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Article technique
04. janvier 2018

Stations d'épuration des eaux usées

Procédés d'élimination des Micropolluants dans les STEP

L'article décrit l’état actuel des procédés visant à éliminer les micropolluants des eaux usées communales et présente les développements attendus à l’avenir dans ce domaine. Des aspects importants de ces procédés sont par ailleurs abordés et discutés dans le contexte du choix du procédé.
Pascal Wunderlin, Aline Meier, Julie Grelot, 
Résumé

Dans le cadre du projet «Stratégie Micropoll», différents procédés d’élimination des micropolluants des eaux usées communales ont été testés, l’accent ayant été mis en particulier sur l’ozonation et l’utilisation de charbon actif en poudre (CAP). On a constaté que les deux variantes du procédé étaient économiques, pouvaient bien s’intégrer dans les STEP existantes et éliminaient un large éventail de micropolluants, conformément aux exigences légales. Ce sont désormais des procédés établis et ils n’ont en principe pas changé. Cependant, la mise en œuvre de ces procédés a tendance à être plus compactes et moins onéreuses (par ex. le dosage de CAP au niveau du traitement biologique ou en amont du filtre à sable). Le charbon actif en grains (CAG), dans le filtre fixe dans le filtre à lit fluidisé, est une autre solution technologique en discussion. Il est important que, lors du choix du procédé, les contraintes liées au projet et à l’installation existante soient prises en compte.

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Déscription des procédés

Les micropolluants peuvent être éliminés des eaux usées communales à l’aide d’ozone ou de charbon actif. Ces procédés sont généralement devenus plus compacts et plus économiques au cours de ces dernières années. D’autres procédés sont actuellement testés dans le cadre d’études de longue durée. L'article décrit en détail les procédés suivantes:

Ozonation

L’ozonation (fig. 1) est un procédé établi et efficace. Une étape de traitement biologique complémentaire (p. ex. filtration sur sable) est nécessaire. Dans la mesure où l’ozonation n’est pas adaptée à toutes les eaux usées, il convient d’analyser les eaux usées correspondantes au préalable (avant le choix du procédé).

CAP après le traitement biologique - «procédé Ulm»

Le traitement au CAP placé après le traitement biologique selon le «procédé Ulm» (fig. 2) est un procédé fiable, avec lequel beaucoup d’expériences ont été acquises. Ce procédé a une emprise au sol importante et coûte donc relativement cher en raison de la surface nécessaire pour la décantation. Le retour d’expérience pour des procédés alternatifs compacts, recourant généralement à des systèmes avec décanteurs lamellaires, est encore attendu.

Dosage de CAP avant un filtre Ă  sable

Le dosage de charbon actif en poudre avant un filtre à sable (fig. 3) constitue une bonne alternative au «procédé Ulm» (p. ex. en cas d’espace disponible réduit ou de filtres existants). Ce procédé est en bonne voie pour devenir un procédé standard.

Membranes tertiaires et CAP fin

La séparation du CAP à l’aide de membranes d’ultrafiltration (systèmes immergés ou sous Pression; fig. 4) a été étudiée et est en principe appropriée. Aucune installation à l’échelle industrielle n’a encore été réalisée à ce jour.

Dosage de CAP dans la biologie

Le dosage de CAP dans l’étape biologique (conventionnelle ou membranaire; fig. 5) fonctionne et constitue une bonne alternative au «procédé Ulm», notamment pour les petites et moyennes STEP (p. ex. en cas d’espace disponible restreint). Dans ce cas, un traitement biologique adapté ayant une réserve de capacité suffisante est nécessaire. Comparé aux procédés au CAP placés après le traitement biologique, les coûts d’investissement sont plus faibles. En revanche, les coûts d’exploitation sont plus élevés en raison de la plus forte consommation de CAP.

CAG en lit fluidisé

Les essais pilotes effectués (STEP de Penthaz; STEP de Langmatt, Wildegg) sont prometteurs. Il s’agit d’un procédé interessant  qui semble relativement simple à mettre en œuvre (fig. 6).  

Filtration au CAG

La filtration au CAG (fig. 7) constitue une alternative de plus en plus utilisée, par exemple lorsqu’une recirculation de CAP dans le traitement biologique n’est pas possible et/ou les eaux usées ne conviennent pas à une ozonation. Des filtres à sable existants peuvent être réaffectés. Ce faisant, le dimensionnement est effectué par rapport au temps de contact, selon l’état actuel des connaissances.

Combinaison de procédés

Une combinaison de procédés (fig. 8) consiste à implémenter deux procédés différents, ce qui apporte plus de flexibilité mais génère aussi une plus grande complexité du système. Avec une combinaison de procédés, les exigences légales sont dépassées. Une telle combinaison se révèle surtout intéressante pour les STEP de taille importante.

Autres procédés

Il n’y a dès lors pas lieu de présumer que des procédés autres que l’ozonation et le charbon actif s’établiront prochainement. Généralement, les nouveaux procédés sont techniquement et économiquement moins intéressants que les procédés établis.

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