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Eawag Institut de Recherche de l’Eau du Domaine des EPF
Épuration biologique des eaux usées et traitement au charbon actif
Adriano Joss, Eawag Journee d’info, le 3 septembre 2015
Station d’épuration de Herisau : première STEP en Suisse avec CAP
CAP = charbon actif en poudre Photo : H. Messmer, août 2015
Sédimentation Traitement biologique
Filtration Traitement avec CAP
Débit STEP : 34’000 éq. hab. 2
Station d’épuration de Herisau: première STEP en Suisse avec CAP
Herisau : point de rejet, décembre 2008 Écume : industrie textile (teinturerie) Dilution (Q347) ~1:2
Photo : A. Joss 3
Herisau : point de rejet, août 2015
Photo : H. Messmer 4
Contenu de cette présentation
Traitement avec CAP
1. Traitement biologique 2. Traitement avec charbon actif en poudre (CAP) 3. Traitement avec charbon actif granulaire (CAG) 4. Combinaison du CA avec l’ozone
5
STEP aujourd’hui : sans ou avec nitrification
6
Falas et al., soumis à Water Research
80% d’élimination
Traitement biologique : les alternatives
European Research Council 7
Boues activées, Post-traitement aérobie
(3 réacteurs)
Con
figur
atio
n
.
Eau
brut
e
Synthétique
1 j ; 1 j ; 1 j
Municipale
Traitement anaérobie (6 réacteurs; 2 HRTs)
1 j ou 7 j
12 h ; 7 j ; 7 j
Post-traitement anaérobie (3 réacteurs)
Main-stream
Side-Stream
Acétate ou NH4
+ Acétate ou NH4
+
WWTP
Fe3+ SO42-
Boues activées 25, 40 et 100 j age d.b.
(3×2 réacteurs)
CH4 Acétate
Main-stream :15 h Side-stream : 12-20 j
Municipale Municipale
HR
T
Projet Athene : Comparaison de chaines de traitement biologique
European Research Council Falas et al., soumis à Water Research 8
Traitements biologiques avancés
20% résidus = 80% élimination
Falas et al., soumis à Water Research
Biodégradation = Transformation pas toujours minéralisation
9
o Élimination de la STEP aujourd’hui : o Avec nitrification environ 50% de la charge des micropolluants o Sans nitrification environ 30% de la charge des micropolluants
o Optimisation du traitement biologique : o Augmentation de l’élimination seulement pour quelques substances
o Multitude de variantes testées : o Eawag (projet Athene) : 12 réacteurs, réacteurs en cascade, procédés
anaérobiques, anammox, aérobies, biofilm (en somme >15 ans d’opération de réacteur)
o EPFL (doctorat Jonas Margot) : post-traitement fongique o FHNW : traitement avec microorganismes modifiés génétiquement
10
Traitements biologiques : Faible potentiel d’optimisation
Silo du CAP
Humidification et dosage du CAP
Dosage précipitant et coagulant
Boues activées
Recyclage ou évacuation du CAP en surplus
Séparation CAP
Réacteur de contact
Retour
Alternative : Dosage avec CAP direct dans la biologie
Charbon actif en poudre (CAP) : Filière de traitement
0%
20%
40%
60%
80%
100%Be
lebun
g (42
)
12 m
g/l oh
ne R
(42)
20 m
g/l oh
ne R
(42)
Beleb
ung O
ekotox
(6)
12 m
g/l oh
ne R
Oekot
ox (6)
20 m
g/l oh
ne R
Oekto
x (6)
Beleb
ung (
36)
10 m
g/l oh
ne R
(36)
10 m
g/l mit
R (36
)
15 m
g/l mit
R (36
)
15 m
g/l Bio
(36)
30 m
g/l Bio
(36)
Beleb
ung (
30)
15 m
g/l mit
R (30
)
Lausanne Eawag Kloten/OpfikonBA
12 m
gCAP
/l san
s R
20 m
gCAP
/l san
s R
BA ec
otox
12 m
gCAP
/l san
s R ec
otox BA
10 m
gCAP
/l san
s R
10 m
gCAP
/l ave
c R
15 m
gCAP
/l ave
c R
15 m
gCAP
/l dos
age d
ans B
A
30 m
gCAP
/l dos
age d
ans B
A BA
15 m
g/l av
ec R
Élim
inatio
n (%
)
20 m
gCAP
/l san
s R ec
otox
BA = boues activées R = retour du CAP vers les BA ecotox = test d’écotoxicité
Charbon actif en poudre (CAP) : Elimination
Charbon actif en poudre (CAP)
Filtration Sédimentation
Réacteur de contact
Silo
Photo : H. Messmer, aout 2015
Projet Actifilt (Ergolz I) : Filière CAP sans sédimentation
Emprise au sol comparable à l’ozone
Photo : H. Messmer, aout 2015
Filtration
Réacteur de contact
Silo
Rejet traitement biologique
Eau de lavage (en tête de la STEP)
Mesure du niveau
Couche CAG
Couche de soutien
Tuyère de filtration et contre-lavage
Charbon actif granulaire (CAG) : Filière de traitement
Charbon actif granulaire : Projet ARA à Bülach
Décantation primaire
Boues activées (nitrification)
Sédimentation
Filtration à sable : Sable remplacé par du CAG dans 2 de 6 filtres
17
(Grains : 1.2 à 2.3 mm)
Charbon actif granulaire : Projet ARA à Bülach
CAG = masse filtrante, 1.5 m hauteur Rétention parmi sédimentation
18
CAG-Bülach : Élimination des micropolluants
Résultat préliminaire : CAG achève une élimination partielle
Pour être compétitif avec du CAP : 20’000 à 25’000 m3
eau/m3filtre
avant une régénération du CAG
19
o Ozone suivi par CAP o Sites ou le dosage d’ozone est limité par la formation de sous-
produits (p.ex. bromure en entrée) o Essai pilote à Bâle (ARA ProRheno)
o Ozone suivi par CAG o Effet complémentaire du CAG ? o Coûts/avantages favorable ? o 2ème phase du projet ARA-Bülach
20
Combinaison charbon actif et ozone
o CAP : o STEP de petite taille : dosage direct o Post-traitement : retour du CAP dans la biologie, réduit le dosage o Sédimentation du CAP superflue → emprise au sol comparable à l’ozone
o CAG : o Élimination clairement supérieure au filtre à sable o CAG achève une élimination partielle
o Combinaison avec ozone : o Essai pilote en cours o Coûts/avantages à confirmer
21
Traitement au charbon actif
Merci
22
o STEP Herisau : Hansruedi Messmer o VSA : Pascal Wunderlin o Projet CAG
o OFEV : Michael Schärer, Saskia Zimmermann-Steffens o VSA : Pascal Wunderlin, Urs Kupper o STEP Bülach : Gianni Bombardieri, Markus Allemann o ERZ : Christian Abegglen o AWEL : Urs Holliger, Oliver Jäggi, Christian Balsiger o Wabag : Martin Baggenstos o Hunziker-Betatech : Ruedi Moser o Kt. Solothurn : Philipp Staufer
o Projet Actifilt o OFEV : Micheal Schärer o ARA Ergolz I : Gerhard Koch o Wabag : Martin Baggenstos o Fachhochschule Nordwestschweiz : Thomas Wintgens o Holinger : Michael Thomann o Dolder : Jan Zumwald
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