Réutilisation des eaux usées épurées par association de procédés biologiques et membranaires - Programme PRECODD 2006

Wastewater reuse by associating of biological and membrane processes – PRECODD program 2006

¹ SAUR R&D - Les Cyclades, 1 rue Antoine Lavoisier, 78064 Saint-Quentin-en-Yvelines, France
² Université de Toulouse ; INSA, UPS, INP, LISBP, 135 Avenue de Rangueil, 31077, Toulouse, France
³ CEMAGREF, 50 avenue de Verdun, 33612, Cestas Cedex, France
⁴ CRECEP, 144 avenue Paul Vaillant-Couturier, 75014, Paris, France

Auteur de correspondance : smasclet@saur.fr

Résumé

La Réutilisation des Eaux Usées après une épuration poussée (REUE) n'est actuellement pas très répandue en France. Les procédés membranaires mis en œuvre dans ce cadre sont les seuls à ce jour qui permettent d'atteindre une qualité d'eau nécessaire à la REUE. Toutefois, si ces traitements sont bien maîtrisés pour la production d'eau potable, leurs performances technico-économiques sur des eaux usées épurées sont beaucoup moins connues. Or, les problèmes posés par le colmatage biologique des membranes utilisées en traitement tertiaire freinent actuellement l'utilisation et la rentabilité de ces procédés pour la REUE. Dans le cadre du programme PRECODD, deux filières de réutilisation d'eau sont étudiées pour prendre en compte les dernières innovations en matière de développement de membranes et les spécificités des projets incluant soit l'application sur une station d'épuration existante, soit la mise en place d'une nouvelle filière. Les performances de ces filières sont évaluées en termes de pouvoir colmatant, de flux transmembranaires et d'abattements vis-à-vis des microorganismes et des micropolluants. Dans une étape préalable, les indicateurs de suivi de la qualité des eaux destinées à la REUE ont été sélectionnés. Comme les eaux usées contiennent des micropolluants et des pathogènes plus divers et à plus fortes concentrations que les eaux environnementales, nous avons été amenés à élargir le champ des analyses couramment effectuées et à croiser les listes de paramètres utilisés en eau usée et celles utilisées en eau potable. Dans une deuxième étape, les performances des membranes du procédé utilisé en traitement d'affinage tertiaire sont évaluées en termes de colmatage et de rétention. Trois comportements de colmatage ont été mis en évidence, avec une moindre performance pour les membranes de NF par rapport à celles d'OI. De plus, malgré des résultats relativement similaires, les membranes de NF restent moins performantes quant à la rétention des éléments ciblés. La suite du programme concerne la modélisation des procédés biologiques pouvant influer sur la production de substances colmatantes ainsi que la mise en œuvre à l'échelle laboratoire, puis à l'échelle semi-industrielle des filières précédemment citées.

Abstract

The wastewater reuse (REUE) is currently not widespread in France. The membrane processes developed there should enable to supply the water quality required by REUE. However, while these treatments are well characterized in case of drinkable water treatments, their social and economical performances on wastewater are less known. During the tertiary treatment, membrane biofouling reduce the payoff and the possibilities of using these processes for the wastewater reuse. The PRECODD program focuses on the last innovations about membranes and the specificities of the two different studied water treatment processes. The first process is a membrane bioreactor (MBR) followed by a reverse osmosis (RO) or a nanofiltration (NF) installation. It is compared to an activated sludge process followed by an ultrafiltration (UF) + RO or NF installation. Performances of these two processes are measured in terms of fouling risk, transmembrane pressure and also removal of some microorganisms and some micropollutants. Firstly wastewater reuse quality indicators have been selected. Plenty of different pollutants and pathogens are more concentrated in wastewater than in natural water. As a result is a crossing list of drinkable water and wastewater parameters. Then, fouling and retention performances of the membranes have been measured. Three kinds of fouling responses have been observed. The nanofiltration performances are lower than the reverse osmosis ones. Similar trends about retention capacities have been found out. Next steps of the PRECODD program consist in modelling the biological processes producing fouling substances. Meanwhile the two treatment processes will be developed at a lab and industrial scale.