Modélisation du fonctionnement des biofiltres nitrifiants de la station d'épuration Seine Aval (Siaap): 1. Cas des performances épuratoires

摘要

Syndicat interdépartemental pour l'assainissement de l'agglomération parisienne (Siaap) and Université Laval (Québec) are collaborating to develop mathematical models capable of predicting the behaviour of biofiltration units treating municipal wastewater. The objectives of this collaboration are to: 1. simulate the nutrient and particles' fate during treatment; 2. and provide predictions on the evolution of head loss, for biofilters performing carbon removal, nitrification and denitrification. This paper focuses on the modelling of the nutrient and particles behaviour during tertiary nitrification on Biostyr biofil- ters. The calibration method consisted in using data from 15 concentration gradients collected at different heights inside the filter's media as well as from long-term plant performance monitoring. The calibrated model correctly predicts the evolution of residual concentrations of NH_4~+, NO_3~-, NO_2~-, PO_4~(3-), COD and TSS. In the case of NO_2~- and TSS, the model follows the global observed trends, but has a tendency to smooth the residual concentrations too much and to miss some observed peaks. To obtain satisfying results, default model parameter values found in the literature had to be modified. These modifications mostly concerned the particles filtration, transfer into the biofilm and aeration parameters.%Ce projet collaboratif, mené entre le Syndicat interdépartemental pour l'assainissement de l'agglomération parisienne (Siaap) et l'université Laval à Québec dans le cadre du programme de recherche Mocopée (pour : modélisation, contrôle et optimisation des procédés d'épuration des eaux) vise à développer des modèles mathématiques capables de prédire le fonctionnement des unités de biofiltration des eaux résiduaires urbaines. L'objectif est : 1. de simuler les performances vis-à-vis de l'enlèvement des nutriments et des particules ; 2. et de prédire l'évolution des pertes de charge dans le cas de biofiltres dédiés au traitement du carbone, à la nitrification et à la dénitrification. Cet article est consacré à l'étape de nitrification tertiaire sur Biostyr et se focalise sur la prédiction de l'abattement des nutriments et des particules. La méthode de calibration a consisté à utiliser les résultats des 15 profils de concentrations intramassifs puis les suivis des performances des biofiltres sur le long terme. Le modèle ainsi calibré prédit correctement l'évolution des concentrations résiduelles en NH_4~+, NO_3~-, NO_2~-, PO_4~(3-), demande chimique en oxygène (DCO) et matières en suspension (MES). Dans les cas des NO_2~- et des MES, le modèle suit l'évolution globale des observations mais a tendance à lisser les concentrations résiduelles et décroche lorsque des pics ou des creux de concentrations sont observés. Pour obtenir des résultats satisfaisants, le jeu de calibration de référence issu de la littérature a dû être modifié. Ces modifications ont essentiellement concerné les paramètres de filtration et d'enlèvement des particules, les paramètres de transfert des nutriments solubles vers le biofilm et les paramètres d'aération.