Biofiltration sur la STEP Colombier (Optimisation d’un système de biofiltration sur la STEP Colombier)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 532.08.16

Schlüsselwörter (Französisch)

micropolluants, protection des eaux, élimination de micropolluants, système de biofiltration, STEP, Capacité de nitrification, Capacité de filtration, aération

Kurzbeschreibung (Französisch)

Les micropolluants dans l’eau restent un problème important dans la protection des eaux et la mise en place des traitements de l’élimination de micropolluants sont très coûteux.
L’intérêt de ce projet est de valider un système de biofiltration par un essai-pilote en comparaison des estimations données par des outils de simulation et notamment sur des cas d’applications typiques en Suisse (eaux peu chargées, eaux froides). Ces validations portent sur les augmentations de charges appliquées, de gains en coûts d’exploitation ainsi que de valider les modifications éventuelles, en terme de suivi et de fonctionnement automatique de l’installation.
Il est prévu de tester l’amélioration du procédé de biofiltration installé sur la STEP de Colombier par la modification d’une cellule et son suivi pendant une période d’environ un an pour comparer son fonctionnement aux cellules existantes fonctionnant en parallèle.
La réussite de cette amélioration permettra de libérer des volumes et de les affecter à une autre étape de traitement pour pouvoir augmenter la capacité des STEP sans construire de nouveaux bassins. Les coûts globaux des investissements nécessaires seront ainsi réduits. De plus, ce développement peut permettre de rendre le procédé de biofiltration plus compétitif et attrayant pour de nouvelles stations en Suisse, ainsi qu’à l’étranger.
Le projet a été accepté sur la base de la demande de subside du 11.02.2016.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Französisch)

1     Mise en place de la modification dans une cellule avec notamment l’ajout de matériaux filtrant de type lit fluidisé et de la modification des alimentations en eau de manière à optimiser le flux.

2     Mise en place de vannes motorisées et de débitmètres électromagnétiques permettant de réguler 2 cellules (1 modifiée, 1 originale) au niveau du débit d’eau traité et de l’aération de manière à permettre un contrôle des conditions opératoires de ces deux cellules.

3     Mise en place de sondes d’ammonium pour suivre les performances et réguler l’aération de deux cellules (une en entrée de station et une à chaque sortie de filtre). Jalon 1.

4     Les paramètres suivants sont mesurés de manière régulière (en ligne et/ou en laboratoire):

• Charges appliquées et rendement (incl. pertes de charge et encrassement)
• Capacité de nitrification
• Capacité de filtration (incl. colmatage du filtre et besoins en lavage)
• Besoins en aération et optimisation

5     L’impact des modifications sur la cellule en termes de performance, capacité épuratoire et coûts d’exploitation est évalué.

6     Les nécessités de réhabilitation future de la STEP de Colombier dans le cadre de la nouvelle règlementation (nitrification) sont évaluées.

7     Rédaction d’un rapport final présentant les résultats des points 1 à 6.

8     Eléments de textes et illustrations ou photos pour l’impression d’un fact-sheet à l’adresse du public.

9     Présentation des résultats lors d’un colloque scientifique à l’OFEV (avec présentation Power-point).

Projektziele (Französisch)

Comparaison et validation des données d’exploitation du procédé de « biofiltration améliorée » sur la STEP de Colombier par rapport aux cellules existantes fonctionnant en parallèle, en termes de nitrification et d’abattement des matières en suspension. Ces données d’exploitations sont notamment les paramètres suivants :

• Charges appliquées et rendement (incl. pertes de charge et encrassement)
• Capacité de nitrification
• Capacité de filtration (incl. colmatage du filtre et besoins en lavage)
• Besoins en aération et optimisation

Beschreibung der Resultate (Französisch)

Les tests pilotes réalisés sur les Biostyr et Biostyr DUO, a la STEP de la Saunerie pendant 18 mois, ont montré que la nitrification fonctionne avec les deux cellules. Des charges d'environ 1 kg N-NH4/(m³*j) peuvent être traitées sans dégradation du traitement. Des vitesses ascensionnelles < 5 m/h ne perturbent pas la nitrification. L'aération doit être suffisante et> 600 Nm³/h. 1 '200 Nm³/h ont été suffisants. Bien qu'il semble, avec les profils horizontaux que l'abattement, de la DCO est plus concentre au bas du réacteur vers les chips du DUO, les différences observées sur les abattements de N-NH₄ sont faibles. Le Biostyr DUO se démarque donc du Biostyr C+N, non pas en termes de performances de la nitrification mais en raison de ses avantages d'exploitation, notamment moins de lavage et plus de matériau possible, car moins de pertes de billes. Les coûts d'exploitation principaux du Biostyr DUO (oxygénation, hauteur de pompage, efficacité) ne sont guère différents par rapport au Biostyr. Une faible économie peut être réalisée car il y a moins de lavages et une éventuelle dénitrification.

Umsetzung und Anwendungen (Französisch)

Les essais sur la STEP de Colombier ont montré que la capacité de nitrification des Biostyr est suffisante pour traiter les 50'000 EH prévue dans l'agrandissement de la STEP, même sans la transformation du Biostyr en Biostyr DUO. Comme une rénovation des Biostyr (béton et équipements) est de toute manière prévue, la STEP a décidé d'en profiter afin de les transformer en Biostyr DUO, notamment pour profiter des avantages en exploitation.

Weiteres Vorgehen (Französisch)

En plus de la STEP de Colombier, la STEP de Neuchâtel prévoit la transformation d'un Biostyr en Biostyr DUO. Ceci dans le cadre des travaux de réhabilitation de la STEP prévus en 2020/21. En dehors de cela, il y a un certain nombre d'autres STEP qui ont annoncé leur intérêt pour la technologie. II s'agit la soit de projet de transformation de cellules de Biostyr existantes, soit de construction de nouveaux traitements biologiques. Un brevetage de la technologie n'est néanmoins pas prévu. La technologie du Biostyr « classique » est déjà breveté, et des transformations en Biostyr DUO se font entre temps également dans d'autres pays par d'autres acteurs.