CAG en lit fluidisé : Évaluation du procédé à la STEP de Delémont et environs
Résumé
Ce rapport évalue les performances à grande échelle du procédé Carboplus (CAG en lit fluidisé) pour l’élimination des micropolluants à la station d’épuration des eaux usées de Delémont et environs (ci-après STEP de Delémont). Mis en œuvre afin de se conformer sur la protection des eaux (OEaux), le système utilise du charbon actif microgranulaire (CAG) dans des réacteurs à lit fluidisé. L’étude a suivi le système pendant environ un an, entre fin 2023 et fin 2024, en analysant l’élimination des micropolluants organiques, les paramètres cumulés, la rétention du charbon actif et le comportement opérationnel dans des conditions météorologiques variables. Le système comprend trois lits fluidisés (CBP1, CBP2, CBP3) fonctionnant en parallèle. Les performances ont été évaluées au regard des objectifs réglementaires et comparées à une installation similaire à la STEP de Penthaz. Les principales conclusions sont les suivantes
Efficacité de l’élimination des micropolluants :
- Temps sec : le processus a atteint de manière fiable l’objectif réglementaire de >80 % d’élimination des substances indicatrices. Les concentrations de diclofénac devraient rester inférieures à la limite réglementaire suisse dans la rivière réceptrice après dilution.
- Épisodes pluvieux : l’efficacité d’élimination a diminué pendant les épisodes pluvieux. Cette baisse était corrélée aux vitesses d’écoulement ascendant, probablement en raison de la réduction du temps de contact et de la dilution des eaux usées.
- Dosage CAG : la variation du dosage de charbon actif en grains (≈10,5 à 15 mg/L) n’a montré aucune corrélation immédiate avec la performance d’élimination, peut-être en raison des longs temps de rétention des solides (> 200 jours), qui pourraient amortir les changements de dosage à court terme.
Rétention du charbon actif :
- Rétention : le système a démontré une rétention élevée du charbon actif en grains (94 à 100 %), respectant généralement le nouveau seuil recommandé par la VSA de 96 %. La concentration moyenne en carbone dans les effluents était de 0,26 mg/L.
- Impact du débit : La rétention est restée élevée même lors d’épisodes de fort débit associées à des épisodes pluvieux.
Comportement opérationnel :
- Dynamique du lit : La hauteur du lit a fluctué, augmentant souvent après la pluie en raison de l’accumulation de matières en suspension (MES), ce qui a nécessité un lavage à contre-courant régulier, en particulier après de fortes pluies.
Recommandations pratiques pour l’exploitation Sur la base des résultats du projet et de l’expérience pratique, les paramètres suivants sont recommandés pour garantir une efficacité d’élimination de 80 %, une élimination suffisante du diclofénac et la rétention du charbon actif, en particulier pendant la phase de démarrage :
- Dosage : maintenir un dosage d’au moins 1,8 mg de charbon CAG par mg de Carbone Organique Dissous (COD) (environ 12-13 mg/L pour des niveaux de COD typiques de 5-7 mg/L) afin d’assurer une marge de sécurité pour une élimination constante.
- Hydraulique : limiter les vitesses hydrauliques du filtre à un maximum de 11-12 m/h semble garantir un temps de contact suffisant (environ 6-8 min temps de contact en lit vide (EBCT).
- Gestion du lit : viser une hauteur de lit au repos de 1,6 à 1,8 m (fluidisé : 2,0 à 2,7 m).
Conclusions Le procédé CAG en lit fluidisé est une technologie éprouvée capable de répondre aux exigences réglementaires. Cependant, ses performances diminuent lors d’événements à haut débit. Les petits ajustements de dosage à court terme sont inefficaces pour le contrôle immédiat du procédé, probablement en raison de l’inertie du système. Une optimisation future pourrait explorer des stratégies d’élimination en deux étapes, telles que le dosage de charbon actif granulé broyé dans le traitement biologique. Des tests supplémentaires sont nécessaires pour explorer cette possibilité.