Un traitement amélioré des eaux usées qui ne coulait pas de source
Le traitement biologique des eaux usées dans les installations urbaines et industrielles exige de maintenir un niveau élevé d’oxygène dissous (OD) afin de permettre à la biomasse de métaboliser les polluants. Ce processus réduit la demande biologique et chimique en oxygène et en ammoniac à des niveaux inférieurs aux seuils fixés par la réglementation de la Commission européenne. Afin de maintenir la concentration d’oxygène requise dans les eaux usées, des bulles d’air (ou d’oxygène pur) sont injectées dans le réservoir de traitement biologique par de puissants aérateurs, en général des compresseurs ou des turbines. Cependant, les aérateurs traditionnels ne sont pas particulièrement efficaces et consomment une grande quantité d’énergie pour maintenir les niveaux requis d’OD. Actuellement, l’énergie nécessaire à un aérateur à bulles standard représente en général environ 55 % de la consommation totale d’une centrale de TEU. Une solution consiste à injecter des NB, d’un diamètre compris entre 50 et 200 nanomètres, qui présentent des propriétés plus intéressantes que celles des bulles normales. La pression interne très élevée des NB leur permet de rester stables dans un liquide pendant plusieurs jours alors que leurs homologues classiques ne peuvent rester dans cet état que quelques secondes. Les NB peuvent dès lors permettre d’introduire de beaucoup plus grandes quantités d’OD stable dans l’eau, ce qui augmente considérablement l’efficacité du transfert d’oxygène.
Élimination des éléments nocifs
Le projet WATERMAX a permis d’améliorer l’aération des eaux usées en développant et en testant des prototypes de générateurs NB dans des centrales de TEU pilotes. «Ces générateurs reposent sur la technologie NB et sa capacité à aérer de grands volumes d’eaux usées, qui présente un coût très bas et des délais très courts (une journée d’installation et un entretien réduit), nécessite des investissements très limités, donne des résultats immédiats, et a été éprouvée dans des conditions réelles», explique Floriano Tosato, responsable du projet. L’hyper-oxydation des eaux usées aide à éliminer les éléments chimiques nocifs (ammoniac, phosphore, chlore, etc.) par réaction avec le radical hydroxyle. Ces réactions fragmentent rapidement les contaminants, les transforment en petites molécules inorganiques et réduisent les boues produites par les procédés traditionnels. Les solutions actuelles à base d’ozone disponibles sur le marché sont très onéreuses car l’ozone injecté dans l’eau sous forme de bulles de taille normale est très volatil. Une grande partie de cet ozone retourne dans l’atmosphère et n’a aucun effet sur l’eau à traiter. «Il a été démontré que seuls 10 % de l’ozone généré par les aérateurs traditionnels est dissous dans l’eau, le reste est perdu», explique M. Tosato.
Plus efficace et plus rentable
Les chercheurs ont optimisé les prototypes de générateurs NB et élaboré des lignes directrices pour son industrialisation et sa production, et ont procédé à des essais sur des prototypes existants. Les partenaires du projet ont mis en place un certain nombre de projets de TEU pilotes, notamment dans les secteurs du bétail et de la volaille, car ces derniers sont les plus touchés par la mauvaise qualité de l’eau potable et l’utilisation excessive d’antibiotiques. L’initiative a également mis au point un système de commande à distance, baptisé WMAX-RC, pour les centrales de TEU qui ne disposent pas d’une surveillance humaine permanente. «WMAX permet de commander et de gérer à distance le fonctionnement de l’ensemble du système d’aération afin de prévenir les problèmes potentiels et d’optimiser les performances», explique M. Tosato. WATERMAX contribuera à réduire les coûts de traitement de l’eau, ce qui permettra aux exploitants d’augmenter rapidement leur capacité d’aération et de traiter de plus grandes quantités d’eaux usées au même coût. «Ces nouveaux systèmes d’aération plus efficaces peuvent être installés dans d’anciennes centrales sans qu’il y ait besoin de les fermer ou de les vider. Des organismes publics et privés du secteur TEU figurent parmi les clients potentiels du système d’aération à nanobulles», conclut M. Tosato.
Mots‑clés
WATERMAX, traitement des eaux usées (TEU), nanobulle (NB), aération, ozone, oxygène dissous (OD)
