Book Description
L'objectif principal de ce travail a porté sur l'optimisation du dimensionnement et de la gestion des installations de traitement des eaux usées par boues activées fonctionnant à basse température (10-12ʿC) et soumise à une contrainte de traitement poussé sur l'azote.Dans ce but, nous avons étudié la faisabilité de la nitrification à des charges massiques stabilisées supérieures à 0.1 kgDBO5.(kgMVS.j)-1. Le fonctionnement d'une installation pilote alimentée par un effluent synthétique, puis par un effluent urbain réel, a été étudié pour différentes charges massiques stabilisées à une température de 12 et 11ʿC. Les résultats très détaillés acquis en continu sur deux périodes de six mois ont suggéré le rôle et la hiérarchie des facteurs influençant la capacité de nitrification. Ils ont permis d'adapter l'outil de simulation dynamique Activated Sludge Model nʿ1 (ASM1).La double démarche expérimentale et numérique mise en œuvre a permis de dégager les rôles des conditions de fonctionnement (âge des boues, charge volumique en azote, durée de présence d'oxygène) et des propriétés de l'effluent à traiter (ratios caractéristiques, part des différentes fractions) sur les performances de traitement de l'azote et sur la composition de la boue. Les valeurs limites des paramètres de gestion (charge massique maximale, durée d'aération journalière), permettant à différentes configurations d'installation (bassin unique, réacteur avec zone d'anoxie en tête) de respecter une concentration en azote total inférieure à 10 mgN/L dans le rejet, ont pu être dégagées. Des stratégies de gestion dans le cas de variations de flux importantes en entrée d'installation (cas des zones touristiques de montagnes) ont pu être évaluées (fonctionnement à charge massique variable par adaptation de la durée d'aération, ou bien utilisation d'un bassin d'aération à volume variable).
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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.
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Les territoires qui appartiennent aux régions avec un climat froid (Nord de la Russie et de l'Europe, Canada...) s'étendent sur quelques millions de kilomètres carrés. Ils peuvent être caractérisés par l'existence d'une couche de neige, durant plus de 6 mois et une température de l'air ambiant inférieur à -10°C pendant plus de 100 jours par an. Dans ces conditions difficiles l'efficacité du traitement des eaux usées décroît considérablement, voire devient nulle. Le traitement par boues activées est souvent l'étape essentielle pour la dégradation de la matière organique en station d'épuration. La cinétique de dégradation est très dépendante de la température, surtout lorsque la température ambiante descend largement au-dessous de -20°C. Déjà à partir de 18 °C dans les bassins on peut noter une diminution sensible du développement des micro-organismes. Lorsque la température décroît, les performances de dépollution tombent à des valeurs qui ne permettent plus de satisfaire aux normes de rejet. Cette constation a motivé cette étude sur l'utilisation des bactéries fixées sur des supports. On espère par ce moyen, compenser en partie la baisse de rendement par un accroissement de la concentration en micro-organismes dans les bassins. L'étude s'est déroulé en 3 temps. Dans un premier temps, une comparaison de la fixation des bactéries a été faite sur différents supports. Ensuite on a étudié la dégradation de composés modèles en discontinu à plusieurs températures avec les supports les plus performants. Enfin, une étude de dégradation en continu a été réalisée dans 2 colonnes aérobies à double enveloppe, avec et sans supports, pour les températures de 20, 15, 10 et 5°C. A l'issur de ces expériences, le traitement des résultats expérimentaux a permis de mettre en évidence le fait que plus la température baisse et plus la vitesse de dégradation diminue. Dans le cas de la dégradation en discontinue on observe une bonne performance des procédés avec support (PVDF 740 et Téflon) par rapport aux essais sans support même à des températures élevées. A des températures plus basses la différence entre les essais avec et sans supports se creusent davantage. les résultats en continu de la colonne avec supports, surtout dans les cas de l'azote ammoniacal et de l'azote kjeldahl, mais ne donnent pas une différence aussi visible qu'en discontinu.
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Dans ce travail, le traitement des nutriments et plus particulièrement celui de l’azote en procédé de granulation aérobie a été étudié. L’approche expérimentale a dans un premier temps eu pour objet de comparer la stabilité des caractéristiques physiques et microbiologiques d’agrégats développés dans deux réacteurs fonctionnant en alternances de phases anaérobie / aérobie ou anoxie / aérobie. L’opération d’un procédé de granulation aérobie en alternance de phases anoxie / aérobie a favorisé la stabilisation des performances de traitement de l’azote et notamment celle de la nitrification. Le développement d’une boue hybride comprenant une fraction de flocs et de granules a été observé. Dans le but d’évaluer comment le caractère hybride de la boue obtenue en conditions anoxie/aérobie oriente les performances et vitesses de transformation de l’azote, une caractérisation ex-situ des limitations au transfert d’oxygène au sein des flocs, granules et boue hybride a été réalisée par respirométrie. En complément, la localisation des espèces nitrifiantes par la technique d’hybridation fluorescente in situ (FISH) a été réalisée. Les résultats obtenus indiquent que la présence de flocs au sein d’une boue granulaire permet d’augmenter la vitesse de la nitrification, en particulier pour de faibles concentrations en oxygène dissous. D’autre part, il est ici mis en évidence la nécessité de contrôler simultanément le ratio floc/granules et la taille des granules en vue de l’optimisation du traitement de l’azote.Enfin un outil mathématique permettant de décrire les phénomènes réactionnels ayant lieu au sein d’une biomasse hybride a été développé. Celui-ci a été employé dans le but d’optimiser le fonctionnement du procédé hybride par l’évaluation de l’effet des propriétés physiques de la biomasse, et plus particulièrement de la proportion de granules en présence, pouvant conduire à une élimination efficace de l’azote et à l’augmentation de la robustesse du procédé vis-à-vis de diminutions ponctuelles de l’oxygène dissous
Author: Linda Strande Publisher: IWA Publishing ISBN: 1780404735 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 428
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It is estimated that literally billions of residents in urban and peri-urban areas of Africa, Asia, and Latin America are served by onsite sanitation systems (e.g. various types of latrines and septic tanks). Until recently, the management of faecal sludge from these onsite systems has been grossly neglected, partially as a result of them being considered temporary solutions until sewer-based systems could be implemented. However, the perception of onsite or decentralized sanitation technologies for urban areas is gradually changing, and is increasingly being considered as long-term, sustainable options in urban areas, especially in low- and middle-income countries that lack sewer infrastructures. This is the first book dedicated to faecal sludge management. It compiles the current state of knowledge of the rapidly evolving field of faecal sludge management, and presents an integrated approach that includes technology, management, and planning based on Sandecs 20 years of experience in the field. Faecal Sludge Management: Systems Approach for Implementation and Operation addresses the organization of the entire faecal sludge management service chain, from the collection and transport of sludge, and the current state of knowledge of treatment options, to the final end use or disposal of treated sludge. The book also presents important factors to consider when evaluating and upscaling new treatment technology options. The book is designed for undergraduate and graduate students, and engineers and practitioners in the field who have some basic knowledge of environmental and/or wastewater engineering.
Author: Ahmed Belasri Publisher: Springer Nature ISBN: 9811554447 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 659
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This book highlights peer reviewed articles from the 1st International Conference on Renewable Energy and Energy Conversion, ICREEC 2019, held at Oran in Algeria. It presents recent advances, brings together researchers and professionals in the area and presents a platform to exchange ideas and establish opportunities for a sustainable future. Topics covered in this proceedings, but not limited to, are photovoltaic systems, bioenergy, laser and plasma technology, fluid and flow for energy, software for energy and impact of energy on the environment.
Author: Leiv Rieger Publisher: IWA Publishing ISBN: 1843391740 Category : Science Languages : en Pages : 287
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Mathematical modelling of activated sludge systems is used widely for plant design, optimisation, training, controller design and research. The quality of simulation studies varies depending on the project objectives, finances and expertise available. Consideration has to be given to the model accuracy and the amount of time required carrying out a simulation study to produce the desired accuracy. Inconsistent approaches and insufficient documentation make quality assessment and comparison of simulation results difficult or almost impossible. A general framework for the application of activated sludge models is needed in order to overcome these obstacles. The genesis of the Good Modelling Practice (GMP) Task Group lies in a workshop held at the 4th IWA World Water Congress in Marrakech, Morocco where members of research groups active in wastewater treatment modelling came together to develop plans to synthesize the best practices of modellers from all over the world. The most cited protocols were included in the work, amongst others from: HSG (Hochschulgruppe), STOWA, BIOMATH and WERF. The goal of the group is to set up an internationally accepted framework to deal with the ASM type models in practice. This framework shall make modelling more straightforward and systematic to use especially for practitioners and consultants. Additionally, it shall help to define quality levels for simulation results, a procedure to assess this quality and to assist in the proper use of the models. The framework will describe a methodology for goal-oriented application of activated sludge models demonstrated by means of a concise guideline about the procedure of a simulation study and some illustrative case studies. The case studies shall give examples for the required data quality and quantity and the effort for calibration/validation with respect to a defined goal. The final report will include an extended appendix with additional information and details of methodologies. Additional features in Guidelines for Using Activated Sludge Models include a chapter on modelling industrial wastewater, an overview on the history, current practice and future of activated sludge modelling and several explanatory case studies. It can be used as an introductory book to learn about Good Modelling Practice (GMP) in activated sludge modelling and will be of special interest for process engineers who have no prior knowledge of modelling or for lecturers who need a textbook for their students. The STR can also be used as a modelling reference book and includes an extended appendix with additional information and details of methodologies. Scientific and Technical Report No. 22
Author: The IWA Task Group on Mathematical Modelling for Design and Operation of Biological Wastewater Treatment Publisher: IWA Publishing ISBN: 9781900222242 Category : Science Languages : en Pages : 132
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This book has been produced to give a total overview of the Activated Sludge Model (ASM) family at the start of 2000 and to give the reader easy access to the different models in their original versions. It thus presents ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3 together for the first time. Modelling of activated sludge processes has become a common part of the design and operation of wastewater treatment plants. Today models are being used in design, control, teaching and research. Contents ASM3: Introduction, Comparison of ASM1 and ASM3, ASM3: Definition of compounds in the model, ASM3: Definition of processes in the Model, ASM3: Stoichiometry, ASM3: Kinetics, Limitations of ASM3, Aspects of application of ASM3, ASM3C: A Carbon based model, Conclusion ASM 2d: Introduction, Conceptual Approach, ASM 2d, Typical Wastewater Characteristics and Kinetic and Stoichiometric Constants, Limitations, Conclusion ASM 2: Introduction, ASM 2, Typical Wastewater Characteristics and Kinetic and Stoichiometric Constants, Wastewater Characterization for Activated Sludge Processes, Calibration of the ASM 2, Model Limitations, Conclusion, Bibliography ASM 1: Introduction, Method of Model Presentation, Model Incorporating Carbon Oxidation Nitrification and Denitrification, Characterization of Wastewater and Estimation of Parameter Values, Typical Parameter Ranges, Default Values, and Effects of Environmental Factors, Assumptions, Restrictions and Constraints, Implementation of the Activated Sludge Model Scientific and Technical Report No.9
Author: Jean-Marc Choubert
Author: Fabienne Lagarde
Author: Ekaterina Mitiouchkina
Author: Ahlem Filali
Author: Jean-Pierre Canler
Author: Linda Strande
Author: Ahmed Belasri
Author: Leiv Rieger
Author: The IWA Task Group on Mathematical Modelling for Design and Operation of Biological Wastewater Treatment
Author: P. L'Hermite