Téléchargez le Hors Série E&T spécial Micropolluants, édition 2016La station d'épuration de Vercia (Jura), composée d'un système de traitement par filtre planté de roseaux conçu par la société SCIRPE, a vu un prototype de traitement des micropolluants être installé en janvier 2016 par Comap Water Treatment (Comap WT). De nombreux micropolluants peuvent être retrouvés dans les eaux usées traitées par les stations d'épuration (Step) qui ne sont cependant pas conçues pour assurer leur élimination.
La réglementation française actuelle n'impose en effet aucune obligation de traitement de ces substances. Toutefois, la prise de conscience croissante de leur impact sur le milieu et les organismes vivants peut laisser supposer une évolution future du cadre réglementaire comme on peut déjà l'observer en Suisse. Certains procédés de traitement des micropolluants sont déjà bien connus, tels que la nanofiltration ou l'adsorption sur charbon actif par exemple. Il est cependant difficile de conjuguer ces procédés avec un modèle économique viable pour des petites collectivités.
Fort de sa maîtrise de la technologie ultraviol et UVc pour la désinfection de l'eau, l'entreprise Comap WT, adhérente du Syndicat des industriels des équipements du traitement de l'eau (SIET), a développé une technologie basée sur un couplage rayons ultraviolets + peroxyde d'hydrogène (UV/H2 O2). Cette solution est facile à installer, avec un encombrement minimal ainsi que des coûts d'investissement et d'exploitation raisonnables.
Un prototype a ainsi été développé par Comap WT et proposé au Syndicat intercommunal des eaux et d'assainissement (SIEA) de Beaufort-Sainte-Agnès (Jura). Le projet est mené pour Comap par Bruno Cedat, doctorant à l'Insa Lyon, en partenariat avec la société Scirpe (conception et réalisation d'unités detraitement des eaux usées en zone rurale). La combinaison du H2 O2 et des UV aboutit à la production de radicaux libres très réactifs (par photolyse UV) capables d'oxyder la pollution de manière indifférenciée. L'H2 O2 non activé lors du procédé se décompose ensuite en eau et en oxygène.
Un pilote testé en laboratoire
La première phase du projet a consisté au développement d'un pilote testé en laboratoire avec des débits allant jusqu'à 2,4 m3/h. Les analyses ont montré l'élimination des bactéries (taux d'abattement de plus de 99%) et des taux d'abattement pouvant atteindre plus de 90% pour les hormones (estrone, estradiol, estriol) ainsi que pour le diclofénac (antiinflammatoire). Une élimination à plus de 70% a également été mesurée pour le naproxène et l'ibuprofène, les autres substances étudiées lors de la phase pilote.
Il était aussi important de confirmer l'absence de sous-produits de dégradation dangereux. Pour cela, des tests ont été menés : YES (quantification de l'activité oestrogénique) et Microtox (écotoxicité aquatique). Ceux-ci ont permis de constater l'absence d'effet oestrogénique ou toxique des sousproduits.
Des résultats prometteurs
Le travail réalisé en laboratoire a permis de dimensionner le prototype testé sur la Step de Vercia (capacité de 1.100 EH, débit moyen annuel de 6 m3/h). Le dispositif a été installé en janvier 2016 et une première série de prélèvements effectuée début février. Dans un premier temps, les mêmes résidus médicamenteux que lors de l'étude en laboratoire ont été étudiés. Les premières analyses sont encourageantes et montrent des résultats proches de ceux de l'étude en laboratoire à une concentration en H2 O2 deux fois moindre (15 mg/L) que sur le pilote du laboratoire, et à une dose UV inférieure à 1.000 mJ/cmÇ.
La diminution de la concentration en H2 O2 permet de diminuer les coûts d'exploitation. Le surcoût maximal estimé pour le traitement, dans le cas de Vercia, est de 0,21 euros du m3 en prenant en compte les coûts d'investissement et d'exploitation. D'autres doses seront testées afin de trouver le meilleur compromis entre la dose d'UV et la concentration en H2 O2 permettant d'assurer un traitement efficace avec un surcoût minimal.
L'efficacité du traitement sur l'abattement de l'activité oestrogénique a également été testée par la méthode YES. Sur trois prélèvements ponctuels réalisés sur la Step sans le traitement spécifique, deux présentaient une activité oestrogénique. Après traitement UV/H2 O2, plus aucune activité oestrogénique n'a été détectée sur les prélèvements, ce qui signifie que les composés responsables de l'activité ont été éliminés suffisamment pour n'engendrer aucune activité sans que des sous-produits actifs n'aient été formés.
Ces résultats confirment l'efficacité du traitement qui avait été mise en évidence par le pilote du laboratoire. Les analyses se poursuivent pour confirmer l'absence d'effets néfastes des différents sous-produits générés en conditions réelles. En parallèle, d'autres tests sont en cours sur une trentaine d'autres molécules pour lesquelles des outils d'analyse encore plus poussés sont nécessaires, du fait des très faibles concentrations en jeu.
Au-delà des petites Step, on peut également envisager l'utilisation de cette technologie pour d'autres applications telles que le traitement des effluents industriels ou des établissements hospitaliers.
Florent Boulier, Responsable des affaires techniques et réglementaires de l'UIE
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