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La nouvelle génération de réacteurs à charbon actif d’OTV pour le traitement des eaux est aujourd’hui une réalité

31 août 2020 Paru dans le N°434 ( mots)

Le procédé Opacarb®FL développé par Veolia Water Technologies fête ses 3 ans d’existence. Ce réacteur à charbon actif à flux ascendant est utilisé pour éliminer les micropolluants organiques (pesticides, perturbateurs endocriniens, résidus médicamenteux…) dans les eaux à traiter. Il rencontre aujourd’hui un succès croissant dans les usines de production d’eau potable, mais peut être utilisé également comme traitement tertiaire d’affinage à l’aval du traitement biologique sur stations d’épuration. Il faut dire qu’il fonctionne sans coagulant ni polymère additionné dans l’eau et que le charbon actif µGrain activé est régénérable sur site. Fort de ces résultats, Veolia Water Technologies (OTV) entend accélérer le développement de ses technologies dans le domaine des eaux.

Dès que l’on a affaire à des micropolluants organiques, l’efficacité des traitements biologiques a fait ses preuves mais n’est généralement pas suffisante pour éliminer de manière satisfaisante certaines molécules plus réfractaires comme les produits pharmaceutiques, pesticides, herbicides. Un large éventail d’autres technologies existent : certaines utilisant des procédés d’adsorption sur charbon actif par addition de charbon actif en poudre au sein d’un réacteur, d’autres utilisant des procédés membranaires comme la nanofiltration ou l’osmose inverse, d’autres enfin utilisant des procédés d’oxydation avancée: H2O2+UV, l’ozone + filtre, le chlore. « Tout cela dépend des caractéristiques des matrices d’eau que l’on a à traiter et des objectifs d’élimination qui sont assignés pour les différents composés, explique François Potier chargé de mission Prospective Innovation à la direction technique d’OTV. L’objectif étant de trouver le meilleur compromis pour que le procédé soit facile à exploiter et le moins coûteux possible pour les usines d’eau potable ou les stations d’épuration, tout en garantissant des taux d'abattement importants ».

Améliorer l’épuration des eaux sans ajout de produits chimiques

Déployée à l’international ces dix dernières années sur les usines d’eau potable, ou lors d’essais pilotes menés notamment en Suisse sur la STEP de Cham (Lucerne) ou en France (Avranches, Gahard, …), la ligne des réacteurs à charbon actif mise au point par Veolia apparaît désormais comme une technologie d’affinage de traitement tertiaire mature dont les résultats sur plus de 130 molécules et autres paramètres analysés dépassent les normes nationales et internationales recommandées. Du conventionnel au plus sophistiqué, en fonction des contraintes spécifiques des usines (infrastructure, emprise au sol et hydraulique), les procédés proposés s’insèrent aisément à l’aval de la filière existante et mettent en œuvre l’adsorption sur charbon actif, l’ozonation suivie d’une filtration, ou une combinaison des deux.

Ainsi, l’Actiflo®Carb combine la technologie de décantation à flocs lestés à l’aide de microsable incluant une recirculation continue du CAP injecté préalablement dans une cuve de contact de CAP afin de maintenir une concentration constante au sein du décanteur. Le Multiflo®carb est un décanteur à lit de boues de charbon actif disposant d’une recirculation de charbon actif en tête afin de maintenir en permanence, dans la zone d’adsorption, une concentration toujours élevée en charbon et donc d’adsorption.

L’Opacarb®MF se décrit comme une solution alternative aux procédés classiques reposant sur la mise en œuvre d’une cuve de contact de CAP associée avec une barrière physique représentée par un filtre (# 3µm) destiné à retenir les particules de charbon actif en poudre issues de la cuve de contact.

« Parmi les enjeux que les filières traditionnelles de traitement par adsorption sur charbon actif posaient à nos équipes de R&D, explique François Potier, c’était de réduire les consommations de réactifs que l’on peut utiliser dans ces technologies conventionnelles, mais aussi de rechercher des solutions plus sobres en énergie pour les installations ». Le but étant de réduire les coûts capex/opex tout en simplifiant le phasage des travaux et l’insertion des procédés dans les filières existantes. « Ainsi, nos recherches et nombreux essais pilotes nous ont par exemple orientés vers le développement d’un nouveau filtre ascendant, le Filtraflo Carb qui utilise un charbon actif en micro-grains ». Le Filtraflo Carb, est donc un procédé de traitement des micropolluants qui peut être positionné comme traitement secondaire en filtration d’affinage. Des résultats très satisfaisants issus de ces essais ont été obtenus pour l’abattement de la turbidité (< 0,5 NTU), de la matière organique (COD ≤ 2 mg/L - THM ≤ 100 µg/L - 50-60% abattement de l’absorbance UV en moyenne), des pesticides (≤ 0.1 µg/L par substance), et des perturbateurs endocriniens (PE). « Le CA µG injecté en fond du réacteur est recirculé en continu vers le haut via un air lift. De ce fait, les risques de colmatage résultant de la recirculation sont réduits et la consommation d’énergie reste très faible. En supprimant la consommation de réactifs, et en assurant des appoints de CA µG réactivé thermiquement, ce mode de fonctionnement réduit d’une part les pertes en eau d’environ 1,5 voire 3% par rapport aux technologies traditionnelles, et d’autre part ne nécessite pas de filière spécifique de traitement des boues ».

Y a-t-il d’autres défis à relever ?

La dernière génération de technologie Opacarb® FL proposée par OTV entend jouer un rôle très important dans la réduction des impacts environnementaux pour des installations à plus fortes capacité de production. « Plus simple, plus compacte que le procédé FiltroCarb qui vise principalement des installations de petites-moyennes capacité (<200 m3/h), la technologie Opacarb® FL est particulièrement adaptée à l’adsorption de la matière organique (COD) des pesticides y compris métabolites. Son champ d’utilisation concerne à la fois les stations d’épuration (traitement d’affinage tertiaire) ou usines de production d’eau potable qui présentent des contraintes architecturales ou urbanistiques et une emprise au sol limitée. Testées en Suisse comme traitement final sur les usines d’eaux usées, les expérimentations permettent de souligner son efficacité en matière de qualité d’eau produite (turbidité, COD, pesticides et métabolites) et d’élimination des composés responsables des perturbations endocriniennes. La technologie vise des taux d’abattement à minima de 70 %. Le couplage du charbon actif en µGrain  (en cours de tests) avec injection d’ozone en amont du réacteur a pour objectif d’atteindre des résultats encore meilleurs. On vise en particulier des abattements allant jusqu’à 90 % voire plus, tout en prolongeant la durée de vie du charbon ».

Dans un contexte désormais marqué par les interrogations concernant une possible contamination des eaux usées, où les ressources budgétaires sont limitées, les temps de décision et de mise en production raccourcis, OTV indique donner une nouvelle impulsion à l’écosystème de la filière de traitement des micropolluants en développant un éventail d’unités compactes, modulaires, standardisées et packagées, fabriquées et testées en atelier qui puissent non seulement réduire la durée des chantiers, mais également assurer des services en cas d’urgence, afin de répondre à certaines attentes des collectivités locales et des industriels.

Pascale Meeschaert

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