Gestion intégrée de rejets d’assainissement : applicabilité de la mesure de pollution par spectrophotométrie UV/Visible et des techniques d’identification de système
Institution:
StrasbourgDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Integrated wastewater system management is the most recent strategy developed in order to minimize wastewater discharges impacts on receiving waters. Global, dynamic and complex, this strategy requires to assess the loads of wastewater discharged by the whole system. Within this framework, the thesis has shown the interest of: a) continuous-time measurements of pollutants by UV/Visible spectroscopy ; b) system identification techniques. The first study carried out concerns the real-time measurement of COD and Suspended Solids at the inlet of a wastewater treatment plant. It has been shown that the performance of PLS models used for the measurement of concentrations can be improved by an optimized selection of wavelengths. Moreover, when the dataset used for calibration is small, it is crucial to restrict the use of models within a validity domain. We propose a methodology mainly based on normalized spectra classification and on comparison of calibration data with statutory measurements. Detection of bacteriological peaks of pollution with UV/Visible spectroscopy has also been investigated. Experimental issues made impossible the calibration of statistical models. Finally, system identification techniques have been applied to the rainfall-runoff modelling of an urban catchment. A continuous-time model taking into account infiltration processes and runoff transfer was identified. This method allows to formalize the mathematical problem of parameter estimation in a elegant and successful way. Another benefit is that the model structure does not need to be fixed a priori, while preserving the possibility of an hydrological interpretation of the identified model.
Abstract FR:
Depuis 1964 et la première loi sur l’eau, une attention toujours plus fine est portée à la préservation des milieux aquatiques. La stratégie la plus récente de lutte contre la pollution des milieux récepteurs est l’approche intégrée, consacrée par la directive cadre sur l’eau du 23 octobre 2000. Sa mise en application nécessite l’emploi de techniques d’évaluation des flux de pollutions rejetés dans les milieux récepteurs par l’ensemble du système. Dans ce cadre, la thèse a illustré l'intérêt de la spectrophotométrie UV/Visible et des techniques d’identification de systèmes. La première application concerne la mesure en continu de DCO et MES par spectrophotométrie UV/Visible en entrée de station de traitement des eaux usées. Il a été montré que les performances des modèles statistiques Partial Least Squares (PLS) utilisés pour la mesure des concentrations pouvaient être améliorées par une sélection optimisée des longueurs d’onde. Une démarche d’établissement de domaine de validité des modèles a également été proposée. La détection de pics de pollution bactériologique par spectrophotométrie UV/Visible a ensuite été explorée. Des problèmes expérimentaux ont rendu impossible l’utilisation de méthodes d’analyse multivariables. Enfin, des techniques d’identification de modèle à temps continu ont été appliquées dans le cadre d’une modélisation pluie-débit en contexte urbain. Elles permettent de formaliser le problème mathématique d’estimation paramétrique d’une manière performante et présentent également l’avantage de ne pas fixer a priori la structure mathématique du modèle à identifier, tout en conservant la possibilité d’une interprétation hydrologique.