Optimal control of physical backwash strategy - towards the enhancement of membrane filtration process performance

Autor: Nihel Ben Amar, Jérôme Harmand, Nesrine Kalboussi, Fatma Ellouze, Térence Bayen, Alain Rapaport
Přispěvatelé: Université Tunis El Manar (UTM), Institut National des Sciences Appliquées et de Technologie [Tunis] (INSAT), Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement [Narbonne] (LBE), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Mathématiques, Informatique et STatistique pour l'Environnement et l'Agronomie (MISTEA), Institut Montpelliérain Alexander Grothendieck (IMAG), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Modélisation Mathématique et Numérique dans les Sciences de l'Ingénieur (LAMSIN), Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tarbes (ENIT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, EuroMed 3+3 'TRESAURE', Université Tunis El Manar ( UTM ), Institut National des Sciences Appliquées et de Technologie [Tunis] ( INSAT ), Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement [Narbonne] ( LBE ), Institut national de la recherche agronomique [Montpellier] ( INRA Montpellier ) -Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier ( Montpellier SupAgro ), Mathématiques, Informatique et STatistique pour l'Environnement et l'Agronomie ( MISTEA ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier ( Montpellier SupAgro ), Institut Montpelliérain Alexander Grothendieck ( IMAG ), Université de Montpellier ( UM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Modélisation Mathématique et Numérique dans les Sciences de l'Ingénieur ( LAMSIN ), ENIT, Université de Tunis El Manar (UTM), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Laboratoire de Modélisation Mathématique et Numérique dans les Sciences de l'Ingénieur [Tunis] (LR-LAMSIN-ENIT), Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tunis (ENIT), Université de Tunis El Manar (UTM)-Université de Tunis El Manar (UTM)
Rok vydání: 2018
Předmět:
[ MATH.MATH-OC ] Mathematics [math]/Optimization and Control [math.OC]
Engineering
[SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology
Microfiltration
Ultrafiltration
02 engineering and technology
010501 environmental sciences
calcul de performance
01 natural sciences
Biochemistry
Transmembrane pressure
contrôle optimal
General Materials Science
Specific model
[SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering
[SPI.FLUID]Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment
membrane de filtration
Physical backwash strategy
021001 nanoscience & nanotechnology
6. Clean water
Membrane
Process Engineering
[MATH.MATH-OC]Mathematics [math]/Optimization and Control [math.OC]
0210 nano-technology
Filtration and Separation
Biotechnologies
[ SDE.IE ] Environmental Sciences/Environmental Engineering
Water production
[ SPI.FLUID ] Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment
Robustness (computer science)
Control theory
Optimization and Control
[SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering
Optimisation et contrôle
microbiologie
Physical and Theoretical Chemistry
Génie des procédés
0105 earth and related environmental sciences
business.industry
[ SDV.BIO ] Life Sciences [q-bio]/Biotechnology
Milieux fluides et réactifs
[ SPI.GPROC ] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering
Control engineering
Optimal control
Reactive fluid environment
Optimal control Net water production optimization
mathématiques appliquées
business
Zdroj: Journal of Membrane Science
Journal of Membrane Science, Elsevier, 2018, 545, pp.38-48. ⟨10.1016/j.memsci.2017.09.053⟩
Journal of Membrane Science, Elsevier, 2018, 545, pp.38-48. 〈http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738817319166?via%3Dihub〉. 〈10.1016/j.memsci.2017.09.053〉
Journal of Membrane Science (545), 38-48. (2018)
ISSN: 0376-7388
DOI: 10.1016/j.memsci.2017.09.053
Popis: International audience; In this work, we show how optimal control theory can be used to optimize membrane filtration processes. The objective is to determine the optimal switching between filtration and backwash sequences in order to maximize the net water production per membrane area of microfiltration or ultrafiltration systems over a given period of time. The optimal solutions, whether the backwash flux is constant or variable, have been derived for a membrane filtration process operating at constant transmembrane pressure using a class of filtration models defined only by their qualitative behaviors. The optimal solution is applied in a simulation case study by considering a specific model validated on data recovered from the literature. The robustness of the approach has been evaluated for different disturbances.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: