Modélisation des procédés par biofiltration : une nouvelle approche

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Un des nombreux défis à relever actuellement dans le domaine de l'assainissement consiste à maintenir à un niveau optimal la qualité du milieu récepteur tout en minimisant les coûts et en appliquant les principes de développement durable. Pour ce faire, une gestion adéquate des stations d'épuration doit être effectuée et l'utilisation de modèles dynamiques des procédés devient essentielle pour élaborer des stratégies de contrôle optimales tant du point de vue environnemental qu’économique. Le programme de recherche proposé s'attaque donc au problème du développement de modèles opérationnels pour différents procédés d'épuration. De par sa compacité, la biofiltration est un procédé de plus en plus utilisé dans le domaine de l’épuration pour augmenter la capacité de stations existantes. Elle intègre des processus de filtration physique et dégradation biologique et son fonctionnement est discontinu en raison du colmatage du media. Une fois colmaté, un rétro lavage, commandé par l’atteinte d’une perte de charge maximale, est nécessaire pour rétablir l'efficacité du biofiltre. La prédiction des pertes de charge est importante pour l’opération car elle permet d’entrevoir les longueurs de cycles entre deux lavages, donc le temps d’opération. Afin d’optimiser l’opération d’un biofiltre, l’utilisation d’un modèle s’avère nécessaire. Or la connaissance du comportement dynamique de ce procédé est encore toutefois très limitée et le développement de modèles fiables et simples, à ses débuts. Si on peut retrouver plusieurs modèles du biofilm, assez peu de modèles du procédé de biofiltration en eau usée ont été développés, et très peu simulent la perte de charge. Le comportement de celles-ci est complexe car il doit non seulement tenir compte des phénomènes d'encrassement causés par la filtration en profondeur, mais également au colmatage causé par la croissance du biofilm, et plus spécifiquement la génération d’exopolymères (EPS). À l’heure actuelle, les outils numériques sont plus ou moins adaptés tant pour simuler l’évolution à court terme que celle à long terme des pertes de charge. Les modèles sont principalement basés sur la concentration en matières en suspension (MeS) couplée à la croissance du biofilm, pour en arriver à simuler la perte de charge. Or si la variable (MeS) semble trop générale, la seule croissance du biofilm s’avère inadéquate. Le candidat propose donc un modèle basé sur la présence d'une zone cohésive simulant l'encrassement et d'une non cohésive simulant le colmatage, dans lesquelles la génération d'EPS est simulée.