Memotec n5

RVISION C

DATE : 24/07/2007

www.gls.fr La dsinfection des eaux rsiduaires urbaines

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Dans le cas de rejets proximit de prises deau pour la production deau potable, de zones de baignade, de zones sensibles vis--vis de lenvironnement ou dtablissements piscicoles et conchylicoles, il y a obligation de dsinfecter les eaux pures. Il en va de mme pour les rejets de stations rutiliss pour lirrigation.

RGLEMENTATION La rglementation europenne repose sur plusieurs directives : o n75-440, pour la qualit des eaux superficielles destines la production deau potable ; o n46-160, concernant la qualit des eaux de baignade ; o n78-659, pour les eaux douces aptes la vie des poissons ; o n79-923, pour la qualit des eaux piscicoles et conchylicoles.

Leur transposition en droit franais correspond au dcret n91-1283 du 19 dcembre 1991 qui fixe les objectifs rsums dans le tableau 1.

PARAMTRES MICROBIOLOGIQUES VALEURS GUIDES (CONSEILLES) VALEURS IMPRATIVES ( NE PAS DPASSER) Eaux de baignade Coliformes fcaux (/100 ml) Streptocoques fcaux (/100 ml) Salmonelles (/1 l) Entrovirus (PFU/10 l)

100 100

/ /

2000 / 0 0

Eaux conchylicoles Coliformes fcaux (/100 ml) < 300 dans la chair et le liquide intervallaire du coquillage

Tableau 1

TECHNIQUES DE DSINFECTION Les techniques utilises sont dordre chimique (C), extensif (E), ou physique (P) : o le chlore (C) o le lagunage (E) o le rayonnement ultraviolet (P) o le dioxyde de chlore (C) o linfiltration-percolation (E) o les techniques membranaires (P) o lozone (C) o lacide practique (C)

Elles ncessitent toutes une matrise pralable du traitement dpuration, avec une limination correcte des MES et des MO. Le chlore : de moins en moins employ Pour agir efficacement, le chlore impose une bonne qualit deau quant la teneur en matires organiques et en ammoniaque, ainsi quun temps de contact de trente minutes environ. Lefficacit du chlore ne doit pas pour autant masquer les fortes contraintes dexploitation quil gnre : il faut viter les rejets trop chargs en chloramines et en chlore rsiduel pour prserver lenvironnement rcepteur. Il exige aussi la matrise des technologies de stockage et de dosage tant donn sa dangerosit. De plus, bien quefficace contre les bactries, la chloration des eaux pures est abandonne en France car elle se montre inefficace vis--vis des virus. Elle est cependant utilise dans le cas o le risque de re-dveloppement de micro-organismes doit tre supprim, ou dans le cas dune rutilisation de leau. Le dioxyde de chlore : une production in-situ qui limite son emploi

Contrairement au chlore, lefficacit de dsinfection du dioxyde de chlore ne dpend pas du pH. Cette dsinfection est efficace contre tous les types de micro-organismes pathognes. En outre, le dioxyde de chlore peut aussi ragir avec certains rducteurs organiques et minraux pour former des chlorites et des chlorates qui contribuent au contrle de la reviviscence bactrienne (effet rmanent). Cependant, le dioxyde de chlore doit tre produit sur place, ce qui en limite lutilisation. Lozone : un procd efficace mais onreux Lozone est plus efficace que le chlore (les temps de contact ncessaires sont de lordre de dix minutes) et son spectre germicide est trs large : bactries, virus et kystes de protozoaires sont sensibles son action (voir Memotec n29). Cependant, lutilisation de lozone prsente trois inconvnients majeurs qui limitent son utilisation : o la formation de bromates dans le cas deaux charges, mme faiblement, en bromures ; o des investissements importants ; o labsence deffet rmanent permettant une reviviscence des micro-organismes laval du traitement.

Lacide practique : un dsinfectant de plus en plus utilis Par rapport au chlore lacide practique na pas deffet toxique sur le milieu aquatique. Le rsiduel subsistant aprs le temps de contact ncessaire la dsinfection se dcompose par hydrolise en acide actique et peroxyde dhydrogne, ce dernier se dcomposant en eau et oxygne. Le seul rsiduel est donc lacide actique qui est non toxique et biodgradable. Lacide practique sapplique au traitement tertiaire raison de 1 2 mgL-1 pour un temps de contact infrieur 1 heure. Le lagunage : simple mais dpendant de critres dexploitation contraignants Ce procd rustique consiste faire sjourner leffluent pendant un temps plus ou moins long dans un ou plusieurs bassins. Les mcanismes de dsinfection mis en jeu sont essentiellement lirradiation des organismes pathognes par les rayons UV solaires, et laction de micro-organismes.

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Ce procd est particulirement adapt au traitement de faibles volumes. Leau produite peut tre utilise pour des besoins agricoles. Sur les installations existant en France, la qualit de leffluent atteint les normes requises pour les eaux de baignade avec des temps de sjour de 20 30 jours. Cependant, si elle possde lavantage dtre exempte deffets toxiques, cette technique dpend de plusieurs critres pouvant fortement freiner sa mise en uvre : o limportance de lemprise au sol, 5 m2 par quivalant habitant en moyenne ; o le manque densoleillement et les basses tempratures certaines priodes ; o les dbits deaux excdentaires pouvant rduire les temps de sjour ; o le dveloppement dalgues.

Linfiltration-percolation : bien conue et exploite, elle permet une dsinfection pousse Ce principe consiste infiltrer, aprs dcantation ou lagunage, leffluent travers un massif de sable, qui peut directement tre le sol en place et qui sert de support la biomasse puratrice. Ce procd est utilis en majorit pour des agglomrations de taille infrieure 5 000 EH, en zone sans exutoire, dunaire ou littorale. Dans certains autres cas, ce procd permet de r-alimenter les nappes phratiques surexploites ou de saffranchir de la mauvaise dilution des polluants rejets par les stations dpuration en priode dtiage des cours deau. Il permet labattement tertiaire des matires en suspension par filtration, loxydation des matires organiques par la biomasse prsente dans le massif filtrant, et llimination des micro-organismes pathognes par filtration, adsorption et dgradation microbienne. Pour tre efficace en terme de dsinfection (abattement de 3 4 log en coliformes thermotolrants et streptocoques fcaux), il y a lieu de prvoir une hauteur de massif filtrant suffisante (> 3 m), une granulomtrie du sable comprise entre 0,2 et 2 mm, une charge hydraulique maximum de 0,5 m-3.m-2.j-1, et une alimentation squence par bches. Le rayonnement UV : prometteur mais des problmes de reviviscence bactrienne existent Le principe de dsinfection repose sur le rayonnement ultraviolet fourni par des lampes mercure autour desquelles leau traiter circule. Le rayonnement est mis une longueur donde spcifique ( 254 nm) correspondant au pic dabsorption dnergie par les micro-organismes et un pic du spectre dmission des lampes mercure (voir Memotec n28). Il existe deux types de lampes : basse et moyenne pression, et chacun possde un champ spcifique dapplication ; les lampes basse pression sont utilises pour de petites installations, alors que les lampes moyenne pression sont adaptes aux dbits importants, du fait du nombre rduit de lampes mettre en oeuvre. Lefficacit de la dsinfection dpend : o des paramtres physico-chimiques de leau traiter : prsence ou pas de

molcules pouvant absorber lnergie UV (acides humiques par exemple) la place des micro-organismes cibles , de matires en suspension constituant des crans entre le rayonnement et les matires oxyder, de couleur, ;

o des paramtres de fonctionnement lis au vieillissement des lampes, ainsi qu lencrassement des gaines de quartz les protgeant, et quil faut rgulirement nettoyer ;

o de la dose appliquer, exprime en mJ/cm2, qui varie selon les micro-organismes cibles.

Lutilisation des UV prsente de nombreux avantages : ne ncessitant pas de produits chimiques, cette technique ne produit aucun rejet toxique pour lenvironnement, et est efficace contre tous les micro-organismes pathognes (en adaptant les doses aux organismes cibles). Cependant, certaines tudes mettent en avant des problmes de reviviscence bactrienne (absence deffet rmanent), qui ne permettent pas de garantir les rsultats de faon absolue, et il nexiste aujourdhui aucune confirmation quant leur efficacit contre les entro-virus. Les techniques membranaires : la barrire la plus efficace, mais encore trop coteuse Les membranes de microfiltration et dultrafiltration (voir Memotec n31) ont le trs gros avantage deffacer tous les problmes de variabilit de lefficacit en fonction des espces microbiologiques cibles, de reviviscence et de rmanence de toxicit vis vis de la faune et/ou de la flore du milieu rcepteur. Les membranes dultrafiltration avec un seuil de coupure de 0,01 m environ, assurent llimination totale des bactries, des kystes et des virus, condition que leur intgrit soit en permanence vrifie. Si les techniques membranaires sont sans aucun doute celles qui assurent la meilleure qualit leffluent rejet dans le milieu naturel, elles nen restent pas moins trs coteuses, mais on est en droit desprer que le cot des membranes baissera dans un avenir rapproch, au fur et mesure du dveloppement de leurs applications. On ne doit cependant pas ngliger, dans les contraintes dexploitation, la ncessit de procder priodiquement leur nettoyage chimique pour les dcolmater, et leur renouvellement (actuellement, tous les 3 5 ans en moyenne). CONCLUSION

De nombreuses techniques sont donc mises la disposition des concepteurs et des exploitants de stations dpuration pour permettre datteindre les objectifs en terme de qualit microbiologique des eaux de rejet. Le choix faire parmi celles-ci doit bien entendu tenir compte de critres conomiques, oprationnels et environnementaux. La tendance actuelle est oriente vers lutilisation de lampes UV basse pression, installes dans des canaux ouverts, technique qui prsente lavantage dtre efficace contre tous les micro-organismes pathognes, pour peu que lon adapte les doses au(x) type(s) dorganismes cibles. Cependant, le problme de reviviscence bactrienne nest pas rsolu et les recherches se poursuivent afin de dterminer les causes dun tel phnomne, et dans quelle mesure il est possible dy remdier, ou den attnuer lampleur.

Installation de dsinfection par ultraviolets