Élimination des résidus médicamenteux en STEP par traitement tertiaire : résultats obtenus avec le procédé CarboPlus micro-grain
Résumé
Outre les substances prioritaires de la Directive Cadre sur l’Eau (DCE), un très grand nombre de polluants émergents tels que les résidus médicamenteux, les pesticides, les produits de soins personnel, les retardateurs de flamme, etc. sont détectés dans les rejets de station d’épuration (STEP). Certaines de ces substances ont d’ailleurs récemment intégré la liste de vigilance de la DCE, notamment certains résidus médicamenteux. Les rejets de STEP peuvent constituer une source de contamination importante du milieu récepteur, surtout dans les zones où la pression urbaine est forte. Depuis plusieurs années et afin de lutter contre cette contamination, une filière tertiaire de traitement des eaux usées se développe afin d’affiner le traitement réalisé par les filières conventionnelles. Plusieurs types de technologies, provenant généralement de l’industrie de la potabilisation de l’eau, existent et l’adsorption sur charbon actif semble faire partie des solutions pertinentes pour l’élimination des micropolluants, notamment de par sa simplicité, son efficacité et son coût.
Dans ce contexte, le SIAAP (Syndicat Interdépartemental d’Assainissement de l’Agglomération Parisienne), a initié un programme de recherche sur les traitements tertiaires en eaux usées afin d’étudier trois technologies. L’une d’elles, le procédé CarboPlus® de Stéreau, a fait l’objet d’une étude de deux ans réalisée dans le cadre du programme OPUR (Observatoire des Polluants Urbains) en collaboration avec le LEESU (Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains), l’ISA (Institut des Sciences Analytiques) du CNRS et les équipes de la R&D de la SAUR. Ce pilote industriel consiste en un réacteur d’adsorption sur charbon actif en lit fluidisé, sans unité de séparation avale, et a été installé à la station de Seine Centre (Colombes, 92) gérée par le SIAAP. Ce procédé peut être exploité avec différents types de charbons actifs, notamment du charbon actif en poudre (CAP) et du charbon actif en micro-grain (CAµG). Le CAµG (200-600 µm) est un nouveau matériau ayant une taille intermédiaire entre la poudre et le grain.
L’étude menée sur ce pilote industriel par l’intermédiaire d’une thèse OPUR a permis :
1.de caractériser l’efficacité de ce procédé vis à vis des micropolluants prioritaires et émergents,
2.de déterminer si un affinage du traitement des paramètres globaux (MES, C - N - P) est possible et dans quelles proportions,
3.de mieux caractériser le processus de sorption et les différents paramètres qui l’influencent (caractéristiques des charbons méso ou microporeux, rôle de la matière organique, etc.).
Le projet était organisé autour de 3 phases permettant de tester différentes configurations de fonctionnement avec le CAP (phase 1), puis d’étudier de façon plus détaillée la configuration « optimale » CAP (phase 2). Enfin, la phase 3 visait à étudier le fonctionnement avec du CAµG et à le comparer avec le fonctionnement CAP. Le CAµG est un matériau intéressant car sa taille lui permet de conserver une efficacité importante tout en facilitant le fonctionnement du pilote au niveau opérationnel (pas d’ajout de réactif, temps de séjour du charbon plus élevé, etc.). De plus, en accord avec l’application environnementale de cette technologie, le CAµG sélectionné est régénéré et régénérable, ce qui permet, outre une réduction de coût et de l’impact environnemental, de régler la question du devenir du charbon usagé. Ainsi, le choix de la configuration du pilote (poudre ou micro-grain) pourra se faire en fonction de chaque situation et de l’objectif de traitement de l’eau.
32 campagnes de mesure entrée/sortie ont ainsi été réalisées au sein de ces phases et sur une période de 2 ans (juin 2013 – avril 2015). Pour chaque campagne, un large panel de molécules (n=105) incluant pharmaceutiques (n=46), hormones (n=10), pesticides (n=23) et autres polluants prioritaires ou soumis à révision (n=26) ont été analysés, en plus de la mesure des paramètres globaux (MES, COD, DBO5, UV, turbidité, etc.).
Cette présentation a pour but de faire un bilan des résultats pilote acquis en configuration CAµG, que ce soit sur les micropolluants ou les paramètres globaux. Ces performances sont également comparées à la configuration CAP et à différents autres exemples d’utilisation du charbon actif en traitement tertiaire des eaux usées. Ainsi, cette présentation dressera une vision claire et détaillée de l’efficacité de ce type de traitement pour éliminer les micropolluants des eaux usées. L’ensemble de ces résultats ont récemment été publiés dans la revue internationale Science of the total Environment.