Questions relatives au choix du procédé

Jusqu’à présent, deux procédés se sont imposés pour éliminer les composés traces dans les stations d’épuration communales: l’utilisation de l’ozonation et du charbon actif. Un des deux procédés est-il prescrit ou préconisé en Suisse?

Non, aucun des deux procédés n’est préconisé ou prescrit, l’objectif étant de déterminer et de mettre en œuvre la meilleure solution possible pour la STEP concernée. Pour ce faire, différents aspects doivent être pris en compte, tels que l’espace disponible, les infrastructures existantes, les procédés de traitement biologique en amont et leur capacité, etc. Une autre contrainte importante, notamment pour le traitement par ozonation, est la composition des eaux usées (voir aussi questions sur l'ozone et les vérifications). Il convient donc de vérifier suffisamment tôt (lors du choix du procédé) si les eaux usées se prêtent à une ozonation.

Les techniques de traitement se développent continuellement: est-il pertinent de réaliser d’ores et déjà une étape MP ou faut-il s’attendre à ce que les procédés évoluent encore beaucoup au cours des prochaines années?

L’article «Élimination des micropolluants dans les STEP: Etat actuel des procédés et évolutions futures» (Aqua & Gas, janvier 2018) présente les changements apportés aux procédés d’élimination des micropolluants dans les eaux communales au cours des dernières années, l’état actuel des connaissances et les futures évolutions dans ce domaine.

Les deux variantes de procédés (ozonation et charbon actif en poudre) sont désormais bien établies. On part du principe que les procédés ont tendance à devenir plus compacts et plus économiques avec le temps (p. ex. dosage de CAP dans l’étape de traitement biologique ou avant le filtre à sable). L’utilisation de charbon actif en grains (CAG) dans le filtre statique ou dans le lit fluidisé constitue également d’autres alternatives de procédés. Le développement d’un procédé radicalement nouveau est actuellement plutôt invraisemblable.

Quels procédés sont déjà prêts pour la mise en œuvre?

L’ozonation et le "procédé Ulm" sont aujourd’hui des procédés standard. Le dosage de CAP avant le filtre à sable ou dans la biologie est sur le point de devenir un procédé standard. D’autres expériences sont nécessaires dans le cas des combinaisons de procédés ainsi que des procédés CAG dans le lit fluidisé et la filtration CAG (cf. article «Élimination des micropolluants dans les STEP: état actuel des procédés et évolutions futures», Aqua&Gas, janvier 2018).

Faut-il procéder à des vérifications lors du choix du procédé?

Dans le cadre de l’étude préalable, si une ozonation est envisagée, il est important de vérifier si les eaux usées concernées conviennent à un traitement par ozonation. En principe, le traitement par ozonation a de nombreux effets positifs: élimination des composés traces, diminution des impacts négatifs des eaux usées sur la vie aquatique ainsi que désinfection et décoloration des eaux usées. Mais si les eaux usées sont inappropriées, des produits de transformation (= sous-produits d’oxydation) toxiques et stables  peuvent se former. C’est notamment le cas des STEP dans lesquelles sont déversées des eaux usées industrielles problématiques (contenant p. ex. des charges de bromure élevées; cf. article). Mais cela n’est pas le cas dans les STEP possédant un bassin versant à caractère principalement communal.

La recommandation VSA «Vérifications relatives à l’adéquation du processus d’ozonation» décrit comment ces clarifications doivent être effectuées et comment les résultats doivent être interprétés. Ces vérifications font partie des coûts imputables et sont indemnisées à 75%.

Une liste des laboratoires pouvant effectuer ces vérifications peut être fournie sur demande.

Du point de vue des exigences légales, aussi bien le procédé par ozonation que le CAP/CAG peuvent atteindre le taux d’élimination de 80% requis. Est-il justifié de préconiser de manière générale un procédé au CAP si l’on met l’accent sur la protection de l’eau potable?

Lorsque l’on choisit un procédé approprié, l’aspect de la protection efficace des eaux doit être pris en considération, parallèlement à d’autres aspects tels que la rentabilité, l’état de la technique et la planification adéquate. Les effets pouvant être générés sur d’autres secteurs de la gestion de l’eau (p. ex. l’eau potable) doivent être vérifiés.

Quand une combinaison de procédés est-elle appropriée ? Quand doit-elle être considérée comme plutôt critique? Quels sont les avantages et les inconvénients?

Une combinaison de procédés (ozonation combinée au charbon actif) est réalisable du point de vue technique, mais nécessite une plus grande flexibilité. Une combinaison de procédés est surtout rentable pour les STEP de grande taille. Il convient de noter qu’il est nécessaire de vérifier que les eaux usées concernées se prêtent bien à l’ozonation même dans le cas d’une combinaison de procédés (cf. article "Élimination des micropolluants dans les STEP: état actuel des procédés et évolutions futures", Aqua&Gas janvier 2018).

Le dosage direct de CAP dans la biologie convient-il également aux installations à lit fluidisé?

Des essais pilotes sur le dosage de CAP dans des systèmes à biofilm sont actuellement en cours (état: 2017). Nous supposons toutefois que les systèmes à lit fixe tout comme les systèmes à lit fluidisé ne conviennent que partiellement. L’ajout de CAP dans des systèmes à lit fluidisé hybride ainsi que dans des systèmes à biomasse en granulés peut toutefois fonctionner (cf. «Élimination des micropolluants dans les STEP: état actuel des procédés et évolutions futures», article Aqua&Gas janvier 2018).

Quels effets le dosage de CAP a-t-il sur l’épuration existante des eaux usées et la digestion?

Dans le cas d’un procédé au CAP en aval (p. ex. «procédé Ulm» ou dosage de CAP avant le filtre à sable), il convient de prévoir une capacité suffisante dans la biologie pour la recirculation du CAP, afin de ne pas affecter la nitrification. Dans le cas d’un dosage direct dans la biologie, la capacité disponible dans la biologie doit être encore plus importante, car une plus grande quantité de CAP est généralement dosée.

Avec les trois procédés, il faut également prévoir une capacité suffisante au niveau de la digestion, car le CAP est acheminé avec les boues d’épuration vers la digestion. Dans le cas d’étapes au CAP, la recommandation VSA «Définition et standardisation d’indicateurs pour les procédés d’élimination des composés traces organiques dans les STEP» prend comme hypothèse une production de boue supplémentaire correspondant à 1,5 fois la quantité de CAP dosée; cela inclut le COD adsorbé ainsi que la boue précipitée.

Des matériaux résistant à l’abrasion doivent être utilisés afin d’éviter l’abrasion mécanique d’appareils par le charbon actif.

Le CAP ou le CAG modifient-ils la composition des gaz d’épuration?

Un essai pilote réalisé à l’échelle semi-industrielle par le Centre de Compétences sur les composés traces du Bade-Wurtemberg (KomS) a montré que le charbon actif en poudre n’a en principe aucun impact négatif sur le processus de digestion. Lors de l’utilisation de CAP dans une station d’épuration, la production de gaz est la même qu’avant l’optimisation de la station d’épuration, la quantité de méthane dans le gaz de digestion étant toutefois légèrement plus élevée en cas d’utilisation de CAP (env. 1,5 point de pourcentage) (cf. fiche d’information «CAP dans le traitement des boues»). L’utilisation de CAG n’a pas d’influence sur le traitement des boues, car le CAG n’est pas réintroduit dans la biologie et n’est donc pas extrait avec la boue (le CAG est régénéré de manière externe).

Des essais visant à optimiser l’ajout d’ozone à l’aide d’une technique de régulation et d’analyse appropriée ont-ils déjà été réalisés?

A la STEP de Neugut, l’optimisation de l’ozonation a déjà bien progressé. Une stratégie de régulation innovante de l’ozonation (BEAR) à l’aide de sondes UV permet une exploitation stable et optimisée. Ce système de pilotage et de régulation est décrit en détail dans l’article A&G.

La réduction de la consommation d’ozone pour une élimination constante de MP (concept LOD) est décrite dans cet article A&G. Le procédé d’apport via un dispositif multichambres réduit la consommation d’ozone de 20%.

Quels sont les coûts d’exploitation en cas d’élimination des MP avec le "procédé Ulm" par rapport au dosage direct dans la biologie? A-t-on des indications fournies par des installations de référence?

Selon l’état actuel des connaissances, nous estimons que les coûts d’exploitation d’un dosage direct au CAP dans la biologie sont env. 25 à 50% plus élevés que les coûts d’exploitation d’un "procédé Ulm". Ces coûts d’exploitation plus élevés pour le dosage direct s’expliquent principalement par une consommation plus élevée de charbon actif. Pour le dosage direct, il n’existe jusqu’à présence aucune installation de référence ayant mis en œuvre le procédé à l’échelle industrielle.

xeiro ag