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Contrôle digital d'une usine à boues activées à l'aide de modèles déterministes dynamiques.

D'Amours, François (1987). Contrôle digital d'une usine à boues activées à l'aide de modèles déterministes dynamiques. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 263 p.

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Résumé

L'efficacité d'une usine à boues activées peut être améliorée en lui appliquant une stratégie de contrôle adéquate. Cependant, la technologie actuelle, appliquée à l'instrumentation, ne permet pas encore d'obtenir, en temps réel, toutes les variables nécessaires au contrôle du procédé. Le présent travail a pour but d'identifier un modèle mathématique global représentant le plus fidèlement possible le comportement dynamique des usines à boues activées en général. Par la suite, on applique le modèle à l'usine de Norwich (Angleterre) dont les caractéristiques sont tirées de la littérature. Finalement, on examine l'effet d'une stratégie de contrôle sur la performance du procédé. On présente d'abord une revue bibliographique des modèles mathématiques du bassin d'aération et du décanteur secondaire, composantes du procédé étudié. On présente également une revue des stratégies de contrôle digital applicables à un tel procédé. Trois modèles biologiques (structuré mono-substrat, structuré bi-substrats et non-structuré mono-substrat), issus en partie de la littérature, modifiés et adaptés pour nos travaux, sont examinés. Les paramètres, les équations différentielles, les forces et les faiblesses de chacun sont détaillés. Par la suite, on développe une stratégie de contrôle à deux niveaux hiérarchiques. Le niveau supérieur se compose d'un ensemble de règles qualitatives fixant l'état optimal d’opération. Le niveau inférieur est constitué de deux contrôleurs à contre-réaction et sert à maintenir le procédé dans l'état fixé par le contrôleur à règles. Les trois modèles élaborés sont comparés en les soumettant à un même ensemble de conditions d'opération (i.e. régime permanent, affluent sinusoïdal et affluents-chocs). Après analyse, le modèle structuré bi-substrats (881) est retenu comme la meilleure représentation des phénomènes observés pour l'usine- type examiné. Une analyse de sensibilité ultérieure confirme que le modèle peut être appliqué, moyennant quelques ajustements de paramètres, à d'autres usines du même genre. Finalement, on applique la stratégie de contrôle à deux niveaux, au modèle SBI, pour en vérifier la pertinence. Il ressort de l'étude que cette dernière améliore substantiellement le profil de l'oxygène dissous et stabilise le niveau des solides dans le décanteur secondaire.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Couillard, Denis
Mots-clés libres: boues activées; modèles déterministes dynamiques; modèle mathématique; usine; modèles biologiques
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 03 oct. 2013 15:42
Dernière modification: 16 nov. 2015 21:21
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1468

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