En 2013, le SIAAP (Syndicat Interdépartemental pour l’Assainissement de l’Agglomération Parisienne) a lancé un programme pour moderniser la station Seine aval (SAV), la plus grande station d’épuration d’Europe. Ce programme de modernisation, qui est prévu d’être finalisé en 2022, vise à adapter la station à l’urbanisation de la région parisienne et aux exigences règlementaires. Après la modernisation, le traitement des eaux usées de la station sera réalisé par deux filières en parallèle : la filière biofiltration et la filière bioréacteurs à membrane (BRM). La configuration du traitement après la modernisation de la station sera complexe, et fournit plusieurs leviers et choix d’exploitation locaux et globaux pour réaliser les traitements des eaux usées. Pour évaluer les impacts économiques et environnementaux des choix d’exploitation et identifier les meilleurs choix en fonction des besoins de traitement, les outils de support, comme, par exemple, les modèles simulant le fonctionnement des procédés de traitement sont demandés.
Cette thèse présente le travail de modélisation du fonctionnement de la filière biofiltration de la station Seine aval après sa modernisation en 2022. La filière modélisée est composée d’un procédé de décantation primaire, de trois étages de biofiltration et d’un procédé de clarification tertiaire. Considérant l’état d’avancement des travaux de refonte, une stratégie de modélisation de la filière biofiltration est d’abord proposée. Cette stratégie définit l’ordre de modélisation des procédés individuels de la filière et les règles de commandes à intégrer dans le modèle filière. Ensuite, les modèles SimBio et SimDec, qui simulent respectivement le fonctionnement de la biofiltration et de la décantation lamellaire physico-chimique sont modifiés et améliorés afin de construire les modèles de procédés individuels pour chaque étape de traitement de la filière biofiltration. Ces modèles de procédés individuels sont calibrés et validés avec les données issues des stations du SIAAP. Après la calibration-validation, les modèles sont assemblés afin de construire le modèle de la filière biofiltration. Les règles de commandes et les évaluations des coûts et des impacts environnementaux de traitement sont intégrées dans le modèle filière. Enfin, pour évaluer le potentiel d’application du modèle filière comme un outil d’optimisation, des scénarios d’exploitation sont testés et analysés.
Selon les résultats obtenus, la performance de chaque étape de traitement modélisée peut être bien prédite par les modèles de procédés individuels. Le modèle de la filière biofiltration construit est capable d’indiquer les avantages et les inconvénients des scénarios d’exploitation et d’aider à identifier le choix d’exploitation optimum. Il a donc le potentiel d’être utilisé comme un outil pour aider à optimiser la filière de biofiltration de la station Seine aval.
