eaux usées filtration modélisation pollution
Études
Assainissement
TSM 11 2010 - Page(s) 85-106

Simulation du comportement d’unités de biofiltration des eaux usées

Simulation of biological aerated filters for wastewater treatment

Résumé

L’usage de la modélisation pour aider à exploiter ou à concevoir des systèmes d’épuration est de plus en plus fréquent. Cependant, dans le cas de la biofiltration, peu de modèles accessibles existent. L’objectif de cette étude est de vérifier l’applicabilité d’un logiciel commercial à différents types de biofiltres et de simuler le comportement des composés solubles et particulaires sur une chaîne de traitement par biofiltration. La station Seine-Centre du SIAAP, située à Colombes (France), a été choisie. Elle met en oeuvre des biofiltres secondaires de type Biofor, des biofiltres tertiaires nitrifiants de type Biostyr et des biofiltres dénitrifiants de type Biofor. Une base de données de six ans, comprenant les concentrations journalières en plusieurs points de la station pour les principaux polluants – matières en suspension (MES), demande chimique en oxygène (DCO), NH4 +, NO3 , azote total Kjeldahl (NTK) –, a été utilisée. Le logiciel de modélisation choisi pour cette étude est GPS-X, couramment utilisé dans l’industrie. Ce simulateur propose un module de biofiltration complet, qui est composé de cinq sous-modèles : biofilm, réactions biologiques, filtration, hydraulique et lavage. Les paramètres du modèle ont été étudiés afin de déterminer leur influence sur la réponse en sortie, ce qui a permis de construire un diagramme de calage. Le modèle a été calé et validé pour simuler la chaîne de biofiltres de la station Seine-Centre, en temps sec puis en temps de pluie, dans une configuration différente.

Abstract

Modelling is a widely applied tool which helps to operate and design wastewater treatment plants and which has become widely applied. Nevertheless, few models are available for biological aerated filters processes. This work aims at verifying the ability of a commercial software to simulate different types of biofilters and the behaviour of soluble and solid components on a full-scale treatment plant using biological aerated filters. The Seine-Centre plant of SIAAP, located in Colombes, France, has been chosen. The biological treatment line consists of three stages of biofilters : secondary biofilters (Biofor), nitrifying tertiary biofilters (Biostyr) and denitrifying biofilters (Biofor). A sixyear- long database has been used, including daily concen trations on several sampling points of the station, for different components (TSS, COD, NH4 +, NO3 , KN). Simulations have been run with GPS-X simulator, commonly used in industry. This simulator includes a complete biological aerated filter model, which consists of five submodels : biofilm, biological reactions, filtration, hydraulics and backwash. The influence of parameters on model response has been determined and a calibration procedure has been proposed. The Seine-Centre model has been calibrated and validated for both dry and wet weather, in two different plant configurations.

Mots clés : modélisation, biofiltre, procédure de calage, validation, analyse statistique
Keywords : modelling, biological aerated filter, calibration procedure, validation, statistical analysis
https://doi.org/10.1051/tsm/2010011085

1,2 Université Laval – Département de génie civil et génie des eaux – Pavillon Adrien-Pouliot – 1065, avenue de la Médecine – Québec – Québec G1V 0A6 – Canada
3 SIAAP – Direction du développement et de la prospective – 82, avenue Kléber – 92700 Colombes – France

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Article paru dans TSM 11 2010
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