling. An experimental setup combining a settling column and an ultrasonic transducer is proposed. Settling velocity and concentration profiles are obtained using this setup, allowing for a better understanding of the mechanisms of activated sludge settling. These results are applied to the development of a numerical approach. A settling model using experimental functions is built. A methodology based on the automatic differentiation of the model is developed. This methodology is used, on the one hand, to analyse the sensitivity of the results to the model parameters and, on the other hand, to identify the parameter values on the basis of experimental data. The combination of the proposed experimental and numerical methods yields an efficient process for the development of sedimentation models.


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