Filières de reuse et micropolluants ? - Claire ALBASI (LGC) et Christelle GUIGUI (INSA-LISBP) - AD'OCC
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Filières de reuse et micropolluants ?
Claire ALBASI (LGC) et Christelle GUIGUI (INSA-LISBP)
Introduction • Les traitements secondaires classiques ne sont pas efficaces pour éliminer les MP • Effets néfastes lors du rejet en milieu naturel (bioaccumulation…) • Quid du contexte de la « reuse »? • REUSE: des usages à différencier • Eau potable • Irrigation • Industrie/autres…. • Questions de recherche ->Quels sont les effets des MP? • Nouveaux choix de filières? • Jeux de conditions opératoires?
Filières et technologies
Quelques exemples de reuse et du devenir des
MP
• BaM pour traiter des effluents hospitaliers (ANR PANACEE)
• BaM pour l’élimination des micropolluant d’effluent domestique (Microbiopolish)
• Comparaison BA+UF et BA+filtre+UV pour irrigation (projet NOWMMA)
• BaM + OI pour une eau de haute qualité (Projet REEBIM + CSC)
• Micropolluants dans les filières de séparation à la source (Projet SMS)
Traitement Tertiaire des Micropolluants en MBBR
Centre d’exploitation
Toulouse Pyrénées
Les supports Z-MBBR Les MP étudiés
épaisseur max de biofilm à 400 µm
Diclofenac: 0.5 µg/L
- BIO-Réacteur aéré Naproxen: 2.5 µg/L
Ibuprofen: 40 µg/L
- Support plastique où le biofilm peut se
developper, densité proche de celle de 4n-Nonylphenol: 7 µg/L
l’eau (1g/cm3).
- Supports fluidisés par le système
d’aération
Volume MBBR 3,1 L
4 réacteurs
Salma Ouali, Mehran Abtahi, Sandra beaufort, Claire Joannis Cassan, Sophie Pécastaing,
4
Thierry Trotouin, Fanny Terrisse, Jonathan Gerbore, Agathe Juppeau-Flambard, Claire Albasi
Traitement Tertiaire des Micropolluants en MBBR
Elimination des MP et élucidation des mécanismes
• Elimination
remarquable des MP
Abiotic MPs removal
• Contribution majeure Sorption onto the suspended solids
biotic MPs removal
Release of MPs
du biofilm dans la 100
Sorption onto the biofilm
Biodegradation by the suspended solids
biodegradation des 90
Biodegradation by the biofilm
MP Overall MPs removal
Distribution (%)
80
• Elimination abiotique 70
mineure - 60
majoritairement 50
Une biomasse adaptée ?
adsorption 40
30 è Potentiel de la microbiologie
20
10
0
Naproxen Diclofenac 17ß-Estradiol 4n-Nonylphenol
Naproxen Diclofenac 17ß-Estradiol 4n-Nonylphenol
Abtahi, et al, Micropollutants removal in tertiary moving bed biofilm reactors (MBBRs): Contribution of the biofilm and suspended biomass"
Science of the Total Environment Volume 643, 1 December 2018, Pages 1464-1480 5
PANACEE
Traitement d’effluents hospitaliers par BaM et procédés couplés
Submerged MBR (and tertiary treatments) for oncological hospital
effluent, a 3 years in situ-experiment.
Isariebel QUESADA1, Yusmel GONZALEZ1, Sylvie SCHETRITE1, Hélène BUDZINSKI2,
Karyn LEMANCH2, Olivier LORAIN3 , Djamil ABDELAZIZ4 , Jean-Marie CANONGE4 ,
Nicolas MANIER5, Selim AIT AISSA5, Pascal PANDARD5 Claire ALBASI1
1 – Université de Toulouse, Laboratoire de génie Chimique – LGC – UMR 5503 BP 84234, Campus INP-ENSIACET , 4 allée Emile
Monso ; 31030 Toulouse cedex 4
2 - Université Bordeaux 1, EPOC, LPTC, UMR 5805, Laboratoire de Physico et Toxico Chimie de l'Environnement, 351 cours de la
Libération 33 405 Talence
3- POLYMEM Impasse de Palayre 31 400 TOULOUSE
4 – CHU Toulouse, pôle pharmacie, Purpan, Place du Docteur Baylac - TSA 40031 - 31059 Toulouse cedex 9
5- INERIS, parc technologique ALATA, BP2 60550 Verneuil en Halatte
PANACEE Traitement d’effluents hospitaliers par BaM et procédés couplés
PANACEE
Traitement d’effluents hospitaliers par BaM et procédés couplés
Hopital Purpan (Toulouse, France)
- Marked oncology activity
CONDITIONS OPERATOIRES
üTank 400l or 800l – Smemb =
4,5m²
üSRT = 40 days
Bioreactor Membrane
module üHRT = 24 Hours or 48 Hours
üFiltration sequencing– 3min/3min
Hospital
wastewater üInstantaneous flowrate: 3 to 4 l/h
Wasterwater üNone backflushing
Tank
Treated-water tank üAeration sequencing (coarse
bubbles, fouling limitation) -
Treated
Volume/day
1min/1min
= 400 L
üAlcalinity regulation (pH)
(campaign 5 CaCO3)
UWW üChemical cleaning ( Cl-, Acid,
NaOH)
Effluent Permeate
Municipal WWTP
PANACEE
Traitement d’effluents hospitaliers par BaM et procédés couplés
Elimination des MP – 20 à 100%
Sur 22 semaines // DCO traitée
Standardized ecotoxicity tests
Micro-invertebrates Algae
Filter feeder Primary producer
Determination of EC50
value (%)
Pseudokirchneriella
Daphnia magna Ceriodaphnia dubia Weak EC50 values =
subcapitata
Acute toxicity test Chronic toxicity test High toxicity
Chronic toxicity test
mobility (48h) Reproduction (7d) Growth (72h)
(ISO 6341) (ISO 20665 ) (ISO 8692)Effluent
Permeate
120
100
80 High toxicity
EC50 (%)
60 of effluent
Good abatement of
40
MBR failure ? the toxicity
20
0
March May July Oct. Oct. Dec Dec Fev Fev Fev Fev March
March May July Oct. Oct. Dec Dec Fev Fev Fev Fev March
2013 2014
120
100 High toxicity
80 of effluent
MBR breakdown ?
EC50 (%)
60 Good abatement of
à weaker pharmaceuticals removal ? the toxicity
40
20
0
March May July Oct. Oct. Dec Dec Fev Fev Fev Fev March
March May July Oct. Oct. Dec Dec Fev Fev Fev Fev March
100
75
EC50 (%)
High toxicity of both
50
effluent and permeate
25 1.2 % 6.0 % 0.6 % 3,4 % è Weak abatement
0
Eff Perm Eff Perm
March 2013 October 2013
Weak EC50 values = High toxicity« Take-home » message
üPotentiel ecotox de l’effluent hospitalier ?=? domestique
ü Sensibilité de la réponse / choix du biomarqueur => recherche!
ü Efficacité du BaM pour abattement de la toxicité > STEP?
Causes de la toxicité?
Est-ce bien les molécules pharma?
Leurs TP?Filières et technologies
quelques exemples de reuse et du devenir des
MP
• BaM pour traiter des effluents hospitaliers (ANR PANACEE)
• BaM pour l’élimination des micropolluant d’effluent domestique (Microbiopolish)
• Comparaison BA+UF et BA+filtre+UV pour irrigation (projet NOWMMA)
• BaM + OI pour une eau de haute qualité (Projet REEBIM + CSC)
• Micropolluants dans les filières de séparation à la source (Projet SMS)EX1 : Reuse pour l’irrigation : Site de
démonstration de filière de Mauguio
2
modes
-Integrity mode
-degraded mode
(2 broken Ø 3 water qualities (2 reused, 1
fibers/11000) reference)
Ø Sprinkling irrigation and drip
irrigationRésultat et apport de la recherche
La qualité A a été obtenue pour • Productivitité (on site):
- UF 64% pour UF (faible à cause
- UF en mode dégradé de maintenance sur pilote )
- Coagulation + SF + UV
95% for SF
• UF et SF+UV : même impact
Vers le réseau d’irrigation…. environnemental sur
Mauggio
à Travail de recherche : Controle du colmatage pour augmenter le rendement de l’UFResults : In-line coagulation/UF on semi-pilot plant with specific data management
• Pilot plant experiments (West of 1 Without coagulation:
France WWTP) • Important increase of
residual resistance
àBackwash not efficient
14
(hydraulic conditions or
Rrc 1 2 1 2 1 fouling by adsorption)
Résistance x 1011 (m-1) 12 Rf
10
1. 2 In-line coagulation:
8 3 • Residual resistance: slow
no 2. increase (reduction by a
6 data 1 factor 6)
4 +Backwash data analyses:
2
backwash efficiency is
better with coagulation
0 (results not shown)
0 200 400 600 800
Nombres de cycles
With RRC:Cumulated Residual resistance
= fouling resistance during filtration cycle (Rf) – resistance removed by
backwash
• Fouling resistance during filtration cycle: same order
with and without coagulationEX2 : Réutilisation et traitement tertiaire : production d’eau
haute qualité
exemples locaux de tests
Approche intégrée :
Interaction traitement secondaire/tertiaire
AFFINAGE
Décantation UF
BA (essais test sur le site de portet sur garonne)
MEMBRANES
Prétraitements
REUTILISATION
Performaces stables BRM et OI
Anoxie BAM
sans nettoyage pendant 7 mois
TERTIAIRE
10000
SECONDAIRE
9000
8000
Concentration (ng.L-1)
Carbamazépine
Carbamazepine
Décantation UF AFFINAGE 7000
Aspirine
Aspirin
BA MEMBRANES 6000 Ibuprofène
Ibuprofen
5000 Paracetamol
Paracétamol
REUTILISATION 4000
réutilisation 3000
Anoxie BAM
TERTIAIRE 2000
1000
0
SECONDAIRE
MBR
Alim T=1h T=4h T=7h T=21h T=45h T=7h T=21h T=45h
Feed
BAM
MBR Permeate RO permeate
17Actions de recherche :
quid des concentrats d’OI ..chargés en micropolluants ?
àRetour vers le bam
• Colmatage du BAM .. ..?
• Amélioration de le biodegradation des
micropolluants ?
• Intéret d’une oxydation ?EX3 : Filières séparatives 1/
Yellow water Cristallisation / Membrane Filtration / Ozonation
Urine brings 75 % of N
No-mix 50 % of P
Toilets Membrane
Membrane Bioreactor
Bioreactor
Brown water Grey water + Brown water Settler
Grey water Digester
Conventional WW Grey Water + Brown water
CODtot/Ntot/Ptot 100/12/3 100/3/1 Problem ?
Influent
Travail de recherche :
1/ performance d’abattement du BAM sous Effluent
différentes conditions
2/ Comprendre le lien entre ratio C/N/P et
l’élimination des MP
à Suivi des populations microbiennes,
Reactor Membrane
des activités enzymatiques, …à l’injection de CERTAINS micropolluant
modifie l’activité enzymatique …
600 CBZ
500
Concentration (μg/L)
400
300
L’élimination des micropolluants est différente
200
pour une biomasse donnée
100
0
Batch Micrpoll… Batch Micrpoll…
300
250
IBP Sludge
Concentration (μg/L)
200
150
100
50
0
à l’activité enzymatique varie d’une Batch Micrpoll Batch Micrpoll
H0 H14
biomasse à l’autre…
Lien entre ratio C/N/P , activité enzymatique / élimination du micropolluantFilières séparatives 2/
Yellow water Cristallisation / Membrane Filtration / Ozonation
Urine brings 75 % of N
No-mix 50 % of P
Toilets Membrane
Membrane Bioreactor
Bioreactor
Brown water Grey water + Brown water Settler
Grey water Digester
Pharmaceuticals diluted in large volume of wastewater
Urine contains 2/3 of pharmaceuticals excreted by human.
Urine represents only 1% of total volume of wastewater.
à Nécessité d’utiliser des procédés avancés de traitement pour abattement des
micropolluants
à Matrice urine complexe …trés complexe …à dissociation des phénomènes mis en jeu
puis études de leur interactionTravaux de recherche
Conclusion • On sait proposer des filières, orienter leurs choix de conditions opératoires pour diminuer la présence des MP et abattre les effets biologiques liés aux effluents. • Très large panel de tests d’effets? Quels choix ? Molécules cibles (Suisse) ? • Abattement total? -> OUI = procédé énergivore -> NON = biotechnologies/ adaptation des biomasses microbiennes? • Lien recherche // législation – règlementation // responsabilité?
LA SEPARATION A LA SOURCE : UNE STRATEGIE DE REDUCTION DES
Colloque clôture MICROPOLLUANTS POUR LES MILIEUX AQUATIQUES
Mercredi 12 juin 2019
Programme de la journée : Agence de l’Eau Adour-Garonne
90 rue du Feretra - 31078 Toulouse
• 9h00 – 9h30 : Accueil café
• 9h30 – 10h00 : Ouverture de la journée par l’Agence de l’Eau Adour-Garonne, le SIVOM SAGe et la mairie de Portet sur Garonne
• 10h00 – 10H15 : Rappel contexte sur les micropolluants / médicaments en sortie de STEP par l’Agence de l’Eau Adour-Garonne ou
l’Agence Française pour la Biodiversité
• 10h15 – 10H30 : Objectifs de projet SMS et présentation de la plateforme, présentés par le SIVOM SAGe
• 10h45 – 11H30 : Plateforme et présentation des méthodes de suivi : suivi analytique, Ecotoxicologie, présenté par le LGC et ECOLAB
• 11h30 – 12H00 : Les toilettes WC séparatives, présenté par l’INSA
• 13H30 – 14h00 : Techniques de traitement de l’urine et performance, présenté par l’INSA
• 14H00 – 14h30 : Filière boues, présenté par l’INSA
• 14H30 – 15h00 : Filière eau, présenté par le LGC et ECOLAB
• 15h20 – 15h50 : Acceptabilité / Coût – Bénéfices présenté par Adict Solutions
• 15h50 – 16h30 : Discussion et perspectives pour l’avenir de la séparation à la source (Table ronde)Activité perturbateur endocrinien
Effluent Permeate
50
40 Activities level
ng-E2-EQ/L
ER 30
20
- Similar to industrial or
10 hospital wastewaters
0
0.4
- High (ER,AR, PXR) or very
high (GR) levels
µgDHT-EQ/L 0.3
AR 0.2
0.1
0 Seasonnal variations
20 - Differ between activities à
µgDex-EQ/L
15
GR different compounds
10
5 - ER & AR quite similar
0
40
µgSR-EQ/L
30 High reduction of
PXR 20 all the activities
10
0
6 - Slight increases
µgBaP-EQ/L
4 àMBR breaks/failures?
AhR
2 àMembrane
0 fouling/retentionVous pouvez aussi lire
