Traitement des micropolluants dans les eaux usées : rapport final sur les essais pilotes à la STEP de Vidy (Lausanne)

De nombreux micropolluants organiques presents dans les eaux usees sont mal elimines dans les stations d’epuration (STEP) conventionnelles. Pour reduire l’apport de ces substances dans les eaux de surface, des traitements avances sont necessaires. Deux traitements biologiques et deux traitements avances ont ete testes a grande echelle a la STEP de Vidy (Lausanne) (220'000 equivalents-habitants) pendant plus d’une annee. Ces essais s’inscrivent dans le cadre du projet « Strategie Micropoll » de l’Office federal de l’environnement (OFEV). Un nouveau traitement biologique a lit fluidise avec nitrification totale (capacite de 80 l/s) a ete construit en parallele au procede a boues activees forte charge (sans nitrification) actuellement en place (capacite de 1’200 l/s). Ceci a permis de comparer l’efficacite d’elimination des micropolluants dans ces deux types de biologie et d’etudier leur influence sur les traitements avances qui suivent. Les deux traitements avances testes sont l’ozonation suivie d’une filtration sur sable (ozonation-FS) (capacite de l’installation de 100 l/s) et le traitement au charbon actif en poudre suivi d’une filtration membranaire (ultrafiltration) (CAP-UF) (capacite de 10 l/s). Concue sur la base de precedentes etudes du projet « Strategie Micropoll », l’installation d’ozonation a ete maitrisee en quelques mois, et seuls quelques parametres ont du etre ameliores. En revanche, beaucoup d’elements techniques ont du etre corriges sur l’installation CAP-UF (procede nouveau pour le traitement des eaux usees). La phase de separation du CAP par ultrafiltration n’est pas encore maitrisee et necessite des optimisations, notamment pour reduire le colmatage (reversible) des membranes, responsable d’une capacite hydraulique inferieure a la moitie de la capacite esperee. La separation du CAP par un filtre a sable est une alternative possible. Sur une selection de plus de 50 micropolluants organiques (produits pharmaceutiques, pesticides, substances a effet hormonal), le traitement biologique a boues activees forte charge a permis d’atteindre un abattement moyen de 23%. Avec un traitement biologique permettant une nitrification, le taux d’elimination a augmente a 44% en moyenne, confirmant les resultats d’autres etudes. Le traitement ozonation-FS a permis d’eliminer a plus de 80% la plupart des substances analysees, avec un dosage d’ozone moyen d’environ 5.5 mgO3/l (equivalent a environ 0.9 gO3/gCOD), pour des couts d’exploitation d’environ 6 ct. /m3 traite. Une desinfection partielle de l’effluent a egalement pu etre atteinte, conduisant ainsi au respect des normes suisses et europeennes de qualite pour les eaux de baignade. Le traitement CAP-UF a permis d’eliminer a plus de 80% la plupart des micropolluants, avec un dosage de CAP compris entre 10 et 20 mg/l. La separation du CAP par ultrafiltration permet une desinfection totale de l’effluent. A cause des faibles debits de l’installation CAP-UF (colmatage des membranes), les couts d’exploitation etaient proches de 50 ct. /m3 traite. L’alternative avec la separation du CAP sur un filtre a sable (testee dans des essais complementaires) couterait entre 6 et 9 ct. /m3. Sur la majorite des 25 tests ecotoxicologiques effectues, une nette reduction de la toxicite a ete observee en sortie des deux traitements avances. Aucune toxicite liee aux sous-produits de reaction potentiellement formes durant l’ozonation n’a ete observee. Ces deux procedes (ozonation et adsorption sur CAP) sont efficaces pour reduire l’apport de micropolluants dans les eaux de surface. Les technologies ozonation-FS et CAP-FS sont realistes autant du point de vue de leur implantation dans les STEP que de leur exploitation, pour des couts d’investissement et d’exploitation relativement similaires (environ 20 centimes par metre cube d’eau traitee lors des essais). Chaque technique ayant ses avantages, le choix du procede doit etre fait au cas par cas en fonction des contraintes locales (espace a disposition, type de traitement existant, securite, qualifications du personnel, couts des reactifs, lieu et type de traitement des boues, etc.), de la qualite de l’eau entrante et de la qualite voulue en sortie.