Présentation du projet

Contexte du projet

Produits industriels, plastifiants, détergents, hydrocarbures, pesticides, cosmétiques, médicaments, de nombreux polluants issus des activités humaines sont présents à l'état de trace dans les milieux naturels (eaux de surface, eaux souterraines). Les concentrations mesurées sont en général très faibles, excédant rarement quelques dizaines de ng/L. Les risques associés à une exposition chronique à ces substances sont encore largement discutés par les scientifiques. Néanmoins de nombreux travaux montrent qu’à faibles concentrations, certains micropolluants auraient des effets sur le fonctionnement des écosystèmes avec, notamment, des effets observés sur le comportement des organismes aquatiques et la santé humaine.

Les stations de traitement des eaux usées (STEU) domestiques n'ont pas été conçues pour traiter les micropolluants. Elles sont considérées comme une des principales sources émettrices de micropolluants vers les milieux aquatiques. Aussi, la réglementation incite, depuis 2000, à la réduction des émissions en application des objectifs fixés par la directive cadre sur l’eau (DCE). Au niveau européen, une liste de substances dites « prioritaires » (dont les rejets sont à réduire) ou « prioritaires dangereuses » (dont les rejets sont à supprimer) a été publiée en 2001, liste mise à jour en 2008 et actuellement en cours de révision. En complément, au niveau national, une circulaire impose depuis 2010 un suivi des émissions d’une centaine de micropolluants pour les STEU de plus de 10 000 équivalents habitants.

Les résultats du projet de recherche AMPERES (2006-2009) ont permis d’acquérir des connaissances nouvelles sur l’efficacité d’élimination d’une centaine de micropolluants par différentes filières de traitement des eaux usées. En outre, des techniques analytiques et d’échantillonnage robustes et compatibles avec les très faibles niveaux de concentrations des substances dans les eaux et les boues ont été développées.

Dans la suite de ces travaux, le projet ARMISTIQ porte sur l’optimisation du traitement des micropolluants par les procédés de traitement. Par une acquisition de connaissances nouvelles, à l’aide d’expérimentations de terrain et de modélisation, ces travaux anticipent les évolutions de la réglementation, comme par exemple, l’intégration de nouvelles substances dans la liste des substances prioritaires et la nécessité d’intensifier la réduction des rejets de micropolluants.

 

Objectifs du projet

Le projet ARMISTIQ consiste à évaluer et à améliorer la connaissance et la maîtrise de technologies de traitement des substances prioritaires et émergentes présentes dans les eaux usées et les boues urbaines.

Ce projet a pour objectifs :

  • d'acquérir des données opérationnelles sur les substances (prioritaires et émergentes) pour plusieurs filières de traitement ;
  • d'améliorer les connaissances sur les conditions optimales de réduction des substances par les traitements secondaires (ex: boues activées) ou tertiaires (oxydation avancée, adsorption) des eaux et par les traitements de boues ;
  • de réaliser des évaluations techniques, économiques et environnementales des procédés ;
  • d'améliorer les connaissances sur les outils innovants (chimique et biologique) permettant d'évaluer globalement l'efficacité de traitement des filières étudiées en lien avec le projet ECHIBIOTEB (ANR ECOTECH 2011) ;
  • d'apporter des solutions opérationnelles pour réduire les émissions polluantes et améliorer la protection de la qualité des écosystèmes.

L'objectif finalisé consiste à disposer des éléments technico-économiques permettant d'intensifier la réduction des rejets de micropolluants et limiter les investissements publics.

 

Moyens mis en oeuvre

Dans le cadre du projet ARMISTIQ, les travaux menés consistent en l’évaluation des performances d’élimination de micropolluants par des installations « pilotes » installées sur STEP, ou bien par des installations taille réelle. Différentes campagnes d’échantillonnage sont réalisées sur les mêmes installations avec différentes conditions de fonctionnement. Pour les traitements secondaires, il s'agit d'augmenter l'élimination des micropolluants à l'aide des ouvrages existants. Les performances d'élimination du procédé à boues activées aération prolongée sont étudiées sous différentes conditions de fonctionnement (concentrations en boues, durées d'aération et température). Pour les traitements tertiaires, il s'agit de connaître les performances d'élimination des micropolluants et les coûts de deux catégories de procédés. Le traitement par oxydation avancée est étudié pour différents oxydants, différentes doses et durées d'application. Pour les traitements tertiaires par adsorption, différents matériaux et temps de séjour hydraulique sont étudiés. Pour les procédés de traitement des boues, les performances d'élimination des micropolluants sont étudiées à différentes températures de chauffage et d'aération.

Les résultats permettront de définir des conditions de fonctionnement « optimales », et de préciser les limites et les coûts de la mise en œuvre de ces procédés. Ces avancées favoriseront la prise de décision éclairée sur la définition de priorités d’actions quant à la réduction ou à la substitution des micropolluants à la source.

En complément, le projet ECHIBIOTEB met en œuvre des échantillonneurs intégratifs et des tests biologiques pour combiner approche chimique et mesure d’effets biologiques, afin d’affiner le diagnostic de performances de traitement des procédés tertiaires et de traitement des boues.

 

Les actions du projet:

Le projet Armistiq s'articule autour de 6 actions :

  • Action A: Réduction des micropolluants réfractaires par traitements avancés intensifs (ozonation, charbon actif, procédés d'oxydation avancée) – Coordination S. Besnault (CIRSEE)

Cette action a pour objectifs de :

► hiérarchiser les procédés applicables pour la réduction des substances réfractaires aux traitements conventionnels (primaires & secondaires), afin de proposer des solutions techniques complémentaires adaptées aux grosses collectivités (> 15000 EH). Différentes voies de traitement tertiaire sont étudiées utilisant les procédés d’oxydation avancée (ozonation, peroxyde d'hydrogène, ultra-violet) et les procédés d'adsorption (charbon actif)

► déterminer les conditions optimales de fonctionnement de ces procédés afin de maximiser et de fiabiliser la réduction des micropolluants réfractaires (par exemple, certains pesticides et médicaments hydrophiles)

► mettre en regard les coûts de ces technologies et le contexte du traitement

► évaluer l'impact environnemental des procédés étudiés

 

  • Action B: Réduction des micropolluants réfractaires par traitements avancés extensifs (zone de rejet végétalisée, filtration sur matériaux adsorbants) – Coordination J.M. Choubert (Irstea)

Cette action a pour objectifs de :

► hiérarchiser les procédés applicables pour la réduction des substances réfractaires aux traitements conventionnels (primaires & secondaires), afin de proposer des solutions techniques complémentaires adaptées aux petites et moyennes collectivités (< 15000 EH). Différentes voies de traitement tertiaire sont étudiées utilisant le processus d’adsorption en filtres garnis de matériaux spécifiques (charbon actif, argile expansée, zéolite) ou de photo/phyto-dégradation en zone de rejet végétalisée

► déterminer les conditions optimales de fonctionnement de ces procédés afin de maximiser et de fiabiliser la réduction des micropolluants réfractaires (par exemple, certains pesticides et médicaments hydrophiles)

 

  • Action C: Modélisation des processus de dégradation pour la réduction des micropolluants partiellement biodégradables (traitements secondaires) – Coordination J.M. Choubert (Irstea)

Cette action a pour objectifs de :

► réaliser un état de l'art sur les processus impliqués dans la dégradation des polluants par la filière à boues activées aération prolongée

► quantifier les vitesses de dégradation biologiques et de sorption par les boues liquides pour différentes conditions de fonctionnement. Ce travail couple des mesures en conditions maitrisées (réacteur pilote), à des mesures station d’épuration vraie grandeur à boues activées aération prolongée, ainsi qu'à la modélisation dynamique

► calibrer et valider un modèle dynamique

► identifier les points d'optimisation de la filière

 

  • Action D: Réduction des micropolluants hydrophobes par traitements biologiques et thermiques des boues (digestion anaérobie, compostage, lit de séchage…) avant valorisation agricole – Coordination S. Besnault (CIRSEE)

Cette action a pour objectifs de :

► effectuer un état de l'art sur les procédés de traitement des boues pour l'élimination des micropolluants

► identifier les points d'optimisation des procédés de traitement biologiques et thermiques

► évaluer l'impact environnemental des procédés étudiés

 

  • Action E: Outils innovants d'échantillonnage, d'analyses chimique et biologique pour le suivi de traitements avancés d'eaux usées et de boues – Coordination C. Miège (Irstea)

Cette action fait l'objet du projet complémentaire ECHIBIOTEB – financement ANR ECOTECH 2011. L’objectif général de ce projet est d'améliorer les connaissances sur les outils innovants (chimique et biologique) permettant d'évaluer globalement l'efficacité de traitement des filières de traitement (traitements avancés des eaux et traitement des boues). Une large partie des sites d’étude sont ceux qui ont été choisis et étudiés dans les actions A, B et D.

Pour en savoir plus sur le projet ECHIBIOTEB, cliquez ici.

 

  • Action F: Transfert des méthodologies et connaissances aux opérationnels et communication – Coordination Onema

     

     

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