CAP: aspects liés à l’exploitation

Taux d’épuration

Le CAP permet d’éliminer un large spectre de micropolluants des eaux usées, afin de respecter le taux d’épuration de 80%. Les principales grandeurs, qui influencent le taux d’épuration, sont la dose de charbon actif (plus la dose est élevée, plus l’élimination est grande), la matrice des eaux usées (plus la concentration de COD est faible, plus le dosage de CAP nécessaire est faible), ainsi que le charbon actif utilisé. Tous les CAP ne conviennent pas pour des eaux usées spécifiques. De plus amples informations sur le choix de charbon actif sont disponibles ici. Les expériences montrent que la consommation de CAP avec un procédé de traitement placé en aval de la biologie est d’env. 2 mg CAP/mg COD. Si le CAP est dosé directement dans l’étape de traitement biologique, la consommation de CAP a tendance à être plus élevée (env. 3 mg CAP/mg COD). Avec les systèmes à biologie membranaire, une consommation de CAP d’env. 2 mg CAP/mg COD a pu être mesurée.

Exploitation et surveillance

Le taux d’épuration est contrôlé périodiquement à l’aide de 12 substances de référence. Pour l’exploitation quotidienne, des échantillonnages et des analyses fréquentes sont trop onéreux et fastidieux. C’est pourquoi des paramètres auxiliaires sont disponibles pour la surveillance surveillance (cf. Concept de surveillance de l’efficacité d’épuration). Outre le relevé de la consommation de CAP et des concentrations du COD, la mesure (en ligne) du CAS (coefficient d’absorption spectrale) à 254 nm est également adaptée. Des appareils de mesure sont disponibles dans le commerce. Ils sont adaptés en permanence à une utilisation dans les eaux usées pour surveiller l’élimination des composés traces. La diminution du CAS corrèle aussi bien lors de l’ozonation que lors des procédés au charbon actif avec l’élimination de différents composés traces. Pour la surveillance du taux d’épuration, il est donc recommandé de mesurer le CAS à 254 nm en entrée et en sortie de l’étape d’élimination des micropolluants, en plus de la mesure périodique des composés traces. La mesure du CAS peut aussi bien être effectuée en ligne qu’avec des échantillons composites en laboratoire (Expériences faites avec la mesure du CAS). Globalement, une combinaison de l’analyse des éléments traces et des signaux en ligne permet de s’assurer que les installations répondent aux exigences fixées en matière de taux d’épuration.

La mesure de la turbidité en sortie (c’est-à-dire après l’étape de polishing) permet de détecter suffisamment tôt une éventuelle perte de CAP via les effluents. Cette méthode ne convient pas pour la surveillance de l’exploitation, mais peut être intéressante sur le plan de la sécurité, pour introduire par exemple un dispositif d’arrêt d’urgence du dosage de CAP. Afin de pouvoir analyser le rapport quantitatif entre la turbidité et la perte de CAP, des mesures de comparaison périodiques avec le procédé thermogravimétrique sont recommandées.

L’enregistrement d’indicateurs d’exploitation conventionnels peut permettre de tirer des premières conclusions sur l’exploitation de l’étape d’élimination des micropolluants, notamment sur la quantité d’eaux usées traitée et la consommation de CAP. Une évaluation basée sur ces seuls paramètres d’exploitation est toutefois trop peu précise. Une combinaison avec une autre méthode est donc nécessaire. Par ailleurs, la part de matières solides en sortie de STEP doit être surveillée dans diverses conditions d’exploitation, par le biais de mesures de MES et de turbidité ainsi que de mesures directes de pertes de CAP.

Consommation de ressources et impacts sur l’environnement

En cas de procédés au CAP, les ressources suivantes sont requises:

La consommation de charbon actif en poudre dépend des procédés choisis, de la composition et de la matrice des eaux usées (matières solides, COD) et du CAP utilisé. La consommation d’énergie primaire et l’empreinte CO2 sont étroitement liées à la consommation de CAP, car la fabrication de CAP nécessite beaucoup d’énergie. Le produit de départ utilisé pour fabriquer le charbon (matière première renouvelable ou pas), la part de produit réactivé ainsi que le mix d’électricité pour l’activation du charbon jouent un grand rôle.

Le choix du procédé détermine s’il faut ajouter des coagulants et/ou des floculants et en quelle quantité.

La consommation d’électricité dépend également fortement du procédé choisi, le procédé de séparation étant le plus influent.

L’espace nécessaire dépend du procédé. Les procédés de séparation avec une séparation préalable (p. ex. sédimentation) sont ceux qui occupent le plus d’espace. Mais la filtration proprement dite a également une certaine influence sur l’espace nécessaire: p. ex. une filtration sur sable nécessite plus de surface et de volume bâti qu’une filtration sur toile.

Protéger les cours d’eau en respectant le climat

Dans le cas des procédés au CAP, c’est la fabrication du charbon actif qui a le plus grand impact sur l’environnement. Opter pour un charbon actif fabriqué à partir de matières premières renouvelables ou contenant une part élevée de charbon réactivé permet d’avoir une influence notable sur l’impact environnemental de l’étape de traitement. Une optimisation du dosage a également une grande influence. Les exploitants de STEP y parviennent notamment en utilisant un charbon actif présentant un taux d’épuration élevé pour leurs eaux usées et en le dosant en fonction des besoins. Une diminution de la consommation de matériaux pour l’infrastructure a une moindre importance.


Modélisation de l’empreinte CO2 des systèmes de CAP en utilisant les hypothèses du rapport « Protéger les cours d’eau en respectant le climat », ainsi que diverses mesures de réduction de l’effet de serre.

Vous trouverez ici des conseils supplémentaires pour renforcer l’efficience énergétique dans les installations visant à éliminer les micropolluants»

Coûts

Il est pratiquement impossible de généraliser les coûts spécifiques des procédés au CAP en raison de la grande diversité des procédés utilisés ainsi que des exigences très différentes posées envers les ouvrages (taille, conception, équipements) et les composants techniques du procédé. Les seuls composants identiques sont l’équipement destiné au stockage et au dosage du charbon actif.

Les coûts d’exploitation d’un traitement au CAP reposent principalement sur la consommation de charbon actif. Les autres coûts sont l’élimination du charbon actif chargé (part des boues d’épuration), les coûts d’électricité, les coagulants et floculants, ainsi que les coûts pour le personnel. Une consommation d’électricité et de réactifs d’exploitation optimisée n’a pas uniquement des répercussions positives sur les coûts d’exploitation, mais réduit également l’impact sur l’environnement.