CAG: procédés de traitement

Filtration sur CAG

La filtration sur CAG constitue une alternative de plus en plus utilisée, par exemple quand une réintroduction de CAP dans la biologie n’est pas possible et/ou les eaux usées ne conviennent pas à une ozonation. Des filtres à sable existants peuvent être convertis grâce à des adaptations. Ce faisant, le dimensionnement est effectué selon le temps de contact, conformément à l’état actuel des connaissances. Voir les installations à l’échelle industrielle.

Un diagramme montrant le processus d'une usine de traitement de l'eau.Un diagramme montrant le processus d'une usine de traitement de l'eau.
Un diagramme montrant le processus d'une usine de traitement de l'eau.Un diagramme montrant le processus d'une usine de traitement de l'eau.

Des grandeurs caractéristiques (p. ex. temps de séjour minimal, rétention du CAG, hauteurs du lit filtrant typiques, vitesses de filtration) des projets réalisés sont répertoriées ici.

Il est à noter qu’il est nécessaire d’installer des dispositifs adaptés dans le réacteur pour l’introduction et l’extraction (à des fins de réactivation) périodiques du CAG.

Le temps de contact est décisif lors de la filtration sur CAG. Cela signifie que des filtres généralement plus grands que ceux utilisés avec les filtres à sable sont nécessaires. Des informations pratiques sur la planification et le dimensionnement des filtres à CAG sont fournies ici

Lors de la filtration sur CAG, le CAG doit être retiré de la cellule filtrante et du charbon frais doit être introduit. Il est apparu que le transport en véhicule-silo était beaucoup plus simple et rentable, contrairement à celui en big-bags. Lors de l’ajout/de l’extraction du CAG, il convient de veiller à ce que le transfert se fasse le plus délicatement possible (avec de l’eau: le CAG sous forme sèche est plus sensible), afin d’empêcher une abrasion excessive du charbon actif. Les conditions sur site pour l’ajout/le retrait du CAG sont les suivantes: espace suffisant pour le véhicule-silo, eau industrielle avec une pression suffisante (env. 5 bars) et raccordements adaptés. De plus amples informations sont disponibles ici.

Des concentrations de COD élevées en sortie du traitement biologique engendrent une charge plus rapide du CAG. Ainsi, la consommation de charbon est plus élevée. Cela signifie que le charbon actif doit être régénéré plus fréquemment. Un bon prétraitement biologique a donc une influence directe sur la rentabilité de la filtration au CAG. Par ailleurs, une concentration élevée de matières en suspension en sortie du décanteur secondaire engendre un rétrolavage fréquent des cellules filtrantes, augmentant la production d’eau de lavage et sollicitant davantage les étapes de traitement en amont. Lorsqu’un nouveau filtre à CAG est construit, il y a lieu de croire que la production de boues sera plus élevée en raison d’une rétention supplémentaire de matières en suspension dans le filtre à CAG. Cette boue est produite lors de la recirculation de l’eau putride dans le dessableur ou le décanteur primaire sous forme de boues primaires.

Lors de la filtration sur CAG, la rétention de particules est comparable à celle d’un filtre à sable. Aucune étape supplémentaire pour retenir le charbon n’est donc nécessaire. D’éventuelles particules fines de CAG sont rincées pendant la phase de mise en service et acheminées vers le traitement des boues. L’abrasion supplémentaire du charbon pendant l’exploitation est négligeable. La fréquence requise de rétrolavage des filtres et l’élimination des MES dans les filtres à CAG sont comparables à celles d’un filtre à sable.

CAG en lit fluidisé

Les essais pilotes réalisés (STEP de Penthaz, STEP de Langmatt à Wildegg) ayant montré des résultats prometteurs, ce procédé a été réalisé à l’échelle industrielle. Il s’agit d’un procédé intéressant simple à exploiter. Voir les installations à l’échelle industrielle.

Un diagramme montrant le processus d'une usine de traitement de l'eau.Un diagramme montrant le processus d'une usine de traitement de l'eau.
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Des grandeurs caractéristiques (p. ex. temps de séjour minimal, rétention du CAG, hauteurs du lit filtrant typiques, vitesses de filtration) des projets réalisés sont répertoriées ici.

Dans le cas du CAG en lit fluidisé, du charbon actif frais est ajouté à intervalles réguliers par batch dans le réacteur (p. ex. 1 fois par jour). La quantité ajoutée peut varier selon les besoins. Le CAG chargé est évacué du système et conservé pour la régénération. Lors de l’ajout de charbon frais, il convient de veiller à ce que les parties fines soient préalablement séparées, afin qu’elles ne puissent pas parvenir dans le cours d’eau. Le temps de séjour moyen du charbon actif dans le système est d’environ 100 jours.

Le lit fluidisé est maintenu en suspension à une vitesse d’écoulement comprise entre 7 et 20 m/h. Grâce à sa densité spécifique et sa granulométrie (la granulométrie moyenne du charbon actif est d’env. 0,5 mm), le CAG est maintenu dans le réacteur de contact par gravité. Actuellement, on part du principe qu’aucune filtration supplémentaire n’est nécessaire pour la rétention de charbon actif, même avec des vitesses ascensionnelles élevées (jusqu’à 20 m/h).

Avec le CAG en lit fluidisé, une plus grande quantité de charbon actif se trouve dans le système, avec un temps de séjour moyen d’environ 100 jours. Cette quantité de charbon garantit un rendement d’épuration constant sur plusieurs semaines sans dosage de charbon actif frais.

Avec le CAG en lit fluidisé, l’extraction du charbon actif chargé du réacteur a lieu de manière discontinue. Ce charbon actif usagé est stocké dans un conteneur drainant.

Dans le cas du CAG en lit fluidisé, une concentration élevée de matières solides en sortie de décantation secondaire engendre une accumulation dans le lit de charbon actif. Cela peut avoir des impacts préjudiciables sur le taux d’épuration du procédé, lorsqu’une trop grande quantité de charbon actif est extraite du système. Il est possible de limiter l’accumulation de MES dans le lit de charbon actif à l’aide d’un lavage à l’eau mensuel et routinier.

Dans le cas du CAG en lit fluidisé, nous supposons actuellement que la rétention de charbon actif est suffisante et ne nécessite aucune filtration supplémentaire. Des concentrations plus élevées de matières solides à l’entrée du système CAG engendrent toutefois une expansion plus importante du lit de charbon actif, ce qui peut conduire à des pertes de charbon actif en sortie. Une surveillance continue de la hauteur du lit de charbon actif est donc nécessaire.

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