Abattement de micropolluants: Quatrième étape de traitement avec filtre à sable HUBER CONTIFLOW®

Figure 1 : Principe de fonctionnement du filtre à sable CONTIFLOW® HUBER

On retrouve de plus en plus fréquemment des résidus de médicaments dans les cours d'eau et sols allemands. Grâce à de meilleures méthodes d’analyse, un grand nombre de médicaments peut désormais être détecté dans les eaux de surface et en partie aussi dans les nappes phréatiques, à des concentrations allant du nanogramme au microgramme par litre. En raison de ces concentrations très faibles, ces substances sont également appelées micropolluants et éléments-traces.

Les effets de ces résidus de médicaments, produits chimiques, hormones et pesticides sur les écosystèmes dans nos cours d'eau et donc sur la faune et la flore n’ont pas encore été suffisamment analysés. On sait toutefois que certains de ces résidus peuvent potentiellement être très nocifs pour l’environnement. Le Diclofénac, un antalgique très répandu, peut par exemple, causer des lésions rénales chez les poissons. Cette substance se trouve désormais dans un nombre important de nos cours d'eau.

Les stations d’épuration municipales sont considérées comme le principal vecteur d’introduction de micropolluants, en plus des sources diffuses et des fuites diverses. En règle générale, les éléments-traces contenus dans les eaux usées urbaines sont difficilement biodégradables et ne sont pas suffisamment éliminés par le traitement classique des eaux usées. Pour abattre un éventail très large de substances, l’ajout d’une étape de traitement supplémentaire est indispensable selon le niveau actuel des connaissances.

C’est pourquoi des procédés de traitement quaternaires (quatrième étape) des micropolluants ont été récemment mis au point, en se basant par exemple sur des procédés d’ozonation et de traitement au charbon actif.

Principe de fonctionnement du filtre à sable HUBER CONTIFLOW®

Le filtre HUBER CONTIFLOW® est un filtre contenant jusqu’à 2 m de sable à courant ascendant. Il est très efficace, car aucune phase d’arrêt de la filtration n’est nécessaire pour les phases de rétro-lavage du sable.

L’eau à filtrer traverse le lit de sable de bas en haut et les matières en suspension sont retenues dans la couche de sable. L’eau filtrée s’écoule par lame déversante dans la partie supérieure du filtre. Le sable chargé de particules s’écoule lentement vers  le fond de la cuve avant d’être aspiré vers le haut par un air-lift vers une chambre de lavage. C’est là que les matières en suspension sont séparées du sable et entrainées hors du filtre par une petite partie du débit entrant, appelé eau de lavage. Le sable nettoyé retombe ensuite sur le lit de sable, ce qui permet une recirculation permanente du sable.

Figure 2 : Technique de fonctionnement actuelle du quatrième niveau de nettoyage au charbon actif en poudre

Abattement de micropolluants avec du charbon actif et le filtre à sable HUBER CONTIFLOW®

Les procédés de traitement utilisant du charbon actif sont le plus fréquemment installés en aval du traitement biologique. On distingue l’utilisation de charbon actif en poudre (PAC) de celle avec du charbon actif en grains (CAG).

Charbon actif en poudre (PAC):

Dans la plupart des stations d’épuration, l’ajout d’un traitement « quaternaire » au charbon actif en poudre est réalisé après les clarificateurs ; il est composé d’un réacteur de contact, d’un bassin de sédimentation et d’un filtre à sable en aval. Le charbon actif en poudre est mis en contact avec les eaux à traiter dans le réacteur de contact. Les micropolluants se collent à la grande surface (intérieure) du charbon actif en poudre après un temps nécessaire à l’’adsorption, avant de se décanter dans le bassin de sédimentation. Une petite partie du charbon actif en poudre ne sédimente pas après la durée prescrite. Une filtration après la sédimentation est donc obligatoire. Lors de l’utilisation de charbon actif en poudre, notez que, quelle que soit la quantité de charbon actif en poudre à l’entrée, une séparation rigoureuse du charbon actif pollué doit pouvoir être garantie avec la filtration.

Le filtre à sable CONTIFLOW® HUBER peut assurer une iablefiltration  du charbon actif en poudre résiduel et une eau filtrée quasi exempte de particules solides. Il est possible de respecter et de garantir une eau filtrée ≤ 1 NTU et contenant ≤ 5 mg/l de MES.

Charbon actif en grains (CAG):

À la place du sable, le filtre à sable CONTIFLOW® HUBER peut également être rempli de charbon actif en grains et être utilisé comme filtre CAG. La technique de fonctionnement de la machine reste la même et la rétention de MES est également garantie. Contrairement au charbon actif en poudre, celui en grains peut être régénéré, ce qui permet de réduire les frais dus à l’approvisionnement en charbon actif.

Oxydation des micropolluants par ozonation et filtre à sable HUBER CONTIFLOW® en aval

Les molécules attaquées par l’ozone ne sont généralement pas minéralisées et se transforment en sous-produits d’oxydation. Lors de l’ozonation, c’est notamment le carbone difficilement biodégradable qui s’oxyde et qui est évacué sous forme de microorganismes pouvant être retirés des eaux usées dans un système biologique en aval. En tenant compte du fait que les sous-produits d’oxydation ont des effets toxiques  sur les êtres vivants de nos cours d'eau, il est recommandé de réaliser un traitement biologique aval avant rejet dans les cours d'eau.

Un filtre à sable peut être considéré comme réacteur biologique grâce au biofilmqui se forme sur le grain de sable. Les microorganismes de ce biofilm permettent au filtre à sable d’éliminer de manière Biologique les sous-produits de l’oxydation.

De cette manière, il est possible de s’appuyer sur la technique éprouvée du filtre à sable CONTIFLOW® HUBER pour éliminer les micropolluants avec le charbon actif en grains à la place du sable, en association avec l’ozonation. Si l’on prend en compte le fait que l’ozonation et le charbon actif éliminent les éléments-traces de manière sélective dans les eaux usées, ce procédé permet un abattement très efficace des micropolluants dans les EU.

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