CREDITS DIMPULSION AQUAPOLE DEVELOPPEMENT DOUTILS DE CONCEPTION, DE DIMENSIONNEMENT, DEXPLOITATION ET DE DIAGNOSTIC DES STEPS L. Vandevenne – P. Henry

CREDITS D’IMPULSION AQUAPOLE

DEVELOPPEMENT D’OUTILS DE CONCEPTION, DE DIMENSIONNEMENT, D’EXPLOITATION ET DE DIAGNOSTIC

DES STEPS

L. Vandevenne – P. Henry

OUTILS DE CONCEPTION, DE DIMENSIONNEMENT, D’EXPLOITATION ET DE DIAGNOSTIC DES STEPS

Deux aspects primordiaux dans la conception/fonctionnement de la step biologique :

• Les processus biochimiques et physiques

MODELISATION

• L’équilibre des populations microbiennes

IMAGE MICROSCOPIQUE

MODELISATION ET IMAGE MICROSCOPIQUE


1. LOGICIEL WEST (Worldwide Engine for Simulation, Training and automation)

Logiciel de simulation des opérations unitaires de traitement (modèles mathématiques)

2. MICROSCOPIE

Microscope/camera Leica DMLS2/DFC280

Logiciel de capture et gestion d’image (Leica image manager)

PRESENTATION


• CONCEPTION DE STATION – procédés/performances/coûts

• MISE A NIVEAU DE STATION – optimalisation du process, études de schémas

• GESTION DE STATION – limites/protocoles de gestion/coûts d’exploitation/suivi en ligne

• ACTIVITES DE FORMATION• ACTIVITES DE RECHERCHE

APPLICATIONS

STATION D’EPURATION = ASSEMBLAGE DE PROCEDES BIOLOGIQUES ET PHYSICO-CHIMIQUES

MODELISATION

Procédés physico-chimique : simple séparation des polluants de l’eau (sédimentation, filtration) ou oxydation chimique (Ozonation, oxydation Fenton, ...)

Procédés biologiques : intervention des microorganismes - métabolisation des polluants et croissance bactérienne

Procédés Modèles 1 Logiciel

MODELISATION

MODELE BOUE ACTIVEE - PRINCIPE

INFLUENT

DCO en contact avec la biomasse

CINETIQUE : vitesse d’élimination (DCO, ...)

dS/dt = K S/(Ks + S) * B (resp DCO)dB/dt = b*B (resp endogène)

STOECHIOMETRIE : quantités (biomasse, oxyg.)

1S 0,6 B1 S 0,4 O2

CINETIQUE : vitesse d’élimination (DCO, ...)

dS/dt = K S/(Ks + S) * B (resp DCO)dB/dt = b*B (resp endogène)

STOECHIOMETRIE : quantités (biomasse, oxyg.)

1S 0,6 B1 S 0,4 O2

Quantité de biomasse dans le

bassin

DCO résiduelle

Production de biomasse

Purges de boues

Température, alcalinité, oxygénation

Respiration endogène

Consommation O2

DETAIL

DETAIL

MODELISATION

EX. BOUE ACTIVEE EN ALTERNANCE DE PHASES

MODELISATION

DONNEES

• INFLUENT : urbain sans variation horaire – 10000 EH• AGE DES BOUES : 18 jours• MES liqueur mixte : 4,5 g/L

2250 m³ de bassin, 565 kg MES/d, 23 g O2/m³.h

• N-NO3 effluent : 8 mg/L Falt : 0,64 (3h aéré/2h non aéré)

• Débit de recirculation : 100 % QIN• Température : 12 °C

MODELISATION

ETAPE 1 : CONSTRUCTION DE LA STATION

MODELISATION

ETAPE 2 : CHOIX ET CALAGE DES MODELES

BASSIN A BOUE ACTIVEE : MODELE ASM3, calibration Koch (2000)

CLARIFICATEUR : MODELE TAKACS, calibration par défaut.

MODELISATION

ETAPE 3 : SIMULATION

1. SYSTEME A L’EQUILIBRE EN VALEURS NOMINALES

TSSgfedcbAge des bouesgfedcbNO3gfedcMVSgfedcbMVS/MESgfedcb

343230282624222018161412108642

TSS

- MVS

[mg/

L]

5.000

4.500

4.000

3.500

3.000

2.500

2.000

1.500

1.000

500

Age des boues - MVS/M

ES [d]

65

60

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

NH4gfedcbNO3gfedcbDCO solgfedcbMESgfedcb

24222018161412108642

Con

cent

ratio

n N

-NH

4, D

CO

sol,

ME

S [m

g/L]

40

3836

34

3230

2826

2422

2018

1614

1210

86

42

N-N

O3 [m

g/L]

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

oxyg aérationgfedcbrespi aérationgfedcb

24222018161412108642

oxyg

ène

[mg/

L]

2

1

respiration [mg O

2/L.h]

24

23

22

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

Effluent N-NO3 en excès, 14 mg/L

Oxygène

Liqueur mixte

1gfedcb2gfedcb3gfedcb4gfedcb5gfedcb6gfedcb7gfedcb8gfedcb9gfedcb10gfedcb

1413121110987654321

8.000

7.000

6.000

5.000

4.000

3.000

2.000

1.000

MODELISATION

ETAPE 3 : SIMULATION 1

SYSTEME A L’EQUILIBRE EN VALEURS NOMINALES

Clarification

Boues purgées

Purgedebouegfedcb

Temps [d]24222018161412108642

600

550

500

450

400

350

300

250

200

150

100

50

Validation du dimensionnement (VOL, OXYGENE, PRODUCTION DE BOUES)

Optimalisation N-NO3 effluent

MODELISATION


2. OPTIMALISATION N-NO3 EFFLUENT

MODIFICATION DE LA DUREE DES PHASES

AERO/ANO

N-NO3 effluent : 4 mg/L

NH4gfedcbNO3gfedcbDCO solgfedcMESgfedcbN-NH4 + N-NO3gfedcb

12010080604020

Con

cent

ratio

n N

-NH

4, D

CO

sol,

ME

S [m

g/L]

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

N-N

O3 ------ N

-NH

4 + N-N

O3 [m

g/L]

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Effluent

3 h/2 h

3 h/3 h

2 h/2,5 h

NH4gfedcNO3gfedcDCO solgfedcMESgfedcbNH4 + NO3gfedc

60555045403530252015105

Con

cent

ratio

n N

-NH

4, D

CO

sol,

ME

S [m

g/L] 90

80

70

60

50

40

30

20

10

NH4gfedcNO3gfedcDCO solgfedcMESgfedcbNH4 + NO3gfedcb

60555045403530252015105

Con

cent

ratio

n N

-NH

4, D

CO

sol,

ME

S [m

g/L] 1.100

1.000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

N-N

O3 et N

-NH

4 + N-N

O3 [m

g/L]

8

7

6

5

4

3

2

1

MODELISATION


3. ACCIDENT – PANNE DE RECIRCULATION DU CLARIFICATEUR

1gfedcb2gfedcb3gfedcb4gfedcb5gfedcb6gfedcb7gfedcb8gfedcb9gfedcb10gfedcb

60555045403530252015105

16.000

14.000

12.000

10.000

8.000

6.000

4.000

2.000

début de la panne

+ 24 h : dépassement de la norme sur les MES (35)

+ 34 h : voile des boues en surface du clarificateur

Clarification

Effluent

N

MODELISATION


3. ACCIDENT – PANNE D’OXYGENATION DURANT 24 H

NH4gfedcbNO3gfedcbDCO solgfedcbMESgfedcNH4 + NO3gfedcb

120110100908070605040302010

Con

cent

ratio

n N

-NH

4, D

CO

sol,

ME

S [m

g/L] 90

80

70

60

50

40

30

20

10N

-NO

3 et N-N

H4 + N

-NO

3 [mg/L]

26

24

22

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

oxyg aérationgfedcrespi aérationgfedcb

120110100908070605040302010

respiration [mg O

2/L.h]

757065

605550454035302520

15105

Après ≤ 10 h : dépassement des normes sur la DCO et N

Respiration

Effluent

accumulation DCO, N-NH4

pic de respiration

INVESTIGATION MICROSCOPIQUE

L’observation microscopique et l’identification des biomasses des systèmes épurateurs (principalement les boues activées) est d’une aide précieuse pour la gestion des stations et l’identification des causes de dysfonctionnement ainsi que pour tous les travaux de recherches développés par le CEBEDEAU dans le domaine.


EQUILIBRE ENTRE LES DIFFERENTES POPULATIONS : bactériesprotozoairesmétazoaires

POPULATIONS MICROBIENNES

IDENTIFICATION DES BACTERIES SUIVANT :- Le rôle : nitrifiant, déphosphatant ... épuration- La morphologie : flocs, filaments, croissance dispersée ... sédimentation


EN ROUTINE


FOISONNEMENT FILAMENTEUX – step industrielle

Identification: type 021N


FOISONNEMENT FILAMENTEUX

LUTTE :

Traitement à l’hypochlorite à 7 g Cl2/kg MES fractionnés en 3 jours

SUIVI :

vitesse de sédimentation

T 0 : v = 3 cm/h

T 1d : v = 7 cm/h

T 4d : v = 20 cm/h

Image microscopique+ 3 sem.

CREDITS D’IMPULSION


Merci pour votre attention

MODELISATION

ASM - CINETIQUE

MODELISATION

ASM - CINETIQUE

BACK

MODELISATION

BACK

ASM - STOECHIOMETRIE

MODELISATION


3. ACCIDENT – PANNE DE RECIRCULATION DU CLARIFICATEUR

début de la panne

+ 24 h : dépassement de la norme sur les MES (35)

+ 34 h : voile des boues en surface du clarificateur

Effluent

NH4gfedcbNO3gfedcbDCO solgfedcMESgfedcNH4 + NO3gfedcb

60555045403530252015105

Con

cent

ratio

n N

-NH

4, D

CO

sol,

ME

S [m

g/L]

7

6

5

4

3

2

1

N-N

O3 et N

-NH

4 + N-N

O3 [m

g/L]

8

7

6

5

4

3

2

1

NH4gfedcNO3gfedcDCO solgfedcMESgfedcbNH4 + NO3gfedcb

60555045403530252015105

Con

cent

ratio

n N

-NH

4, D

CO

sol,

ME

S [m

g/L] 1.100

1.000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

N-N

O3 et N

-NH

4 + N-N

O3 [m

g/L]

8

7

6

5

4

3

2

1

BACK

TSSgfedcbAge des bouesgfedcNO3gfedcMVSgfedcMVS/MESgfedc

60555045403530252015105

TS

S -

MV

S [m

g/L]

5.000

4.500

4.000

3.500

3.000

2.500

2.000

1.500

1.000

500

LM

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