L’Office hollandais de l’eau « Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier » (HHNK) est l’organisation responsable de la qualité des eaux de surface dans la région nord-ouest des Pays-Bas, au nord d’Amsterdam. Une des responsabilités du HHNK est l’exploitation de nombreuses stations de pompage et de leur réseau, et de 19 stations de traitement des eaux usées, parmi lesquelles se trouve la station de Wervershoof. L’usine d’origine a démarré en 1980.
Les eaux usées collectées dans la zone
Comptage moyen de bactéries au point d’échantillonnage et abattements correspondants
| Bactérie |
SP1 (CFU/100 ml) |
SP2 (CFU/100 ml) |
SP3 (CFU/100 ml) |
LLC (CFU/100 ml) |
HLC (CFU/100 ml) |
Abattement SP1 → 2 (%) |
Abattement SP1 → 3 (%) |
| Coliforme |
619 700 |
556 |
6 570 |
5 280 |
417 |
99,9 |
98,9 |
| Coliforme thermotolérant |
220 333 |
126 |
1 348 |
1 273 |
86 |
99,9 |
99,4 |
| Escherichia coli |
59 417 |
77 |
719 |
837 |
51 |
99,9 |
98,8 |
| Entérocoques intestinaux |
2 936 |
96 |
96 |
128 |
51 |
96,7 |
96,7 |
Du bassin d’alimentation de Westfriesland sont traitées (débit moyen de 40 000 m³ par jour) sur cette usine. Récemment, l’usine de Wervershoof est passée en traitement biologique complet et direct (système modifié de l’Université du Cap, sans prétraitement physico-chimique ou décantation primaire), et sa capacité a été augmentée à 306 000 équivalents-habitants (Eq.Hab, défini comme 136 g de DTO, Demande Totale en Oxygène) et 7 920 m³/h d’eaux pluviales (débit maximum d’eaux pluviales).
La désinfection des eaux à la station d’épuration de Wervershoof
L’eau traitée est envoyée dans un canal au sol (également appelé eau de polder), environ 1 km en amont des installations de pompage de Vier Noorder Koggen (VNK). Grâce à une station de pompage, l’eau provenant des canaux au sol et des canaux élevés est déversée dans le lac IJsselmeer : environ 17 % du débit vient de l’eau traitée par l’usine.
Le lac IJsselmeer est une zone où de nombreuses activités de loisirs aquatiques sont proposées. Par conséquent, l’eau est désinfectée cinq mois l’an, de mai à septembre. Conformément aux exigences en matière de rejet, depuis le démarrage de la station d’origine, de l’hypochlorite de sodium a été injecté. Avec la chloration actuelle, environ 4 500 kg de chlore sont déversés dans l’environnement chaque année.
Le HHNK a souhaité s’orienter vers une méthode de désinfection alternative, principalement pour des raisons environnementales. Au cours des dernières années, le HHNK a cherché à mettre un terme à l’utilisation du chlore, mais cela n’a conduit qu’à de vaines études d’alternatives. Au milieu de l’année 2006, cependant, l’Office des eaux a découvert DesinFix™ : une nouvelle méthode de désinfection des effluents
DesinFix™ est une nouvelle méthode de désinfection d’effluents, comprenant un produit contenant de l’acide performique (PFA), un puissant agent d’oxydation. Ce produit (appelé DEX-135™) est préparé sur site par mélange de deux solutions, et le PFA ainsi obtenu se décompose pour former des radicaux hydroxyles, qui tuent les bactéries.
Ce qui rend la méthode potentiellement intéressante aux yeux du HHNK, c’est qu’il s’agit d’une méthode simple, utilisant deux composants chimiques, qui se décomposent relativement rapidement en CO₂ et H₂O : aucun sous-produit n’est donc formé. L’installation et le contrôle du dosage, pour atteindre le niveau de désinfection souhaité, sont faciles à mettre en œuvre.
Des tests ont été réalisés afin d’évaluer l’efficacité de la méthode de désinfection DesinFix™.
Tests et résultats
Principalement hors de la saison de désinfection, de nombreux tests en laboratoire et quelques tests à grande échelle ont été réalisés dans la station de Wervershoof, sur une période assez courte, comprise entre la fin de l’année 2006 et l’automne 2007. Les études portaient sur la relation entre le niveau de dosage et l’effet désinfectant sur l’effluent. Les résultats obtenus ont été positifs : un dosage de 6 ml/m³ de DEX-135™ s’est avéré suffisant pour obtenir des taux de destruction des bactéries de 90 % et plus.
En 2008, un essai industriel de la méthode de traitement DesinFix™ a été accordé, pour une durée de deux mois (août-septembre, la dernière partie de la saison de désinfection). Cela a donc permis de recueillir un savoir-faire précieux de ce produit utilisé dans des circonstances « réelles ». Comme seulement 10 jours d’échantillonnage ont été prévus, les résultats d’un seul niveau de dosage (6 ml de produit par m³ d’effluent) sont reportés.
Dans la station de traitement des eaux usées, des échantillons ont été pris sur trois points d’échantillonnage (SP – « Sampling Point ») :
SP1 : effluent biologiquement traité, non désinfecté ;
SP2 : effluent désinfecté (flux d’entrée du circuit de contact) ;
SP3 : effluent désinfecté (à mi-parcours avant le rejet).
Pour l’eau de surface, des échantillons ont été pris en deux points d’échantillonnage :
LLC : point d’échantillonnage canal au sol (influencé par l’effluent) ;
HLC : point d’échantillonnage canal élevé (référence).
L’effluent, venant du SP3, rejoint LLC en aval.
HLC se trouve dans un système d’eau indépendant, qui n’est pas en contact avec l’eau usée, et est utilisé comme référence. Par le biais de la station de pompage VNK, LLC et HLC sont finalement rejetés dans le lac IJsselmeer.
Les bactéries sont comptées (en CFU/100 ml) aux points d’échantillonnage et les abattements dans la station sont calculés à partir des valeurs à ces points (voir tableau ci-dessus).
Avec un dosage de 6 ml/m³ d’effluent, on obtient une désinfection efficace et complète des eaux usées. Les abattements d’Escherichia coli entre les points SP1 et SP2 sont en moyenne de 99,9 % (tuant par un facteur de 1 000). Pour les entérocoques intestinaux, le taux d’élimination est de près de 97 %. Toutefois, il apparaît qu’une analyse du 20 août est complètement hors gamme. Si l’on ignore les résultats de cette analyse, on obtient une réduction moyenne de 99,5 %.
[Photo : Plan des points d’échantillonnage 1, 2, et 3 pour le test de désinfection.]
Le comptage de bactéries pour les E. coli et les entérocoques intestinaux au point SP2, pour l’effluent soumis au traitement DesinFix™, répond totalement au niveau « Excellente qualité » de la Directive européenne relative à la qualité des eaux de baignade (Directive 2006/7/EC ; annexe I, eaux intérieures).
Toutefois, il ressort que dans le canal d’effluent, entre les points SP2 et SP3, une recontamination s’est produite. Entre ces points, le comptage total des bactéries pour les trois types de bactéries coliformes augmente d’un facteur 10 environ ; ce qui n’est pas le cas des entérocoques intestinaux.
Si l’on exclut l’analyse hors gamme du 20 août, le comptage de ces bactéries augmente néanmoins d’un facteur 7. Le comptage au point SP3 de l’effluent rejoint le niveau du point d’échantillon LLC.
On peut expliquer ce phénomène par la remise en suspension de particules de boues et/ou la présence d’oies venant se nourrir dans le fossé de rejet de l’effluent. Les solutions correctives suivantes ont été proposées : utiliser un canal fermé pour l’évacuation de l’effluent (coûteux), chasser les oies, changer le point de dosage pour le positionner à la fin du fossé de rejet de l’effluent.
La réglementation aux Pays-Bas et ailleurs
Pour le test en 2008, une exemption a été accordée par le Bureau hollandais pour l’admission des pesticides et des biocides (CTGB).
Afin de commercialiser les deux composants, utilisés dans DesinFix™, des numéros d’admission sont nécessaires.
Aux Pays-Bas, la procédure d’obtention de ces numéros est longue et fastidieuse, mais cette demande évolue progressivement. Il est raisonnable de s’attendre à ce que cette demande soit révisée favorablement : une procédure analogue est utilisée pour le traitement de systèmes d’irrigation dans des cultures sous serres depuis 10 ans. Les produits utilisés dans ces applications sont très similaires à ceux qui sont employés dans le produit DEX-135™ (mais en concentration plus faible), et sont actuellement autorisés. Les numéros d’admission pour l’application de désinfection d’effluent devraient être obtenus à la fin de l’année 2009.
Les autorités d’autres pays européens, comme l’Allemagne, la France, la Pologne, le Royaume-Uni, les pays scandinaves, ont déjà approuvé l’utilisation du concept DesinFix™ et du produit DEX-135™.
Le futur de la désinfection dans l’usine de Wervershoof
Le traitement DesinFix™ est un succès à un dosage de 6 ml/m³ d’effluent, et l’eau usée désinfectée au point d’échantillonnage SP2 répond aux exigences du niveau « excellente qualité » des normes relatives aux eaux de baignade, selon la directive européenne (Directive 2006/7/EC), pour l’Escherichia coli et les entérocoques intestinaux.
La recontamination sera évitée en changeant le point de dosage et en le positionnant à la fin du fossé de rejet de l’effluent, et si nécessaire, en chassant les oies.
L’office de l’eau HHNK entend utiliser DesinFix™ en tant que méthode de désinfection dans les années à venir dans la station de Wervershoof. En remplaçant la chloration par une alternative sans chlore comme celle qui a été utilisée dans le test, le HHNK peut éviter l’utilisation de 4 500 kg de chlore par an qui ne seront plus déversés dans l’environnement.
Une fois que le contrat aura été élaboré et signé, Kemira fournira la désinfection DesinFix™ comme un service comprenant l’installation, les produits chimiques et le fonctionnement. Kemira sera responsable du dosage continu au niveau précis souhaité par l’Office de l’Eau.
[Photo : L’office de l’eau entend utiliser DesinFix™ en tant que méthode de désinfection dans les années à venir dans la station de Wervershoof. En remplaçant la chloration par DesinFix™, le HHNK peut éviter l’utilisation de 4 500 kg de chlore par an qui ne seront plus déversés dans l’environnement.]
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