Influent fractionation for the use of ASM1 to optimize urban wastewater treatment: Application to the removal of C and N in a SBR Fractionnement de l’eau usée pour l’utilisation du modèle ASM1 en vue de l’optimisation du traitement des eaux usées : application à l’élimination du carbone et de l’azote dans un SBR

Abstract

A simulation of a SBR using Benchmark procedure was done prior to field operation in order to optimize the cycle and phases lengths. The accurate identification of ASM1 variables is a prerequisite to achieve a good prediction. A fractionation procedure was applied to samples, corresponding to dry and rainy weather conditions, for taking into account the ASM1 state variable characteristics of specific wastewater (mixture of domestic and industrial wastewater), which differ largely from the default ones used in ASM1. The choice of the ASM1 state variables identification methodology is very important as it influences the results. Two methods were carried out: a batch test in closed reactors, and a coagulation/flocculation procedure. An optimal 12‑hour cycle length was determined, in terms of discharged water quality and reactor productivity. The described methodology led to valuable results in terms of carbon and nitrogen removal: respectively more than 90% of COD removal and more than 80% on total nitrogen removal.

Keywords:

• SBR,
• ASM1,
• fractionation,
• wastewater,
• optimization,
• modelling

Résumé

Une méthodologie d’optimisation des durées du cycle et des phases d’un procédé SBR avant une mise en oeuvre réelle a été développée grâce à l’utilisation de la modélisation mathématique (utilisation du modèle ASM1). Les valeurs par défaut du modèle ASM1 ne permettent pas toujours de tenir compte de la variabilité de la qualité des eaux usées, notamment dans le cas d’eaux usées particulières (cas d’un mélange d’eaux usées industrielles et domestiques). Afin de tenir de tenir compte de cette variabilité et dans le but de déterminer plus précisément les valeurs des variables du modèle ASM1, une procédure de fractionnement a été appliquée à des échantillons d’eaux usées urbaines, par temps de pluie et par temps sec. Le choix de la méthode d’identification des variables du modèle ASM1 est très important car il conditionne en partie le résultat. Deux méthodes ont été mises en oeuvre : des tests de biodégradation en réacteurs fermés, et des tests de coagulation floculation. L’utilisation des variables définies notamment par les tests de biodégradation a permis de définir un cycle de 12 heures permettant d’allier une bonne qualité de l’eau de sortie à une productivité optimale. La méthodologie décrite permet d’obtenir de très bons taux d’abattement du carbone et de l’azote pour une eau usée urbaine, respectivement supérieurs à 90 % et 80 %.

Mots clés:

• SBR,
• ASM1,
• fractionnement,
• eaux usées,
• optimisation,
• modélisation