Durée :3 ans
Participants :Porteur de projet : Claire Valentin
Participants permanents du LAGEPP : Valérie Dos Santos Martins, Christian Jallut, Claire Valentin
Partenaires : Universitat Politechnica de Cataluna, Université Catholique de Louvain
29/02/2020 – 31/07/2023
Partenaires : Universitat Politechnica de Cataluna, Université Catholique de Louvain
• Instrument : Pack Ambition International 2020 de la Région Auvergne-Rhône-Alpes
• Budget total : 45 000 euros
Dans ce projet C-StaRRE 4.0, nous nous intéressons aux Stations urbaines de Récupération des Ressources de l’Eau (StaRRE) du futur en les considérant comme des industries de production de matière comme l’eau clarifiée pour l’irrigation, l’azote, le phosphore, le potassium ou de production d’énergie comme le biogaz ou la chaleur. Le pilotage des stations d’épurations (STEP) du futur doit prendre en compte plusieurs étapes, du réseau de transport au traitement des eaux usées et à leur valorisation : le réseau d’égouts (WP1), le réacteur biologique et le clarificateur (WP2) et leurs interactions (WP3).
L’objectif de ce projet est de développer un Système d’Aide à la Décision (SAD) basé sur des modèles dynamiques couplés du réacteur biologique, du clarificateur et du réseau d’égouts. Ce SAD contribuera à un pilotage intégré des nombreuses Stations urbaines de Récupération des Ressources de l’Eau de la région Auvergne-Rhône-Alpes en prenant en compte les variations observées dans le réseau d’assainissement (précipitations, pollution). Un ensemble d’indicateurs (techniques, environnementaux, économiques et énergétiques) sera fourni par cet outil numérique pour permettre de sélectionner des stratégies de pilotage afin de maximiser la récupération de la matière et de l’énergie ainsi que de minimiser les rejets de matières en suspension et de polluants dans l’eau clarifiée (maximiser la qualité environnementale des effluents). De plus, un tel système d’aide à la décision permettra le développement d’installations compactes et efficaces adaptées à l’espace limité de nos villes et il permettra la simulation de différents scénarii pour prédire l’évolution des principaux signaux d’intérêt de la StaRRE.
Masters 2020-2021
Stage Master2 WP1 2020-2021 (6 mois) :Etude d’un réseau d’eaux usées : Model PredictiveControl
Co-encadrants : Valérie Dos Santos Martins, Vicenç Puig
C’est au sein du LAGEPP….”…” Dans le cadre de ce projet l’objectif du stage est d’abord d’appréhender les travaux de recherche sur le contrôle des canaux d’irrigation, les réseaux d’égouts et les stations d’épuration (le contrôle des eaux et boues), implémenter la commande (MPC) partiel pour la gestion optimale des réseaux d’égouts (CSO):
- Minimiser la rugosité de contrôle $(q^{u}), (q^{w})$ c’est à dire avoir une commande souple
- Minimiser le volume du CSO accumulé dans l’environnement
- Déterminer la qualité et le volume d’eau en entrée de la station d’épuration (WWTP)
- Proposer des axes d’amélioration
Pour aboutir aux résultats après l’étude bibliographique, nous avons modélisé le réseau d’égouts avec le simulateur SWMM (Storm Water Management Model). Ensuite, nous avons rentré les données pluviométriques réelles pour observer le comportement de l’eau et la quantité de boue présent dans les différents espaces (les canaux, les noeuds, les sous-bassins et les réservoirs). Enfin, nous avons utilisé Python pour récupérer les données issues de SWMM, puis il a été connecté à Matlab pour appliquer la commande avancée MPC.
Stage Master2 WP2 2020-2021 (6 mois) : Exploitation des données issues d’expérimentations pour la modélisation et la simulation d’un clarificateur de Stations Epuration d’eaux usées
Co-encadrants : Christian Jallut, Claire Valentin, Jean-Marc Choubert (INRAe)
La modélisation dynamique du décanteur secondaire et la simulation numérique de plusieurs scénarios avec le logiciel MATLAB ont été réalisés. Les différents modèles dynamiques proposés pour représenter le comportement de ce système diphasique liquide/solide est constitué de bilans matière, de bilans de quantité de mouvement, d’équations algébriques spécifiques, d’équations constitutives et de conditions aux limites. Les modèles dynamiques ont été développés pour une décantation en colonne batch et une décantation en continu dans un décanteur secondaire de STEP à partir des travaux antérieurs du LAGEPP et d’une étude bibliographique des références principales sur le sujet.
Différents schémas numériques ont été testés. La discrétisation par volumes finis est la plus efficace pour reproduire les phénomènes observés dans ce système hyperbolique (évolution du voile de boue et des concentrations en particules solides dans l’espace et au cours du temps).
Une analyse des données déjà obtenues par expérimentations sur stations réelles et sur colonnes batch pilotes a conduit à estimer les valeurs de certains paramètres sensibles du modèle (les valeurs des autres paramètres viennent de la littérature) et à proposer des scénarios adéquats pour reproduire le comportement du système lors des expérimentations et à proposer des scénarios pertinents pour prédire son comportement lors d’événements extrêmes (pluies abondantes, orages)
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