Traitement des micropolluants: aspects technique

Mise en œuvre des filières de traitement des micropolluants Didier Rubin

Les filières de traitement

• Filières principales en eaux usées communales • Ozonation • Charbon actif: • Réacteur contact – décantation (classique ou lamellaire) – filtration (filtres à sable, mécanique ou ultrafiltration) • Dosage direct de CAP dans la biologie • Dosage direct de CAP en amont ou sur des filtres à sable • Dosage en amont de membranes d’ultrafiltration • Procédés propriétaires: ActifloCarb (CAP) Carboplus (CAP ou micro-grain) Pulsagreen • Filtres à charbon actif en grain OTV- Veolia Stéreau Degrémont • Combinaisons possibles • AOP: procédés d’oxydation avancés (peroxyde d’hydrogène, Fenton, etc…) (filières plus marginale – applications principalement industrielles) 27 mars 2014 2

Concept filière ozonation

• Filière ozonation Préparation du gaz Micropolluants: aspects techniques Génération d’ozone Diffusion – mise en contact 27 mars 2014 Destructeur d’ozone 3

Ozone: production à partir d’oxygène

• Source d’oxygène • Air sec • Oxygène liquide (Lox) • PSA • Air • Conditionnement nécessaire (air sec, sous pression) • Installation intérieure • Taille dimensionnement de l’ozoneur • Alternative si livraison oxygène difficile Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 O 3 4

Ozone: production à partir d’oxygène

• Oxygène liquide (Lox) • Stockage en citerne • Livraison maximale environ 20’000 l • Citerne → 50’000 l • Installation extérieure possible • Distance de sécurité • Comburant → pas de combustible dans un rayon de 10m (y compris asphalte, graisse, etc…) Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 5

Ozone: production

• PSA (pressure swing adsorption) • production sur place d’oxygène • Caractéristique • Procédé adapté au grande installation • Bruyant Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 6

Ozone: production d’ozone

• Ozoneur Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 7

Ozone: production d’ozone

Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 8

Ozone: Conception des réacteurs

• Dimensionnement • Temps de contact ~20 min à Q TS pte • Besoins O 3 = f(COD, NO 2 ) • Conceptions • Injection O 3 à contre-courant • Flux piston • Zone confinée • Entrée / sortie type siphons • Destruction ozone résiduelle Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 9

Ozone: Diffusion

• Diffusions • Disque poreux céramique • Diffuseur radial • Possible mais pas nécessaire en EU Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 10

Ozone: régulation

• Dosage proportionnel au débit d’eau traité • Dosage proportionnel à la charge COD • Asservissement de la concentration d’O 3 dans le réacteur sur la base de la valeur résiduelle à maintenir • Asservissement de la concentration d’O 3 sur la différence d’absorption d’UV 254 entre l’eau entrant et sortant du réacteur • Asservissement de la concentration d’O3 sur la base du potentiel Redox présent dans le réacteur Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 O 3 COD O 3 O3 O 3 UV 254 O 3 Δ UV 254 O 3 redox 11

Ozone: destruction de l’ozone résiduelle

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Ozone: Sous produits issus de l’ozonation

• Un traitement biologiquement actif (par exemple un filtre à sable) est recommandé après l’ozonation pour faciliter la dégradation biologique des composés partiellement oxydés et réduire les risques engendrés par les sous-produits de réaction. (Traitement des micropolluants dans les eaux usées – Rapport final sur les essais pilote à la STEP de Vidy – janvier 2011) Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 13

Concept filière charbon actif

• Filière charbon actif en poudre (CAP) Stockage Dosage Micropolluants: aspects techniques Réacteur contact 27 mars 2014 Séparation Élimination 14

CAP: stockage

• Aspects sécurité • Zone EX: • Remplissage • Silo • Filtre à air sortie • Source d’ignition possible • Équipement conforme EX 21 avec certificat de conformité global • Point chaud • Détection infrarouge – non applicable • Détection combustion au CO • Extinction au N 2 ou CO 2 (pas d’eau) Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 15

CAP: Stockage

• Stockage • Densité – tassement / humidité • Silos en surpression – air sec (point de rosé) – fluidisation • Soutirage silos – formation de ponts • Vibreurs mécaniques • Fluidisation par air Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 16

CAP: Dosage

• Dosage • Volumique  investissements plus économique  précision dosage plus faible (densité) → coûts exploitation plus élevé • Massique  Balance avec compensation du poids par ressorts (tarage mécanique)  Précision atteignable +/- 0.7% Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 17

CAP: mise en solution - dosage

• Confiner • Boucle de dosage – solution mère • Attention au pH • Attention concentration – arrêt pompage Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 18

CAP: réacteurs contact – coagulation - floculation

• Dimensionnement • Âge de boues (charbon): 4 jours • Concentration: 3 g/l • Coagulation: • Floculation 2 minutes 10 minutes • Conceptions • Agitation du réacteur de contact • Zone de coagulation / floculation ajustable (+) Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 19

CAP: Séparation - extraction

• Décantation classique • Valeur cible vitesse ascensionnelle : 0.8 m/h à Q TP pte • Décantation lamellaire • Valeur cible vitesse ascensionnelle : 4 m/h à Q TP pte • Filtration membranaire • (CAP direct sur membrane) • Essais pilotes STEP Vidy • Filtration mécanique • Filtres à sable ou filtre mécanique • Recirculation dans la biologie type boues activées et extraction avec les boues en excès • Elimination • incinération avec les boues • Régénération possible pour le CAG ou micro-grain 27 mars 2014 20

Procédé propriétaire – Pulsagreen (Degrémont)

• Principe de pulsation: effet d’expansion suivi d’un effet de décantation du CAP qui permet de maintenir le lit en expansion homogène • Fonctionne sans ou avec polymère • Vitesse : ~4m/h à 12 m/h Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 21

Procédé propriétaire – Carboplus (Stéreau)

• CAP ou  Grain • 10 - 15 mg CAP /l • Vitesse = 8-12 m/h • Très compact • • • Les avantages du réacteur en poudre Grande surface de contact CA / Eau Efficacité constante par le renouvellement continu du CA Adaptation des dosages aux besoins • • • Les avantages du réacteur en grain Simplicité d’exploitation Pas de réactif => pas de réglage autre que la quantité de CA μgrain récupéré séparément : pas de charbon actif dans les boues Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 22

Procédé propriétaire – Actiflow Carb (OTV)

• 10 - 15 mg CAP /l • Vitesse = 30 - 80 m/h • Très compact • Dosage coagulant et polymère • Essais pilotes concluants sur la STEP de Cham Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 23

Exemple ozonation : ARA Neugut Dübendorf

• 1 ère ozonation en ERU à taille industrielle en Suisse • 150’000 EH Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 24

Exemple CAP : Sindelfingen

• Capacité 1 m 3 /s Micropolluants: aspects techniques 27 mars 2014 25

Merci de votre attention!

Micropolluants dans les eaux:

«Puisque la pharmacie est fermée, le médecin a dit que tu devais boire trois verres d’eau…»

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