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Au printemps dernier, USFilter (Vivendi) a remporté le contrat de fourniture de la plus grande usine de micro-filtration au monde pour recycler les eaux usées des districts de Orange County Water District et Orange County Sanitation District, à Fountain Valley, en Californie. Un projet novateur à 25 millions de dollars basé sur le système Memcor de micro-filtration par membranes immergées (CMF-S). Ce système en fibres de polypropylène, récemment développé, utilise une membrane avec des pores de 0,2 micron, suffisants pour stopper Giardia et Cryptosporidium. Il va collecter et purifier des eaux usées secondaires puis les injecter dans des nappes phréatiques souterraines pour empêcher
[Photo : Les maires sont sensibles à la sécurité que confère le filtre membranaire. C’est une barrière qui rassure.]
L’infiltration d’eau de mer dans celles-ci. Prévue pour une mise en service en 2004, l’usine fournira une eau de qualité supérieure aux normes requises pour de l’eau potable. Elle aura une capacité de production de 328 millions de litres par jour.
Selon Tom Dawes, directeur du programme, « le système de microfiltration permettra au district de contrôler efficacement ses ressources en eau avec pas ou très peu d’augmentation de coût. C’est un grand pas pour le Comté d’Orange qui bénéficiera ainsi d’une eau sûre et de haute qualité avec la moitié du coût de l’énergie qu’il faut pour importer de l’eau. C’est une grande économie d’énergie pour la Californie ». Située dans une région aride, OCWD se procure actuellement de l’eau à un prix très élevé et cherchait à pallier la croissance de la population locale qui devrait atteindre 2,8 millions d’habitants d’ici l’an 2020.
En 1997, les services d’eau et d’assainissement de Orange County ont conçu un système de réalimentation de la nappe phréatique permettant de traiter des eaux usées secondaires à des normes de qualité élevées. À ce jour, elles sont rejetées en mer. À terme, le système enverra ces eaux secondaires dans une usine de traitement à membrane intégrée qui sera équipée d’une unité de microfiltration, d’un système d’osmose inverse et d’équipements de désinfection par ultraviolet. Cette eau de qualité supérieure sera ensuite injectée dans la nappe phréatique locale comme prévu initialement.
USFilter a installé plus de 700 de ses systèmes Memcor dans le monde entier.
Plus cher mais plus d’avantages
De son côté, Degrémont (filiale ingénierie d’Ondeo) lance actuellement Ultrafor, un bioréacteur à membranes organique en collaboration avec le Canadien Zenon. « C’est vrai, reconnaît Luc Delons, directeur marketing produit chez Ondeo Degrémont, le procédé est de 20 à 30 % plus cher que la solution d’assainissement traditionnelle. Mais si on considère le niveau de traitement ou le coût de réalisation ou si une désinfection est imposée, on se rapproche du prix de l’installation traditionnelle. Le procédé permet de rejeter dans le milieu une eau ultrapure, filtrée et désinfectée. L’installation est plus compacte et plus simple. Elle remplace plusieurs étapes dans la filière eaux résiduaires : clarification, filtre tertiaire, désinfection UV. Ultrafor est plus automatisable qu’une installation classique, et donc plus économe en main-d’œuvre et en exploitation ».
Les premières applications visées par Ondeo Degrémont sont la réhabilitation ou l’extension de stations d’épuration existantes, la réutilisation de l’eau usée dans les installations neuves (pour l’industrie ou l’irrigation, par exemple), la protection de zones sensibles comme les plages ou les zones ostréicoles ou conchylicoles.
Saur a également confiance dans le développement de cette application pour le traitement des eaux résiduaires urbaines : « Vu les problèmes d’eau que nous allons rencontrer dans les années qui viennent, note Yves Coquet, ingénieur recherche du groupe, je suis optimiste. Nous n’en sommes qu’au commencement. La concurrence va jouer » et l’expérience membranaire de Comines.
[Encart : L’expérience membranaire de Comines
Stereau avait construit une station d’épuration à membranes immergées mobile à Comines (Nord).
D’une capacité nominale de 300 équivalents habitants, l’installation drainait l’eau d’un lotissement de cette ville en lisière de la frontière belge (260 habitants réunis en 82 logements). Elle avait coûté 1,3 MF (1998) en investissement et 145 kF/an en fonctionnement normal. L’expérience, désormais arrêtée, avait fait l’objet d’un suivi réalisé en 2000 par l’agence de l’eau Artois-Picardie en partenariat avec Lille Métropole communauté urbaine.
Les membranes étaient de type fibres creuses organiques en polyéthylène de diamètre de pores de 0,4 µ (microfiltration). Le débit moyen journalier a été évalué à 20,5 m³, soit un taux de charge de l’ordre de 50 %, et, en termes de flux de pollution, des taux de charge compris entre 50 et 65 % pour les différents paramètres.
Le rapport d’étude a conclu à des performances épuratoires très élevées (DCO : 96,8 % ; DBO : 99,5 % ; MES : 99,5 % ; NTK : 96,7 % et NGL : 81 %). Seul le rendement du phosphore a diminué, pour une raison technique (augmentation de la fréquence électrique du surpresseur pour améliorer les rendements d’azote). On a observé également une bonne élimination des germes pathogènes et une bonne maîtrise des rejets. Enfin, la compacité des installations, avec une charge volumique importante pour une faible charge massique, a été vue comme un atout déterminant.
Les points négatifs consistaient en une consommation énergétique plus élevée que prévu (le système d’aération nécessitant la production de fortes bulles), la présence de fibres et de filasses autour des membranes et l’obligation d’extraire les boues deux fois par semaine.]
[Photo : À Comines, les membranes étaient de type fibres creuses organiques en polyéthylène de diamètre de pores de 0,4 µ (microfiltration).]
joue déjà. Les prix ont été divisés par près de deux en deux ans chez notre fournisseur. Les freins sont encore le coût, la nécessité de renouveler les membranes périodiquement (aujourd'hui une membrane dure environ cinq ans) et les dépenses énergétiques pour l’aération.
Mais les avantages sont nombreux, notamment un moindre coût d’exploitation. Une installation à membranes peut se permettre des taux de concentration de MES relativement élevés, de l'ordre de 10 à 12 grammes, alors qu’une station à boues activées ne peut dépasser 4 à 7 g. Si l’effluent est bien concentré, avec un réseau séparatif et bien entretenu, le fonctionnement est idéal. Il y a aussi la peur de la nouveauté. Si, il y a 50 ans, on avait parlé aux maires de biofiltres avec automates, sondes et ordinateurs, on ne nous aurait pas cru... »
Les collectivités : une approche plus commerciale
Les fabricants orientent leurs recherches pour allonger la durée de vie des membranes, pour les adapter aux gros débits, pour en créer de nouvelles, pour savoir quels polluants pourraient les dissoudre ou altérer leur fonctionnement, pour imaginer des systèmes de lavage automatiques, pour abaisser leur consommation d’énergie.
« La technique est maintenant assez mûre pour les applications industrielles, précise Michel Riotte, directeur développement chez Stereau, filiale ingénierie et travaux de Saur. C’est encore un thème de recherche pour les eaux résiduaires urbaines. Mais le recours aux membranes est à mon avis inévitable. Et pas seulement pour l’eau potable. Dans ce domaine, la technique est complètement passée dans les mœurs chez les Anglo-Saxons. Les élus comme les organismes de surveillance sanitaire veulent une protection contre les parasites. En France, on trouve cela cher. Mais les maires sont sensibles à la sécurité que confère le filtre membranaire. C'est une barrière qui rassure. Avec eux, il nous faut avoir une approche plus commerciale qu’avec les industriels, car les membranes sont encore mal connues. Bien sûr, ces technologies ne sont pas au même prix que les autres. Mais un meilleur résultat qualitatif et une sécurité plus grande, cela se paie ».
[Encart : recours aux membranes est à mon avis inévitable. Et pas seulement pour l’eau potable. Dans ce domaine, la technique est complètement passée dans les mœurs chez les Anglo-Saxons. Les élus comme les organismes de surveillance sanitaire veulent une protection contre les parasites. En France, on trouve cela cher. Mais les maires sont sensibles à la sécurité que confère le filtre membranaire.]
[Photo : Les fabricants orientent leurs recherches pour allonger la durée de vie des membranes, pour les adapter aux gros débits, pour en créer de nouvelles, pour savoir quels polluants pourraient les dissoudre ou altérer leur fonctionnement, pour imaginer des systèmes de lavage automatiques, pour abaisser leur consommation d’énergie.]
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