Élimination de substances prioritaires et émergentes des eaux résiduaires urbaines par ozonation : évaluations technique, énergétique, environnementale. Rapport final du projet MICROPOLIS-PROCEDES

0,00 $

RAPPORT TECHNIQUE. La présente étude vise à déterminer les performances d’un réacteur d’ozonation vis-à-vis de l’élimination de substances prioritaires et émergentes. Il est implanté sur la STEU des Bouillides à Sophia-Antipolis, en aval du traitement du carbone et de la nitrification par biofiltration, et, en amont de biofiltres dénitrifiants.

Description

Élimination de substances prioritaires et émergentes des eaux résiduaires urbaines par ozonation : évaluations technique, énergétique, environnementale. Rapport final du projet MICROPOLIS-PROCEDES : résumé

La technologie de traitement complémentaire des eaux usées urbaines par ozonation se développe en France et en Suisse. La présente étude vise à déterminer les performances d’un réacteur d’ozonation vis-à-vis de l’élimination de substances prioritaires et émergentes. Il est implanté sur la STEU des Bouillides à Sophia-Antipolis, en aval du traitement du carbone et de la nitrification par biofiltration, et, en amont de biofiltres dénitrifiants. Douze campagnes d’échantillonnage ont été réalisées sur l’installation de Sophia-Antipolis à des doses d’ozone transférées spécifiques comprises entre 0,5 et 1,6 gO3/gC. Au total, 23 métaux et 53 substances organiques ont été analysés (15 hormones, 7 pesticides, 26 pharmaceutiques et 5 métabolites) par des méthodes analytiques robustes et sensibles. Des expérimentations en réacteur séparé (30L) ont visé à définir 3 classes de réactivité de l’ozone avec les micropolluants étudiés (oxydation rapide, intermédiaire et lente). Nous avons pu vérifier que les nitrites sont totalement éliminés par l’ozonation lorsqu’ils sont présents en sortie de traitement secondaire, et que la matière organique est bien transformée, sans conduire à une minéralisation. Nous avons mesuré une baisse importante des concentrations en micropolluants organiques, alors que les concentrations dissoutes en métaux restent stables. En sortie du traitement complémentaire, les concentrations en hormones sont inférieures à 10 ng/L, à l’exception du cortisol et de la cortisone. Pour les autres micropolluants organiques, les concentrations sont inférieures à 10 ng/L pour 23 substances, et sont parfois supérieures à 100 ng/L pour le kétoprofène, l’acide fénofibrique, l’oxazépam et l’aténolol. Le traitement par ozonation de Sophia-Antipolis permet d’atteindre des rendements d’élimination élevés (70%, voire > 90%) des micropolluants organiques étudiés, y compris pour les micropolluants lentement oxydables comme le diuron ou l’imidaclopride. Le rendement d’élimination des micropolluants étudiés est fonction de la réactivité des micropolluants à l’ozone, de la dose d’ozone transférée et de la composition en nitrites et en carbone organique dissous de l’effluent appliqué. Pour atteindre un minimum de 80% d’élimination, la dose d’ozone spécifique corrigée par les nitrites est comprise entre 0,2-0,4 gO3/gC (pour les micropolluants rapidement oxydables (comme le diclofénac, la carbamazépine, le sulfaméthoxazole et l’estrone), et, 0,8-0,9 gO3/gC pour les micropolluants lentement oxydables (comme le diuron et l’imidaclopride). Les performances d’oxydation des micropolluants sont influencées par la présence de nitrites, et elles peuvent être pénalisées si la dose d’ozone appliquée ne prend pas en compte la demande en ozone des nitrites. Pour cela, un pilotage de l’ozonation par la mesure de la concentration en nitrites est donc essentiel dans l’effluent secondaire. Une alternative possible consiste en la mesure en ligne du rendement d’élimination de l’absorbance UV à 254 nm entre l’entrée et la sortie de l’ozonation. Enfin, nous avons montré que l’ozonation ne limitait pas la dénitrification située en aval, et que les biofiltres dénitrifiants avaient une faible contribution sur l’élimination des micropolluants. L’étude énergétique a montré que la consommation électrique du traitement par ozonation représentait jusqu’à ¼ de la consommation électrique globale de la STEU. Elle est principalement due au fonctionnement du système de production d’air, du générateur d’ozone et du destructeur thermique, dont les consommations pourraient être diminuées. L’étude environnementale était basée sur les méthodes ReCiPe et USEtox® limitées à une trentaine de micropolluants. Les résultats montrent que l’ajout du traitement complémentaire sur la STEU de Sophia-Antipolis a un effet contrasté, avec des améliorations dues à la réduction des émissions directes de micropolluants. Mais ces gains sont compensés par les impacts générés par le fonctionnement (consommation électrique, méthanol). La prise en compte de facteurs de caractérisation des impacts des micropolluants suivis dans cette étude permettrait de déterminer plus précisément les impacts évités par le traitement complémentaire. En incluant l’amortissement des d’investissements sur 5 ou 10 ans, l’impact sur le prix de l’eau est au final compris entre 10 et 18 ct € HT /m3 (énergie, maintenance, entretien et amortissement des investissements).

Objectifs

Le projet MICROPOLIS-PROCEDES (2013-2016) visait à améliorer les connaissances sur l’élimination de substances prioritaires et émergentes des effluents urbains par le procédé de traitement complémentaire par ozonation.

Informations additionnelles

http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00055070

Auteurs

 

 

Pour qui ?

  • Tout public.
  • Sphere socio-économique.

Additional information

Year

Format

Industry
Institution

Language

Number of Pages

Range of Pages

Size