Procédé de traitement avancé des eaux usées sans rejet liquide : vers une réutilisation des eaux usées sûre et durable. – SAWARE

La pénurie d'eau est actuellement un problème majeur à l’échelle mondiale. Pour résoudre ce problème, les eaux usées municipales peuvent être utilisées comme source d'eau alternative après un traitement approprié. Néanmoins, ces effluents urbains sont de plus en plus contaminés par des micropolluants organiques tels que des biocides et des substances pharmaceutiques. Bien que leur concentration soit souvent très faible (= 10 ng / L), les effets de ces perturbateurs endocriniens peuvent être désastreux en raison de leur persistance potentielle dans l'environnement et de leur accumulation dans les organismes biologiques. Ces composés toxiques sont devenus un enjeu majeur et les stations d’épuration du futur devront se moderniser afin de limiter leurs émissions de micropolluants. Les recherches actuelles sur les traitements possibles des eaux contaminées par des micropolluants biorécalcitrants s’orientent vers un couplage de processus, traditionnels ou plus innovants, avec un objectif commun de faible consommation d'énergie et de fort abattement afin de promouvoir une réutilisation durable de l'eau avec un faible impact environnemental des rejets d'effluents.
Les procédés membranaires sont actuellement en plein essor mais soulèvent le problème du traitement de leurs concentrats, chargés en pollution, et doivent donc être couplés avec des techniques oxydatives afin d’assurer l’élimination complète des polluants. Ainsi, l’ozonation (O3) et le peroxone (O3 + H2O2) sont des procédés d’oxydation efficaces pour l’élimination de certains micropolluants car ils génèrent des espèces très actives, les radicaux hydroxyles, capables d'attaquer la plupart de ces composés. Les limites actuelles de ce type de procédé résident dans leur faible rentabilité pour des solutions hautement diluées et la toxicité potentielle des sous-produits de dégradation.
SAWARE est un projet de recherche appliquée dont l'objectif est de développer un système intégré innovant et intensif, pour le traitement d’un effluent urbain issu d’un bioréacteur à membranes (BRM), couplant la nanofiltration (NF) et un procédé d’oxydation avancé à base d’ozone pour une réutilisation des eaux sûre et durable. La principale innovation du projet SAWARE réside dans l'effet synergique attendu du couplage BRM / O3 / NF pour le traitement avancé de l'effluent secondaire contenant un cocktail de substances prioritaires ciblées par la législation. Le BRM a été choisi comme traitement secondaire car il permet d’éliminer les matières en suspension et est donc adapté comme traitement en aval de la NF et de l’ozonation.
Les principaux objectifs scientifiques du projet SAWARE reposent sur le suivi du devenir de huit substances prioritaires lors de leur traitement par ce nouveau procédé et sur l’optimisation du procédé hybride. En outre, il s’agit de vérifier l'efficacité du procédé à partir d’un suivi analytique couplé à une mesure de l’écotoxicité. L’aspect novateur du projet est lié à i) le suivi de la toxicité de l’effluent afin de valider l’efficacité du traitement et de déterminer ses potentialités de minéralisation ; ii) l’étude approfondie des mécanismes d’élimination au cours de l’étape de NF et au cours de l’étape d’ozonation en matrice réelle ; iii) l’utilisation de nouvelles membranes catalytiques résistantes à l’ozone ; iv) l’optimisation du couplage BRM/O3/NF à l’échelle pilote afin de prouver la faisabilité d’un rejet liquide nul ; v) l’évaluation de l’efficacité et de la durabilité de la solution technique proposée à partir d’une analyse globale du cycle de vie et d’une analyse coût/bénéfices.
Cette analyse de cycle de vie permettra de mettre en lumière les effets bénéfiques de ce couplage en plus de ses qualités fonctionnelles (traitement sur site de micropolluants, utilisation rationnelle de produits chimiques…) en comparaison d’un procédé standard de référence (charbon actif en grain ou poudre, filtration sur sable ou combinaisons de traitement tertiaires existants…).