Vers le développement de l Intelligence Artificielle au SIAAP

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1 Vers le développement de l Intelligence Artificielle au SIAAP Programme MOCOPÉE Olivier ROUSSELOT - SIAAP Directeur Développement et Prospective Aquacity 15 juin 2016 Smart Water Network

2 Intelligence Artificielle au SIAAP 1. Présentation du SIAAP 2. Le projet Intelligence Artificielle 3. Les Briques élémentaires du projet 4. Le Programme MOCOPÉE

3 Présentation du SIAAP Yvelines Val d'oise Hauts de Seine Essonne PARIS Seine-Saint-Denis Val de Marne Le SIAAP : syndicat interdépartemental 4 départements (75, 92, 93, 94) Un CA de 33 conseillers généraux 124 communes 6.6 M habitants Les limites étendues du SIAAP Seine et Marne 162 communes 2.3 M habitants Un réseau unitaire au centre Un réseau séparatif à la périphérie Aquacity 2016 SIAAP : transport/épuration 286 communes 8,9 M habitants collectés 400 industriels 1800 km 2

4 Un système d assainissement global Télégestion hydraulique Prévisions météo Opérateurs 24/24 7/7 Aquacity 2016

5 Pourquoi l intelligence artificielle? Un système d assainissement vaste, complexe, réactif Outils industriels d épuration, performants, mais exigeants Une évolution du contexte réglementaire : Performances STEP (DERU) -> objectifs qualité milieu (DCE) La transition énergétique / coûts d exploitation / empreinte C Anticiper les effets du changement climatique : des débits d étiage plus faibles des précipitations plus intenses Développer un système de gestion intégrée du système d assainissement

6 Projet I.A. : une approche intégrée Définition consignes du système assainissement, en temps réel, Selon qualité de Seine observée et prédite, Prenant en compte : routage ERU / performances STEPs / optimisation financière Système assainissement Réseau de collecte des eaux usées Entrée 6x STEP Rejet Amont Aval

7 Projet I.A. sous l angle technique Définition consignes du système assainissement, en temps réel, Selon qualité de Seine observée et prédite, Prenant en compte : routage ERU / performances STEP / optimisation financière Approche intégrée Système assainissement Entrée Réseau de collecte des eaux usées Maîtrise STEPs Métrologie adaptée Modèles aide décision Rejet STEPs Mesure en continu qualité Prédiction MAGES - Qualité Amont Aval Mesure en continu C/N/P + Evaluation temps réel qualité milieu Simulation en temps réel Anticiper consignes / Evaluer scénarios

8 Projet I.A. : briques élémentaires Réseau assainissement Stations épuration Rivière Filière 1 amont entrée sortie Rejet au milieu naturel Filière 2 Réseaux de collecte des eaux usées aval

9 Briques : Milieu Réseau assainissement Stations épuration Rivière Filière 1 amont 1a Mesures amont entrée sortie Rejet au milieu naturel Réseaux de collecte des eaux usées Filière 2 1c Consignes de sortie PROSE Modèle Rivière Prédiction aval (12h) 1b aval

10 Briques : Milieu Réseau assainissement Stations épuration Rivière Filière 1 amont 1a Mesures amont entrée sortie Rejet au milieu naturel Réseaux de collecte des eaux usées Filière 2 Consignes de sortie Construction / développement des outils métrologiques et mathématiques «rivières» 1c PROSE Modèle Rivière Simulation NH 4+ Andrésy Andrésy Bougival Paris Prédiction aval (12h) 1b Suresnes Oxygène / ph / Conductivité / T C COT / COD / NTU / NH 4+ / PO 4 3- / Chloro a

11 Briques : Réseaux Réseau assainissement Stations épuration Rivière 2a Mesures réseaux MAGES Modèle Réseaux 2b Prédiction entrée (6h) entrée Filière 1 sortie amont 1a Rejet au milieu naturel Mesures amont Réseaux de collecte des eaux usées Filière 2 1c Consignes de sortie PROSE Modèle Rivière Prédiction aval (12h) 1b aval

12 Briques : Réseaux Réseau assainissement Stations épuration Rivière 2a Mesures réseaux MAGES Modèle Réseaux 2b Prédiction entrée (6h) entrée Filière 1 sortie amont 1a Rejet au milieu naturel Mesures amont Réseaux de collecte des eaux usées Filière 2 1c Consignes de sortie PROSE Construction / développement des outils métrologiques et mathématiques «réseau assainissement» Modèle Rivière Sites mesure «qualité» Station de mesure de Clichy Hauts de Seine Modèle d Aide à la Gestion des Effluents La Frette La Briche Prédiction aval (12h) 1b St Cloud Clichy Paris Conductivité / NTU / COD / NH 4 + aval

13 Briques : STEP Réseau assainissement Stations épuration Rivière 2a Mesures réseaux MAGES Modèle Réseaux 2b Prédiction entrée (6h) entrée Filière 1 sortie amont 1a Rejet au milieu naturel Mesures amont Réseaux de collecte des eaux usées 3 Filière 2 Modèle STEP filières STEP 1c Consignes de pilotage des filières Consignes de sortie Prédiction aval (12h) PROSE Modèle Rivière 1b DDP - Direction Développement et Prospective aval

14 Programme de recherche : MOCOPÉE MOdélisation, Contrôle, Optimisation des Procédés d Epuration des Eaux Aquacity

15 Programme de recherche : MOCOPÉE Un consortium pluridisciplinaire partageant la culture de la recherche appliquée Organismes universitaires Programme scientifique quadriennal (Phase I : ) Centres de recherche appliquée Prototypes technologiques Appel à projets 2015 Partenaires industriels ALIEN- SAS

16 MOCOPÉE : Les Enjeux Forte évolution du contexte technique, réglementaire et économique Intégration de procédés performants mais exigeants Application DCE maintien de résiduels C/N/P minimes Limitation des coûts d exploitation maîtrise énergie / réactifs Biofiltre (Biostyr ) Décanteur physico-chimique lamellaire (Actiflo )

17 MOCOPÉE : Les Enjeux Forte évolution du contexte technique, réglementaire et économique Intégration de procédés performants mais exigeants Application DCE maintien de résiduels C/N/P minimes Limitation des coûts d exploitation maîtrise énergie / réactifs DCE - Limites du bon état écologique Nutriments azotés et phosphorés Limite Bon Etat Phosphore total (mg P / L) 0,2 PO 3-4 (mg PO 3-4 / L) 0,5 NH + 4 (mg NH + 4 / L) 0,5 NO - 2 (mg NO - 2 / L) 0,3 NO (mg NO 3 / L) 50

18 Tonnes / an MOCOPÉE : Les Enjeux Forte évolution du contexte technique, réglementaire et économique Intégration de procédés performants mais exigeants Application DCE maintien de résiduels C/N/P minimes Limitation des coûts d exploitation maîtrise énergie / réactifs Réactifs utilisés à l échelle du SIAAP (tonnes/an) Année 2015 Source : DAM k k k k 343 k k k Coagulant Polymères Soude Ferreux Méthanol Nutriox Total

19 Consommations (GWh) Coûts (M ) MOCOPÉE : Les Enjeux Forte évolution du contexte technique, réglementaire et économique Intégration de procédés performants mais exigeants Application DCE maintien de résiduels C/N/P minimes Limitation des coûts d exploitation maîtrise énergie / réactifs Consommation électrique à l échelle du SIAAP

20 MOCOPÉE : Axes 2 et 3 Axe 2. Modélisation des procédés d épuration des eaux Construire des modèles opérationnels Construire des modèles calibrés et validés à l échelle industrielle Axe 3. Contrôle-commande des procédés Revisiter nos pratiques Repenser notre régulation des injections de réactifs ou de l aération, en s appuyant sur les développements métrologiques et les modèles construits dans le programme Utiliser ces prototypes industriels pour Aider à la décision pour gérer les périodes critiques (modification conditions de fonctionnement / indisponibilité d une partie du process, etc.) Biofiltres Optimisation des procédés Tests des modes d exploitation Tests de lois de commandes Décanteurs physico-chimiques Incinérateur

21 MOCOPÉE : Axes 2 et 3 Traitements modélisés Traitement biologique par biofiltration Traitement biologique par bioréacteur à membranes Décantation physico-chimique (lestée ou non) Revisiter nos pratiques en terme de régulation ALIEN Traitement Biologique Régulation du méthanol en post-dénitrification et aération en nitrification Traitement physico-chimique : régulation des coagulants

22 Conclusions ce qu il reste à faire Aujourd hui, consolider ces modèles, généraliser leur utilisation pour : Aider aux décisions des exploitations, des services process Mener des études d optimisation des systèmes de traitement Augmentation de la maîtrise des procédés (maîtrise des résiduels) Limitation de la consommation en fluide (énergie / réactifs) Station SAV (Achères) Unité de nitrification / dénitrification Station SAV (Achères) Actiflo Demain, construire des chaînes de modélisation complètes Modèles filières (eau / boue) Couplage modèles RA-STEP-Rivières Intégration des modèles dans les centres de supervision des usines PC SAPHYR - Systèmes d Aide au Pilotage Hydraulique des Réseaux du Siaap Capitaliser, le fruit des travaux R et D, dans le projet IA

23 Merci de votre attention Olivier ROUSSELOT - SIAAP Directeur Développement et Prospective Aquacity 15 juin 2016 Smart Water Network