Application du modèle ASM1 à l'étude du traitement de l'azote par boues activées

The behaviour of a full scale activated sludge wastewater treatment plant was studied when fed with urban combined sewer influent. Field measurements and simulations with the Activated Sludge Model n°1 (ASM1) were combined. The ASM1 was calibrated at 20°C on a detailed 48-hour dry weather sampling campaign on site. The parameter set was validated on a similar campaign carried out in rain weather one month later. Simulations were then run to study the reaction of the plant facing 24- hour combined influent events, during which it is fed at maximum design flow and with COD and N loads multiplied by a variable coefficient. These simulations showed that the genuine hydraulic shock always caused an increase of the discharged COD load and, in a lower range, of organic N, by a simple flush of soluble organic compounds from the tanks. The readily biodegradable COD brought by rain is treated in real time, while part of the slowly biodegradable COD is stored up in sludge and is removed after dry weather returned. The oxygen demand increase for COD degradation is thus lower than expected, but spreads over several days after the rain event. The oxygen demand increase for nitrification is limited to the duration of the event : as the nitrification capacity is not exceeded, there is no ammonia accumulation in the tanks. The simulations clearly show the influence of the influent COD/N ratio on the total nitrogen removal, as it is a determining factor for assimilation and denitrification. If the overload input is steady, the plant shifts to a new steady state within a day approximately. After the overload stopped, the plant returns to the dry weather steady state within 0.5 to 2 days, depending on the variables and the intensity of the overload. / Le comportement d'une installation de traitement des eaux usées urbaines à pleine échelle soumise à différents évènements pluvieux a été étudié. Mesures de terrain et simulations à l'aide du modèle Activated Sludge Model n°1 (ASM1) ont été combinées. Le modèle ASM1 a été calé à 20°C à partir d'une campagne de mesures de temps sec approfondie de 48 heures sur site. Le jeu de paramètres ainsi obtenu a été validé sur une campagne similaire effectuée en temps de pluie un mois plus tard. Des simulations prédictives ont alors été effectuées dans le but d'étudier la réponse de la station à des évènements pluvieux de 24 h, pendant lesquels elle reçoit son débit maximal nominal et des charges organiques et azotées multipliées par un facteur variable. Ces simulations ont montré que la seule surcharge hydraulique était toujours à l'origine d'un accroissement des charges rejetées en DCO, et dans une moindre mesure en azote organique, par simple effet de chasse de composés inertes solubles stockés dans les bassins. La DCO rapidement biodégradable apportée par la pluie est traitée en temps réel, tandis qu'une partie de la DCO plus lentement biodégradable s'accumule dans la boue et est dégradée lors du retour au temps sec. L'augmentation de la demande en oxygène liée à la dégradation du substrat carboné apporté par la pluie est donc d'amplitude réduite, mais se prolonge au delà de la durée de l'événement pluvieux lui même. L'augmentation de la demande en oxygène liée à la nitrification ne s'exprime que durant la période de surcharge : la capacité de nitrification n'étant pas dépassée, il n'y a pas d'accumulation d'ammoniaque dans le bassin d'aération. Les simulations dégagent nettement l'influence du ratio DCO/N de l'influent sur la charge totale d'azote traitable, car il est déterminant pour l'assimilation et la dénitrification. Si la charge apportée est constante au cours du temps, des conditions stationnaires s'établissent en une journée environ. Le retour aux conditions d'équilibre de temps sec s'effectue en une demi à deux journées après l'arrêt de la surcharge, selon les paramètres et l'intensité de la surcharge.

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