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Procédés utilisés dans les phases d'épuration additionnelles

Procédés

L’élimination ciblée des micropolluants dans les stations d’épuration communales peut être accomplie de différentes manières. Ces approches peuvent être classées en procédés par adsorption, procédés par oxydation et procédés physiques. Il existe en outre des possibilités de combinaison, entre autres avec des filtres plantés, que l’on peut classer parmi les procédés quasi naturels.

La vue d’ensemble ci-après présente des procédés d’élimination des micropolluants qui sont soit réalisés et exploités plusieurs fois déjà à grande échelle ou qui ont été étudiés comme installations pilotes dans le cadre du projet de recherche CoMinGreat et qui sont très prometteurs.

En Suisse et en Allemagne, notamment dans le Bade-Wurtemberg et en Rhénanie-du-Nord-Westphalie, un certain nombre de stations d’épuration mettent en œuvre un procédé basé sur l’adsorption, comme le CAG ou le CAP ou des procédés oxydatifs (ozonation).

Les procédés physiques de filtration comme la nanofiltration et l’osmose inverse ne sont pas encore employés pour l’élimination complémentaire des micropolluants dans le domaine de l’épuration des eaux urbaines. Cela principalement en raison de la consommation élevée d’énergie et des grandes quantités de concentré qui doivent être traitées à leur tour. La nanofiltration et l’osmose inverse sont donc surtout employées pour le traitement de l’eau potable et l’épuration des eaux usées industrielles.

Vue d'ensemble des procédés

Procédé par adsorption
GAK - charbon actif granulé (CAG)
PAK - charbon actif en poudre (CAP)
Procédé par oxydation
Ozonation
POA : Procédé photo-Fenton
Procédé quasi naturel
Filtre planté
Physique
Nanofiltration
Osmose inverse

Combinaisons de procédés

rocédé par adsorption / oxydation
Combinaisons : Ozonation et charbon actif granulé
Procédé par oxydation / quasi naturel
Combinaisons : Procédé photo-Fenton et lit filtrant
Légende

Réalisé à grande échelle dans plusieurs stations d’épuration urbaines

Procédés développés et étudiés dans CoMinGreat et EmiSûre, échelle d’un pilote, bons résultats, aucune réalisation à grande échelle à ce jour.

Aucune application dans des stations d’épuration urbaines

Mechanismus Adsorption

Die verschiedenen Adsorptionsverfahren basieren auf einem Gleichgewichtsprozess, bei dem sich im Abwasser gelöste Substanzen bis zu einem Gleichgewichtszustand auf der Oberfläche eines Adsorptionsmittels anlagern.

Die zu entfernenden Stoffe werden als Adsorptiv bezeichnet und das Adsorptionsmittel wird als Adsorbens bezeichnet. 

Löst sich das Adsorptiv wieder vom Adsorbens, wird dieser Vorgang als Desorption bezeichnet. 

In der kommunalen Abwasserreinigung wird als Adsorbens Aktivkohle eingesetzt. Die mit Schadstoffen beladene Aktivkohle muss anschließend aus dem System entnommen werden. Die Umsetzung erfolgt entweder über Dosierung von Pulveraktivkohle (PAK), die mit dem Schlamm entnommen wird oder über eine Festbettfiltration mit granulierter Aktivkohle (GAK), die regelmäßig ausgetauscht wird.

Die Adsorption an Aktivkohle erfolgt in Abhängigkeit der bereits vorhandenen Beladung der Aktivkohle sowie der Konzentration der Mikroschadstoffe im Abwasser. Je geringer die gewünschte Restkonzentration ist, desto geringer wird die Aktivkohle beladen und umso höher ist die erforderliche Menge an Aktivkohle.

Für die Herstellung der Aktivkohle können verschiedene Rohmaterialien verwendet werden, wie zum Beispiel Kohle, Torf oder Holz. Die notwendigen Produktionsschritte bestehen im Wesentlichen aus dem Verkoken, also einer Pyrolyse, sowie der thermischen Aktivierung. Dadurch entsteht ein Material mit einer verhältnismäßig großen inneren Oberfläche.

Granulierte Aktivkohle

Der Einsatz von granulierter Aktivkohle erfolgt als Raumfilter, indem das zu behandelnde Abwasser durch einen mit GAK gefüllten Filter bzw. Adsorber geführt wird. Diese können als geschlossene Druckfilter oder als offene Filter ausgeführt werden; kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden.

Die GAK verbleibt solange in dem Raumfilter bis die Beladungskapazität der Aktivkohle erschöpft ist. Der Einsatz von granulierten Aktivkohlen in Festbettfiltern ermöglicht eine thermische Reaktivierung der mit Schadstoffen beladenen Aktivkohlen.  Wie ein herkömmlicher Raumfilter wird der GAK-Filter regelmäßig rückgespült. Er wird jedoch mit geringerer Filtergeschwindigkeit betrieben.

GAK-Filter werden, wie die anderen Verfahren, hinter die Nachklärung angeordnet und sind schon auf diversen Kläranlagen in Nordrhein-Westfalen und Baden-Württemberg in Betrieb.

Weitere Informationen:

Betriebliche Aspekte zu GAK (VSA)

Pulveraktivkohle

Bei der PAK-Anwendung wird Aktivkohle in Pulverform dem Reinigungsprozess zugegeben. Pulveraktivkohle kann auf drei verschiedene Möglichkeiten eingesetzt werden.

Das technisch einfachste Verfahren, welches jedoch den höchsten PAK-Verbrauch aufweist, ist die Dosierung direkt in die biologische Stufe. Zum sicheren Rückhalt der PAK wird zusätzlich zur Dosieranlage ein nachgeschalteter Filter benötigt.

Die Dosierung kann auch unmittelbar vor dem Filter erfolgen. Bei der Dosierung vor den Filter wird weniger PAK benötigt, jedoch ist ein Kontaktbecken erforderlich.
Das baulich aufwendigste Verfahren ist die PAK-Dosierung in eine separate Stufe, auch „Ulmer Verfahren“ genannt. Hier wird die wenigste PAK benötigt, jedoch ein Kontaktbecken, ein Sedimentationsbecken und einen nachgeschalteten Filter.
Die PAK-Dosierung vor den Filter und eine separate Adsorptionsstufe sind nachgeschaltete Verfahren im Anschluss an die Nachklärung. Die Simultan-Dosierung in die Biologie greift hingegen in den bestehenden Klärprozess ein.

Das Ulmer Verfahren wurde bislang am häufigsten baulich realisiert, jedoch sind in die beiden anderen Möglichkeiten ebenfalls realisiert und auf verschiedenen Kläranlagen in Betrieb.

(1) Simultandosierung in die Biologie
(2) PAK-Dosierung vor den Filter
(3) Dosierung in eine separate Adsorptionsstufe – Ulmer Verfahren

Mechanismus Oxidation

Durch oxidative Verfahren werden gelöste Substanzen durch die Zugabe verschiedener Oxidationsmittel chemisch verändert und dabei partiell oxidiert, wodurch Produkte ohne oder mit reduzierter schädlicher Wirkung entstehen. Eine vollständige Mineralisierung wird in der Regel nicht erreicht.

Die Oxidation kann beispielsweise durch Zugabe von Ozon (O3) erfolgen. Neben der direkten Reaktion von Ozon mit Wasserinhaltsstoffen wirkt dieses auch indirekt über den Zerfall in reaktive Hydroxyl-Radikale, welche ebenfalls gelöste Substanzen oxidieren.

Bei dieser Teiloxidation verlieren die Mikroschadstoffe ihre ursprüngliche Wirkung und werden meist in kleinere Moleküle, die sogenannten Oxidationsprodukte, aufgespalten. Teilweise entstehen bei der Oxidation unerwünschte Transformationsprodukte, die eine schädlichere Wirkung als ihre Ausgangssubstanzen haben können.

Der Einsatz von Ozon erfordert einen nachgeschalteten biologischen Abbau der gebildeten Oxidationsprodukte. Die Nachbehandlung kann zum Beispiel aus einem Raumfilter mit Sand-Füllung bestehen.

Neben Ozon werden auch Erweiterte Oxidationsverfahren, die sogenannten „Advanced Oxidation Processes“ (AOP) eingesetzt. Dabei werden gezielt Hydroxyl-Radikale gebildet, die zu einer zusätzlichen  Oxidation der Mikroschadstoffe   führen. Mögliche AOPs sind Ozon/ UV, Wasserstoffperoxid/UV und Photo-Fenton. In dem Projekt CoMinGreat wurde der Einsatz von Photo-Fenton in Kombination mit einem Bodenfilter als Pilotanlage betrieben und untersucht.

Ozonung

Bei der Ozonung erfolgt die Oxidation durch die Zugabe von Ozon (O3) zu dem Abwasser. Die wesentlichen Vorgänge sind dabei der Kontakt zwischen Abwasser und Ozon, die Nachbehandlung sowie die Restozonvernichtung.

Ozon ist sehr instabil und muss daher vor Ort aus Sauerstoff (Luft oder Reinsauerstoff) erzeugt und direkt verwendet werden. Der Ozoneintrag in das Abwasser erfolgt entweder über Diffusoren oder Drallmischer. Es ist sicherzustellen, dass die Kontaktzeit ausreichend lang ist, sodass die Durchmischung und die Reaktion selbst ablaufen können.

Ozon ist ein stark oxidierendes und reizendes Gas, daher muss überschüssiges Ozon in dem Abgas vernichtet werden.

Eine Ozonung einschließlich Nachbehandlung zur weitergehenden Elimination von Mikroschadstoffen wird hinter die Nachklärung angeordnet. Ozon reagiert auch mit den organischen (zum Beispiel CSB, DOC) und mit den anorganischen Abwasserinhaltsstoffen (zum Beispiel Nitrit).  Da Ozon sowie die entstehenden Hydroxyl-Radikale unselektiv mit den Abwasserinhaltsstoffen reagieren, ist eine möglichst weitgehende Reduktion der oxidierbaren Abwasserinhaltsstoffe  wie Stickstoff und Kohlenstoff in der biologischen Stufe der Kläranlage erforderlich.

Weitere Informationen:

Sicherheitsaspekte zum Umgang mit Ozon auf Kläranlagen – Faktenblatt (VSA)

AOP: Photo-Fenton

Der Photo-Fenton Prozess zählt zu den Advanced Oxidation Processes (AOP) und dient zur Oxidation von Mikroschadstoffen.

Dazu wird dem Abwasser Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel, Eisen als Katalysator sowie ein Komplexbildner zugesetzt. Zudem erfolgt eine Bestrahlung mit UV-Licht, wodurch mit dem Wasserstoffperoxid Hydroxyl-Radikale gebildet werden.

Die entstandenen Hydroxyl-Radikale  und das Wasserstoffperoxid oxidieren die Mikroschadstoffe, sodass diese in der Nachbehandlung eliminiert werden können.

Der Photo-Fenton Prozess ist derzeit nicht großtechnisch auf einer Kläranlage umgesetzt.

Im Projekt CoMinGreat wurde der Photo-Fenton-Prozess in Kombination mit nachgeschalteten Bodenfiltern als Pilotanlage untersucht.

Derzeit werden weitere AOPs in der Forschung untersucht.

Mechanismen Naturnahe Verfahren

Unter den naturnahen Verfahren sind für die gezielte Elimination von Mikroschadstoffen insbesondere bewachsene (bepflanzte) Bodenfiltern geeignet. Diese werden (als `Pflanzenkläranlagen`) seit mehreren Jahrzehnten als effiziente und wirtschaftliche Alternative zu den klassischen Verfahren der kommunalen Abwasserbehandlung, vorwiegend zum Abbau von Kohlenstoffverbindungen (BSB und CSB), zur Stickstoff- sowie zur Phosphorelimination eingesetzt. Daneben finden Bodenfilter auch zur weitergehenden Reinigung von Mischwasser, angeordnet hinter Regenentlastungsanlagen, Anwendung. In der Regel werden die Bodenfilter mit einem Festbett aus grob sandigem Material gefüllt und sind mit Schilf oder Sumpfpflanzen bewachsen. Die Zufuhr des Abwassers erfolgt oberirdisch, die Durchströmung vertikal oder horizontal mit weitgehend feststofffreiem Abwasser. Die Reinigungsvorgänge sind sehr komplex und ein Zusammenspiel unterschiedlichster Prozesse wie bspw. Adsorption, bakterieller Abbau, Photodegradation (Abbau unter dem Einfluss von UV-Licht), Phytodegradation (Aufnahme bzw. Abbau durch die Pflanzen) sowie enzymatischen Vorgängen.

Seit einigen Jahren werden bewachsene Bodenfilter, dann meist mit speziellen Substraten als Zuschlagstoffe, auch zum gezielten Abbau von Mikroschadstoffen eingesetzt. Ein interessanter Ansatz zum gezielten Einsatz von Bodenfiltern mit solchen speziellen Substraten findet sich bei einem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Projekt, bei dem Pflanzenkohle als Substratbeimischung dem Bodenfilter zugegeben wurde. Hierbei wurden sehr gute Ergebnisse hinsichtlich der weitergehenden Elimination von Pharmazeutika erzielt.

Bodenfilter

Bodenfilter werden derzeit hauptsächlich als Retentionsbodenfilter zur weitergehenden Mischwasserbehandlung eingesetzt. Aus diversen Untersuchungen ist jedoch bekannt, dass auch Mikroschadstoffe zurückgehalten werden können. Insbesondere für kleine Kläranlagen im ländlichen Raum stellt der Bodenfilter aufgrund seines geringen Betriebsaufwands eine Alternative zu technischen Verfahren dar.

Soll der Bodenfilter zur Rückhaltung von Mikroschadstoffen dienen, werden in der Filterschicht diverse Zuschlagsstoffe wie GAK (Granulierte Aktivkohle), Zeolithe oder aktivierte Biokohle eingesetzt. Hauptsächlich besteht die Filterschicht aus Filtersand.

Die Bepflanzung erfolge im Projekt CoMinGreat mit Schilfrohr und Sumpf-Schwertlilie. Das Filtersubstrat bestand aus Sand mit aktivierter Biokohle.

Die Beschickung mit Abwasser erfolgt intermittierend mit Pausen von mehreren Stunden. Während der Pausen kann Luft und damit Sauerstoff in das Innere des Bodenfilters gelangen, sodass auch aerobe Prozesse wie die Nitrifikation oder der heterotrophe Abbau von Kohlenstoffverbindungen stattfinden können.

Das Abwasser durchfließt den Bodenfilter vertikal.

Kombination Ozonung und GAK

Nach Ozonungsanlagen zur Entfernung von Mikroschadstoffen werden in der Regel Raumfilter geschalten, die mit Anthrazit und oder Sand gefüllt sind. Um oxidative und adsorptive Prozesse optimal zu nutzen, kann hinter eine Ozonung auch ein GAK-Raumfilter geschalten werden. So kann durch niedrigere Ozondosierung gezielt eine Bromatbildung vorgebeugt werden. Die in der Ozonung schlecht oder nicht elimierbaren Substanzen werden anschließend adsorptiv an die GAK gebunden. Da durch die Ozonung bereits ein Großteil der Mikroschadstoffe durch die Ozonung entfernt wurde, kann die GAK deutlich länger im Raumfilter im Einsatz bleiben.

Die Kombination der beiden Verfahren ist baulich bislang auf wenigen Anlagen realisiert. Für zahlreiche Kläranlagen befindet sich jedoch eine solche Kombi-Anlage in Planung.

Kombination Photo-Fenton und Bodenfilter

Ähnlich zur Ozonung benötigt das Photo-Fenton-Verfahren ebenfalls eine Nachbehandlung. Diese Nachbehandlung kann auch ein naturnahes Verfahren wie der Bodenfilter sein.

Adsorption mécanique

Les différents procédés d’adsorption se basent sur un processus d’équilibrage dans lequel les substances dissoutes dans l’eau s’accumulent à la surface d’un agent d’adsorption jusqu’à ce qu’un état d’équilibre soit atteint.

Les substances à éliminer sont appelées adsorbat et l’agent d’adsorption est appelé adsorbant. 

Il y a désorption quand l’adsorbat se détache à nouveau de l’adsorbant. 

L’adsorbant utilisé pour l’épuration des eaux usées urbaines est du charbon actif. Le charbon actif chargé de polluants doit ensuite être extrait du système. La mise en pratique se déroule soit par le dosage du charbon actif en poudre (CAP), qui est extrait avec les boues, soit par filtration sur lit fixe avec du charbon actif en granulés (CAG), qui doit être échangé régulièrement.

L’adsorption sur charbon actif est fonction de la charge du charbon actif à ce moment et de la concentration des micropolluants dans les eaux usées. Plus la concentration résiduelle visée est faible, plus la charge du charbon actif est faible et plus le volume de charbon actif nécessaire est important.

Différentes matières premières comme le charbon, la tourbe ou le bois peuvent être utilisées pour la fabrication du charbon actif. Les étapes de production consistent essentiellement en une cokéfaction, c’est-à-dire une pyrolyse, et une activation thermique. On obtient ainsi une matière avec une surface intérieure relativement importante.

Charbon actif granulé

Le charbon actif granulé est employé dans un filtre volumique rempli de CAG ou d’adsorbant que les eaux usées à traiter doivent traverser. Ces filtres peuvent être réalisés sous la forme de filtres sous pression fermés ou de filtres ouverts, fonctionnant de manière continue ou discontinue.

Le CAG reste dans le filtre jusqu’à ce que la capacité de charge du charbon actif soit épuisée. L’utilisation de charbon actif granulé dans les lits fixes de filtration autorise une réactivation thermique du charbon actif chargé de polluants. Comme un filtre volumétrique normal, le filtre à CAG est rétrolavé à intervalles réguliers. Le procédé est cependant exploité avec une vitesse de filtration plus lente.

Comme les autres procédés, les filtres à CAG suivent la décantation secondaire et sont déjà en service dans des stations d’épuration de Rhénanie-du-Nord-Westphalie et du Bade-Wurtemberg.

Informations complémentaires :

CAG: aspects liés à l’exploitation (VSA)

Charbon actif en poudre

Dans l’application employant du CAP, du charbon actif en poudre est ajouté dans le processus d’épuration. Le charbon actif pulvérulent peut être utilisé de trois manières différentes.

Le procédé techniquement le plus simple, mais consommant le plus de CAP, est le dosage direct dans la phase biologique. Un filtre est également nécessaire en aval en plus du dispositif de dosage pour garantir le maintien du CAP.

Le dosage peut également intervenir directement en amont du filtre. Le dosage en amont du filtre nécessite moins de CAP, mais il nécessite un bassin de contact.
Le procédé le plus onéreux du point de vue des constructions est celui qui consiste à doser le CPA dans une phase séparée. Ce procédé est également appelé « procédé d’Ulm ». C’est celui qui nécessite le moins de CAP, mais il exige un bassin de contact, un bassin de sédimentation et un filtre aval.
Le dosage du CAP en amont du filtre et une phase séparée d’adsorption sont des procédés avals qui interviennent après le décantage secondaire. Le dosage simultané dans la phase biologique intervient quant à lui dans le processus d’épuration existant.

Le procédé d’Ulm est celui qui a été construit le plus souvent jusqu’à présent, pourtant il est également réalisé dans les deux autres possibilités et en service dans différentes stations d’épuration.

(1) dosage simultané dans la phase biologique
(2) dosage du CAP en aval du filtre
(3) dosage dans une phase séparée d'adsorption – procédé d'Ulm

Le mécanisme d'oxydation

Les procédés oxydatifs modifient chimiquement les substances dissoutes par l’ajout de différents agents d’oxydation qui les oxydent partiellement, ce qui engendre des produits inoffensifs ou moins nocifs. En règle générale, aucune minéralisation complète n’est atteinte.

L’oxydation peut être obtenue par exemple par ajout d’ozone (O3). Outre la réaction directe entre l’ozone et les substances contenues dans l’eau, l’ozone a aussi une action indirecte en provoquant une décomposition en radicaux hydroxyles, lesquels oxydent eux aussi les substances dissoutes.

Cette oxydation partielle fait perdre aux micropolluants leur effet initial et ils sont généralement scindés en molécules plus petites appelées produits d’oxydation. L’oxydation engendre également certains produits de transformation indésirables pouvant avoir un effet nocif plus important que les substances de départ.

L’emploi d’ozone exige en aval une biodégradation des produits d’oxydation qui ont été engendrés. Le posttraitement peut par exemple consister en un filtre volumétrique rempli de sable.

Des procédés d’oxydation avancés (POA) appelés en anglais Advanced Oxidation Processes sont employés en plus de l’ozone. Les radicaux hydroxyles qui apparaissent dans ce cadre oxydent davantage les micropolluants. Les POA possibles sont les procédés ozone/UV, peroxyde d’hydrogène/UV et photo-Fenton. Dans le cadre du projet CoMinGreat, l’emploi du procédé photo-Fenton en combinaison avec un lit filtrant a été expérimenté dans une installation pilote.

Ozonation

Avec le procédé d’ozonation, l’oxydation est obtenue par ajout d’ozone (O3) dans les eaux usées. Les principaux procédés sont le contact entre les eaux usées et l’ozone, le posttraitement et la destruction de l’ozone résiduel.

L’ozone, très instable, doit être produit sur place à partir d’oxygène (oxygène de l’air ou oxygène pur) et employé immédiatement. L’ozone est injecté dans les eaux usées par des diffuseurs ou des mélangeurs. La durée de contact doit être suffisamment longue pour que le mélange et la réaction puissent se dérouler.

L’ozone est un gaz irritant à fort pouvoir oxydant, raison pour laquelle l’ozone excédentaire présent dans les gaz rejetés doit être détruit.

L’ozonation, posttraitement compris pour l’élimination complémentaire des micropolluants, est implantée après le décantage secondaire. L’ozone réagit avec les composants organiques (p. ex. DCO, COD) et inorganiques (p. ex. nitrite) des eaux usées. Étant donné que l’ozone et les radicaux hydroxyles qui ont été générés réagissent de manière non sélective avec les eaux usées, il faut autant que possible réduire largement les composants oxydables des eaux usées comme l’azote et le carbone dans la phase de traitement biologique de la station d’épuration.

Informations complémentaires :

Aspects de sécurité relatifs à la manipulation d’ozone dans les stations d’épuration (VSA)

AOP: Photo-Fenton

Le procédé photo-Fenton fait partie des procédés d’oxydation avancée (POA) pour l’oxydation des micropolluants.

On ajoute aux eaux usées du peroxyde d’hydrogène en tant qu’agent d’oxydation, du fer en tant que catalyseur ainsi qu’un agent complexant. Un traitement par lumière UV est également appliqué pour obtenir des radicaux hydroxyles à partir du peroxyde d’hydrogène.

Les radicaux hydroxyles ainsi engendrés et le peroxyde d’hydrogène oxydent les micropolluants afin que ceux-ci puissent être éliminés dans le post-traitement.

Le procédé photo-Fenton n’est pas réalisé actuellement à grande échelle dans une station d’épuration.

Dans le projet CoMinGreat, le procédé photo-Fenton a été examiné en combinaison avec des filtres plantés avals dans le cadre d’une installation pilote.

D’autres processus d’oxydation avancée sont actuellement examinés par la recherche.

Mécanismes des procédés quasi naturels

Parmi les procédés quasi naturels, les filtres plantés notamment conviennent pour l’élimination ciblée de micropolluants. Ces filtres plantés sont utilisés depuis plusieurs décennies (en tant que stations de lagunage) comme alternative efficace et économique aux procédés classiques de traitement des eaux usées urbaines, surtout pour la décomposition des liaisons carbone (DBO et DCO), ainsi que pour l’élimination de l’azote et du phosphore. Par ailleurs, les filtres plantés sont aussi utilisés pour l’épuration complémentaire des eaux mixtes en aval des installations de décharge des eaux pluviales. Les filtres plantés sont habituellement composés d’un lit de matériau sableux grossier planté de roseaux ou de plantes de marais. Les eaux usées arrivent en surface et traversent le lit dans le sens vertical ou horizontal pour le quitter pratiquement exemptes de matières solides. Les processus d’épuration très complexes sont l’action conjuguée de processus divers comme l’adsorption, la dégradation bactérienne, la photodégradation (décomposition sous l’effet de la lumière ultraviolette), la phytodégradation (absorption ou dégradation par des plantes) de même que des processus enzymatiques.

Depuis quelques années, les filtres plantés comprennent le plus souvent des substrats spéciaux comme adjuvants pour la décomposition ciblée des micropolluants. Une approche intéressante de l’utilisation de filtres plantés comprenant de tels substrats spéciaux est réalisée dans le cadre d’un projet soutenu par la « Deutsche Bundesstiftung Umwelt » dans lequel du charbon végétal est mélangé au substrat du filtre planté. Les résultats concernant l’élimination complémentaire de produits pharmaceutiques étaient très bons.

Filtre planté

Les filtres plantés sont surtout utilisés actuellement comme lits filtrants de rétention pour le traitement complémentaire des eaux mixtes. Différentes études ont cependant montré que les micropolluants étaient eux aussi retenus. Le filtre planté est une alternative aux procédés techniques particulièrement pour les petites stations d’épuration en zone rurale en raison de ses faibles coûts de fonctionnement.

Si le filtre planté doit retenir des micropolluants, différents adjuvants doivent être ajoutés à la couche filtrante comme du CAG (charbon actif granulé), des zéolithes ou du biocharbon activé. La couche filtrante est composée essentiellement de sable de filtration.

Dans le cadre du projet CoMinGreat, les plantes utilisées pour la végétalisation sont des roseaux et des iris de marais. Le substrat filtrant est composé de sable et de biocharbon activé.

L’eau usée à traiter est amenée par intermittence avec des pauses de plusieurs heures. Pendant les pauses, de l’air et donc de l’oxygène peut entrer à l’intérieur du filtre planté, si bien que des processus aérobies comme la nitrification ou la décomposition hétérotrophe des liaisons carbonées peuvent également se dérouler.

Les eaux usées traversent verticalement le filtre planté.

Combinaison entre ozonation et charbon actif granulé (CAG)

Les installations d’ozonation pour l’élimination des micropolluants sont suivies généralement par des filtres volumiques remplis d’anthracite et/ou de sable. Pour tirer avantage de manière optimale des processus d’oxydation et d’adsorption, l’ozonation peut aussi être suivie d’un filtre volumétrique avec du CAG. Ainsi, un dosage plus réduit de l’ozone permet de prévenir de manière ciblée la formation de bromate. Les substances qui peuvent mal ou pas du tout être éliminées par ozonation sont ensuite liées par adsorption sur le CAG. Étant donné que l’ozonation a déjà permis d’éliminer une grande partie des micropolluants, le CAG peut rester nettement plus longtemps en service dans le filtre volumique.

La combinaison des deux procédés est réalisée à ce jour dans quelques installations seulement. Une telle installation combinée est cependant à l’étude pour de nombreuses stations d’épuration.

Combinaison du procédé photo-Fenton avec un filtre planté

À l’instar de l’ozonation, le procédé photo-Fenton nécessite lui aussi un posttraitement. Ce posttraitement peut aussi être un procédé quasi naturel comme le filtre planté.