Traitement des micropolluants: aspects technique

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1 Traitement des micropolluants: aspects technique Mise en œuvre des filières de traitement des micropolluants Didier Rubin

2 Les filières de traitement Filières principales en eaux usées communales Ozonation Charbon actif: Réacteur contact décantation (classique ou lamellaire) filtration (filtres à sable, mécanique ou ultrafiltration) Dosage direct de CAP dans la biologie Dosage direct de CAP en amont ou sur des filtres à sable Dosage en amont de membranes d ultrafiltration Procédés propriétaires: ActifloCarb (CAP) Carboplus (CAP ou micro-grain) Pulsagreen Filtres à charbon actif en grain OTV- Veolia Stéreau Degrémont Combinaisons possibles AOP: procédés d oxydation avancés (peroxyde d hydrogène, Fenton, etc ) (filières plus marginale applications principalement industrielles) 2

3 Concept filière ozonation Filière ozonation Préparation du gaz Génération d ozone Diffusion mise en contact Destructeur d ozone 3

4 Ozone: production à partir d oxygène Source d oxygène Air sec Oxygène liquide (Lox) PSA Air Conditionnement nécessaire (air sec, sous pression) Installation intérieure Taille dimensionnement de l ozoneur Alternative si livraison oxygène difficile O 3 4

5 Ozone: production à partir d oxygène Oxygène liquide (Lox) Stockage en citerne Livraison maximale environ l Citerne l Installation extérieure possible Distance de sécurité Comburant pas de combustible dans un rayon de 10m (y compris asphalte, graisse, etc ) 5

6 Ozone: production PSA (pressure swing adsorption) production sur place d oxygène Caractéristique Procédé adapté au grande installation Bruyant 6

7 Ozone: production d ozone Ozoneur 7

8 Ozone: production d ozone 8

9 Ozone: Conception des réacteurs Dimensionnement Temps de contact ~20 min à Q TS pte Besoins O 3 = f(cod, NO 2 ) Conceptions Injection O 3 à contre-courant Flux piston Zone confinée Entrée / sortie type siphons Destruction ozone résiduelle 9

10 Ozone: Diffusion Diffusions Disque poreux céramique Diffuseur radial Possible mais pas nécessaire en EU 10

11 Ozone: régulation Dosage proportionnel au débit d eau traité Dosage proportionnel à la charge COD Asservissement de la concentration d O 3 dans le réacteur sur la base de la valeur résiduelle à maintenir Asservissement de la concentration d O 3 sur la différence d absorption d UV 254 entre l eau entrant et sortant du réacteur Asservissement de la concentration d O3 sur la base du potentiel Redox présent dans le réacteur COD O 3 O 3 O 3 O3 UV 254 UV 254 O 3 O 3 Δ redox 11

12 Ozone: destruction de l ozone résiduelle 12

13 Ozone: Sous produits issus de l ozonation Un traitement biologiquement actif (par exemple un filtre à sable) est recommandé après l ozonation pour faciliter la dégradation biologique des composés partiellement oxydés et réduire les risques engendrés par les sous-produits de réaction. (Traitement des micropolluants dans les eaux usées Rapport final sur les essais pilote à la STEP de Vidy janvier 2011) 13

14 Concept filière charbon actif Filière charbon actif en poudre (CAP) Stockage Dosage Réacteur contact Séparation Élimination 14

15 CAP: stockage Aspects sécurité Zone EX: Remplissage Silo Filtre à air sortie Source d ignition possible Équipement conforme EX 21 avec certificat de conformité global Point chaud Détection infrarouge non applicable Détection combustion au CO Extinction au N 2 ou CO 2 (pas d eau) 15

16 CAP: Stockage Stockage Densité tassement / humidité Silos en surpression air sec (point de rosé) fluidisation Soutirage silos formation de ponts Vibreurs mécaniques Fluidisation par air 16

17 CAP: Dosage Dosage Volumique investissements plus économique précision dosage plus faible (densité) coûts exploitation plus élevé Massique Balance avec compensation du poids par ressorts (tarage mécanique) Précision atteignable +/- 0.7% 17

18 CAP: mise en solution - dosage Confiner Boucle de dosage solution mère Attention au ph Attention concentration arrêt pompage 18

19 CAP: réacteurs contact coagulation - floculation Dimensionnement Âge de boues (charbon): 4 jours Concentration: 3 g/l Coagulation: 2 minutes Floculation 10 minutes Conceptions Agitation du réacteur de contact Zone de coagulation / floculation ajustable (+) 19

20 CAP: Séparation - extraction Décantation classique Valeur cible vitesse ascensionnelle : 0.8 m/h à Q TP pte Décantation lamellaire Valeur cible vitesse ascensionnelle : 4 m/h à Q TP pte Filtration membranaire (CAP direct sur membrane) Essais pilotes STEP Vidy Filtration mécanique Filtres à sable ou filtre mécanique Recirculation dans la biologie type boues activées et extraction avec les boues en excès Elimination incinération avec les boues Régénération possible pour le CAG ou micro-grain 20

21 Procédé propriétaire Pulsagreen (Degrémont) Principe de pulsation: effet d expansion suivi d un effet de décantation du CAP qui permet de maintenir le lit en expansion homogène Fonctionne sans ou avec polymère Vitesse : ~4m/h à 12 m/h 21

22 Procédé propriétaire Carboplus (Stéreau) CAP ou Grain mg CAP /l Vitesse = 8-12 m/h Très compact Les avantages du réacteur en poudre Grande surface de contact CA / Eau Efficacité constante par le renouvellement continu du CA Adaptation des dosages aux besoins Les avantages du réacteur en grain Simplicité d exploitation Pas de réactif => pas de réglage autre que la quantité de CA μgrain récupéré séparément : pas de charbon actif dans les boues 22

23 Procédé propriétaire Actiflow Carb (OTV) mg CAP /l Vitesse = m/h Très compact Dosage coagulant et polymère Essais pilotes concluants sur la STEP de Cham 23

24 Exemple ozonation : ARA Neugut Dübendorf 1 ère ozonation en ERU à taille industrielle en Suisse EH 24

25 Exemple CAP : Sindelfingen Capacité 1 m 3 /s 25

26 Merci de votre attention! Micropolluants dans les eaux: «Puisque la pharmacie est fermée, le médecin a dit que tu devais boire trois verres d eau» 26