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Traitement des micropolluants dans les eaux usées - Rapport final sur les essais pilotes à la STEP de Vidy (Lausanne)

De nombreux micropolluants organiques présents dans les eaux usées sont mal éliminés dans les stations d’épuration (STEP) conventionnelles. Pour réduire l’apport de ces substances dans les eaux de surface, des traitements avancés sont nécessaires. Deux traitements biologiques et deux traitements avancés ont été testés à grande échelle à la STEP de Vidy (Lausanne) (220'000 équivalents-habitants) pendant plus d’une année. Ces essais s’inscrivent dans le cadre du projet « Stratégie Micropoll » de l’Office fédéral de l’environnement (OFEV). Un nouveau traitement biologique à lit fluidisé avec nitrification totale (capacité de 80 l/s) a été construit en parallèle au procédé à boues activées forte charge (sans nitrification) actuellement en place (capacité de 1’200 l/s). Ceci a permis de comparer l’efficacité d’élimination des micropolluants dans ces deux types de biologie et d’étudier leur influence sur les traitements avancés qui suivent. Les deux traitements avancés testés sont l’ozonation suivie d’une filtration sur sable (ozonation-FS) (capacité de l’installation de 100 l/s) et le traitement au charbon actif en poudre suivi d’une filtration membranaire (ultrafiltration) (CAP-UF) (capacité de 10 l/s). Conçue sur la base de précédentes études du projet « Stratégie Micropoll », l’installation d’ozonation a été maîtrisée en quelques mois, et seuls quelques paramètres ont dû être améliorés. En revanche, beaucoup d’éléments techniques ont dû être corrigés sur l’installation CAP-UF (procédé nouveau pour le traitement des eaux usées). La phase de séparation du CAP par ultrafiltration n’est pas encore maîtrisée et nécessite des optimisations, notamment pour réduire le colmatage (réversible) des membranes, responsable d’une capacité hydraulique inférieure à la moitié de la capacité espérée. La séparation du CAP par un filtre à sable est une alternative possible. Sur une sélection de plus de 50 micropolluants organiques (produits pharmaceutiques, pesticides, substances à effet hormonal), le traitement biologique à boues activées forte charge a permis d’atteindre un abattement moyen de 23%. Avec un traitement biologique permettant une nitrification, le taux d’élimination a augmenté à 44% en moyenne, confirmant les résultats d’autres études. Le traitement ozonation-FS a permis d’éliminer à plus de 80% la plupart des substances analysées, avec un dosage d’ozone moyen d’environ 5.5 mgO3/l (équivalent à environ 0.9 gO3/gCOD), pour des coûts d’exploitation d’environ 6 ct./m3 traité. Une désinfection partielle de l’effluent a également pu être atteinte, conduisant ainsi au respect des normes suisses et européennes de qualité pour les eaux de baignade. Le traitement CAP-UF a permis d’éliminer à plus de 80% la plupart des micropolluants, avec un dosage de CAP compris entre 10 et 20 mg/l. La séparation du CAP par ultrafiltration permet une désinfection totale de l’effluent. A cause des faibles débits de l’installation CAP-UF (colmatage des membranes), les coûts d’exploitation étaient proches de 50 ct./m3 traité. L’alternative avec la séparation du CAP sur un filtre à sable (testée dans des essais complémentaires) coûterait entre 6 et 9 ct./m3. Sur la majorité des 25 tests écotoxicologiques effectués, une nette réduction de la toxicité a été observée en sortie des deux traitements avancés. Aucune toxicité liée aux sous-produits de réaction potentiellement formés durant l’ozonation n’a été observée. Ces deux procédés (ozonation et adsorption sur CAP) sont efficaces pour réduire l’apport de micropolluants dans les eaux de surface. Les technologies ozonation-FS et CAP-FS sont réalistes autant du point de vue de leur implantation dans les STEP que de leur exploitation, pour des coûts d’investissement et d’exploitation relativement similaires (environ 20 centimes par mètre cube d’eau traitée lors des essais). Chaque technique ayant ses avantages, le choix du procédé doit être fait au cas par cas en fonction des contraintes locales (espace à disposition, type de traitement existant, sécurité, qualifications du personnel, coûts des réactifs, lieu et type de traitement des boues, etc.), de la qualité de l’eau entrante et de la qualité voulue en sortie.

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