HAL Id: tel-01404066
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Submitted on 6 Nov 2017
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Activated sludge batch settling : from experimental
investigation using an ultrasonic transducer to 1D
modelling, sensitivity analysis and parameter
identification
Florent Locatelli
To cite this version:
Florent Locatelli. Activated sludge batch settling : from experimental investigation using an ultra-sonic transducer to 1D modelling, sensitivity analysis and parameter identification. Fluids mechanics [physics.class-ph]. Université de Strasbourg, 2015. English. �NNT : 2015STRAD033�. �tel-01404066�
UNIVERSITÉ DE STRASBOURG
ÉCOLE DOCTORALE MSII
Laboratoire ICube
THÈSE
présentée par :Florent LOCATELLI
soutenue le : 24 septembre 2015
pour obtenir le grade de :
Docteur de l’université de Strasbourg
Discipline/ Spécialité: Mécanique des Fluides
Activated sludge batch settling: from
experimental investigation using an
ultrasonic transducer to 1D modelling,
sensitivity analysis and parameter
identification
THÈSE dirigée par :
M. BEKKOUR Karim Maître de Conférences, université de Strasbourg
RAPPORTEURS :
M. NOPENS Ingmar Professeur, université de Gand
M. POTIER Olivier Maître de Conférences, ENSGSI – université de Lorraine
AUTRES MEMBRES DU JURY :
M. DAGOT Christophe Professeur, ENSIL – université de Limoges
M. MOSE Robert Professeur, ENGEES – université de Strasbourg
M. FRANCOIS Pierre Maître de Conférences, université de Strasbourg
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✐✈ ❊#❛# ❞❡ ❧✬❛)# ▲❛ ❝♦♥#)❛✐♥#❡ .♦❧✐❞❡ ❡✛❡❝#✐✈❡ σ❡ ♣❡✉# 2#)❡ ♠♦❞4❧✐.4❡ ♣❛) ❧❛ ❢♦♥❝#✐♦♥ ❞❡ ❉❡ ❈❧❡)❝8 ❡# ❛❧✳ ✭✷✵✵✽✮✱ σ❡= 0, .✐ 0 ≤ C < C❝✱ α❧♥ 1 +C − C❝ β , .✐ C ≥ C❝✱ ✭✹✮ ♦A C❝ ❡.# ❧❛ ❝♦♥❝❡♥#)❛#✐♦♥ ❝)✐#✐8✉❡ ❛✉✲❞❡❧C ❞❡ ❧❛8✉❡❧❧❡ ❧❡ ❝♦♥#❛❝# ❡♥#)❡ ♣❛)#✐✲ ❝✉❧❡. ❡.# ♣❡)♠❛♥❡♥#✱ ❝✬❡.#✲C✲❞✐)❡ ❡♥ ❝♦♠♣)❡..✐♦♥✱ ❡# ✭α ❀ β✮ ❡.# ✉♥ ❝♦✉♣❧❡ ❞❡ ♣❛)❛♠E#)❡. ✭F❛ ❡# ❦❣·♠−3 )❡.♣❡❝#✐✈❡♠❡♥#✮✳ ✶✳✷ ▲❛ %❤'♦❧♦❣✐❡ ❞❡. ❜♦✉❡. ❛❝2✐✈'❡. ❆✉① ❝♦♥❝❡♥#)❛#✐♦♥. ❞❡ ❢♦♥❝#✐♦♥♥❡♠❡♥# ❞❡. ♦✉✈)❛❣❡.✱ ❧❡. ❜♦✉❡. ❛❝#✐✈4❡. ♦♥# ✉♥ ❝♦♠♣♦)#❡♠❡♥# ♥♦♥✲◆❡✇#♦♥✐❡♥ ✭❙❡②..✐❡❝8 ❡# ❛❧✳✱ ✷✵✵✸✮✳ ▲❛ ♣❧✉♣❛)# ❞❡. ❛✉#❡✉). )❡❧E✈❡♥# ❧✬❡①✐.#❡♥❝❡ ❞✬✉♥❡ ❝♦♥#)❛✐♥#❡ .❡✉✐❧ τ"✱ .♦♥ ❛❜.❡♥❝❡ 4#❛♥# ❢)4✲ 8✉❡♠♠❡♥# ❛##)✐❜✉4❡ C ❞❡. ❣❧✐..❡♠❡♥#. C ❧✬✐♥#4)✐❡✉) ❞❡ ❧❛ ❝❡❧❧✉❧❡ ❞❡ ♠❡.✉)❡ ❞✉ )❤4♦♠E#)❡✳ ▲❡. ❜♦✉❡. ♦♥# ❣4♥4)❛❧❡♠❡♥# ✉♥ ❝♦♠♣♦)#❡♠❡♥# )❤4♦✢✉✐❞✐✜❛♥# ❥✉.8✉✬C ✉♥ ❝❡)#❛✐♥ #❛✉① ❞❡ ❝✐.❛✐❧❧❡♠❡♥#✱ ❛✉✲❞❡❧C ❞✉8✉❡❧ ❧❛ ✈✐.❝♦.✐#4 µ ❞❡✲ ✈✐❡♥# 8✉❛.✐✲❝♦♥.#❛♥#❡✱ .❛✉❢ ❡♥ ❝❛. ❞✬✐♥.#❛❜✐❧✐#4. ❞❡ ❚❛②❧♦) ♦✉ ❞❡ #✉)❜✉❧❡♥❝❡✳ ▲❡ ❢♦✐.♦♥♥❡♠❡♥# ✜❧❛♠❡♥#❡✉① ♣❡✉# ♣)♦❞✉✐)❡ ❞❡ ❧❛ #❤✐①♦#)♦♣✐❡ ✭❚✐①✐❡)✱ ✷✵✵✸✮✳ ▲❡ ♠♦❞E❧❡ ❞❡ ❈)♦.. ✭✶✾✻✺✮ ❛..♦❝✐4 C ✉♥❡ ❝♦♥#)❛✐♥#❡ .❡✉✐❧ ♣❡✉# ♣❡)♠❡##)❡ ❞❡ ♣)❡♥❞)❡ ❡♥ ❝♦♠♣#❡ ❧❡. ❞✐✛4)❡♥#❡. ❝❛)❛❝#4)✐.#✐8✉❡. ❞✉ ❝♦♠♣♦)#❡♠❡♥# ❞❡. ❜♦✉❡. .❛✐♥❡. ✭)❤4♦✢✉✐❞✐✜❝❛#✐♦♥ ❡# ✈✐.❝♦.✐#4 8✉❛.✐✲❝♦♥.#❛♥#❡ ❛✉✲❞❡❧C ❞✬✉♥ ❝❡)✲ #❛✐♥ #❛✉① ❞❡ ❝✐.❛✐❧❧❡♠❡♥#✮ ✿ µ= µ0−µ∞ 1 + (k ˙γ)n + µ∞, ✭✺✮ ♦A µ0 ✭F❛·.✮ ❡.# ❧❛ ✈✐.❝♦.✐#4 ❧✐♠✐#❡ ❧♦).8✉❡ ❧❡ #❛✉① ❞❡ ❝✐.❛✐❧❧❡♠❡♥# ˙γ ✭.−1✮ #❡♥❞ ✈❡). ✵✱ µ∞ ✭F❛·.✮ ❡.# ❧❛ ✈✐.❝♦.✐#4 ❧✐♠✐#❡ ❧♦).8✉❡ ❧❡ #❛✉① ❞❡ ❝✐.❛✐❧❧❡♠❡♥# ˙γ #❡♥❞ ✈❡). +∞✱ k ❡.# ❧❛ ❝♦♥.✐.#❛♥❝❡ ✭.✮ ❡# n ❡.# ❧✬✐♥❞✐❝❡ ❞✬4❝♦✉❧❡♠❡♥#✳ ✶✳✸ ▼'2❤♦❞❡. ❡①♣'%✐♠❡♥2❛❧❡. ✶✳✸✳✶ ❘❤%♦❧♦❣✐❡ ▲❡. )❤4♦♠E#)❡. )♦#❛#✐♦♥♥❡❧. ❝②❧✐♥❞)✐8✉❡. .♦♥# ❢)48✉❡♠♠❡♥# ❡♠♣❧♦②4.✳ ❚♦✉✲ #❡❢♦✐.✱ ❡♥ ❝❛. ❞✬❡♥#)❡❢❡) #)♦♣ ❧❛)❣❡✱ ❧❛ ❜♦✉❡ )✐.8✉❡ ❞❡ .4❞✐♠❡♥#❡) ❛✉ ❝♦✉). ❞❡ ❧❛ ♠❡.✉)❡ ❡#✱ ❡♥ ❝❛. ❞✬❡♥#)❡❢❡) #)♦♣ 4#)♦✐#✱ ❧❡. ♣❛)#✐❝✉❧❡. ❞❡ #❛✐❧❧❡ ✐♠♣♦)#❛♥#❡ ♣❡✉✈❡♥# 2#)❡ C ❧✬♦)✐❣✐♥❡ ❞❡ ❢)♦##❡♠❡♥#. .♦❧✐❞❡. ✭❙❡②..✐❡❝8 ❡# ❛❧✳✱ ✷✵✵✸✮✳ ❉❡. ❣4♦♠4#)✐❡. ❞❡ ♠❡.✉)❡ ❞❡ #②♣❡ ❝[♥❡✲♣❧❛♥ .♦♥# .♦✉✈❡♥# ✉#✐❧✐.4❡.✳ ▲❡ )✐.8✉❡ ❞❡ .4❞✐♠❡♥#❛#✐♦♥ ❡.# ❛✐♥.✐ 4❝❛)#4✱ ♠❛✐. ❧✬4#)♦✐#❡..❡ ❞❡ ❧✬❡♥#)❡❢❡) C ❧✬❛♣❡① ❞❡ ❧❛ ❣4♦♠4#)✐❡ ❞❡ ♠❡.✉)❡ ❛✉❣♠❡♥#❡ ❧❡ )✐.8✉❡ ❞❡ ❢)♦##❡♠❡♥#. .♦❧✐❞❡.✳ ❯♥❡ ❣4♦♠4✲ #)✐❡ ❞❡ ♠❡.✉)❡ ❞❡ #②♣❡ ♣❧❛♥✲♣❧❛♥ ♣❡)♠❡# ❞✬4✈✐#❡) ❧❛ .4❞✐♠❡♥#❛#✐♦♥ ❡# )4❞✉✐)❡
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