Majdala Mansour-Geoffrion, étudiante au doctorat Présenté à Pr Bernard Clément dans le cadre du cours MTH6301
“Plan
“Plan expérimental expérimental pour pour l’optimisation l’optimisation de de l’enlèvement
l’enlèvement de trash et grit des de trash et grit des boues boues activées activées par microtamisage et hydrocyclonage”
par microtamisage et hydrocyclonage”
15 décembre 2009
École Polytechnique de Montréal
Plan de la présentation
— Mise en contexte – traitement des eaux usées
— Objectif: réduire la production de boues
—
Composés non biodégradables: trash et grit
—
Microtamis
—
Hydrocyclone
— Logiciel de simulation Biowin
— Facteurs et variable de réponse
— Plan expérimental – remplissage compact par sphères
— Nombre d’essais
Mise en contexte – traitement des eaux usées
— Microorganismes des boues activées oxident les polluants dans un bioréacteur aéré et produisent de la nouvelle biomasse
— Principaux coûts d’opération: énergie (aération) & traitement et disposition des boues générées lors du traitement
(mixed liquor)
Décanteur secondaire
Effluent
Recirculation de boues (RAS)
Purge de boues (WAS) Affluent
Bioréacteur
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« Boues » ?
ORGANIQUE
(Matières volatiles en suspension, MVES)
MVES
Matière organique non biodégradable de
Résidu endogène Biomasse
pension (MES)
Trash et grit
— Composés non biodégradables de l’affluent
— S’accumulent dans les boues (jusqu’à 50% de la masse des boues)
— Ne participent pas au traitement des polluants
— Stratégie de réduction de boues: augmenter le temps de rétention des boues (TRB)
— Problème: plus on augmente TRB, plus trashet grits’accumulent
— Solution proposée: séparer de façon sélective le trashpar microtamisage et le grit par hydrocyclonage des boues
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Affluent
Bioréacteur Décanteursecondaire
Effluent
Purge de boues RAS
Grit Trash
Hydrocyclone Microtamis
—
Performances du microtamis pour l’enlèvement du trash et de l’hydrocyclone pour l’enlèvement du grit des boues ont été quantifiées à l’échelle laboratoire
—
Ces données seront utilisées pour simuler différents scénarios à l’aide de Biowin pour optimiser le procédé
Logiciel de simulation - Biowin
Facteurs et variable de réponse
— Facteurs
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Affluent
Bioréacteur Décanteursecondaire
Effluent
Purge de boues RAS
Grit Trash
Hydrocyclone Microtamis
1. Trash: fup(0.02-0.50) 2. Grit: iFT(5-50%)
3. TRB: 5-50 jours
4. %RAS vers MT: 0-100%
5. %RAS vers HC: 0-100%
— Variable de réponse: production de boues (PX,TSS)
— Objectif de l’optimisation: minimiser PX,TSS
Plan expérimental – hypercube latin de remplissage de l’espace
— Réponse du procédé obtenue par simulations à l’aide d’un modèle déterministe dans le logiciel Biowin – pas de “random error” donc réplication, randomisation et blocage pas nécessaires
— Randomiser les essais pourrait allonger les temps de simulation – lorsqu’on fait varier les facteurs trop rapidement d’un essai à l’autre, le logiciel met plus de
Plan expérimental – 10 essais
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Conditions et nombre d’essais…
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
0 20 40 60 80 100 120
0 10 20 30 40 50
fup
iFT, RAS_MS, RAS_HC (%)
TRB (d)
iFT RAS_MT RAS_HC fup
— Nombre d’essais: 20 – couvre l’espace expérimental
— Désavantage du plan choisi: on n’a pas les conditions extrêmes de
l’espace expérimental (i.e. tous les facteurs à leurs valeurs minimales OU
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
0 20 40 60 80 100 120
0 10 20 30 40 50
fup
iFT, RAS_MS, RAS_HC (%)
TRB (d)
iFT RAS_MT RAS_HC fup
— 20 essais
— 10 essais
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