Identifier et quantifier les consommateurs d'ozone contenus dans l'eau pré-traitée pour déterminer la capacité nécessaire du générateur d'ozone du traitement avancé

Les études menées par l'Office Fédéral de l'Environnement (OFEV) ont montré l'efficacité de l'ozone pour l'abattement des micropolluants, substances organiques qui sont difficilement dégradables et issues de diverses provenances. Suite à la mise en place des installations pour le pilote d'ozonation à la Station d'Epuration des eaux usées (STEP) de l'Aviron (Vevey), des études ont été réalisées dans le cadre de ce projet de master pour évaluer les paramètres de dimensionnement des installations du traitement avancé par l'ozonation à l'échelle industrielle de la STEP. Pour les cantons et communes, les mesures d’assainissement doivent entre économiquement supportables et rester en rapport avec l’utilité. Il est des donc important de corroborer le système de traitement à l'échelle du pilote avant de procéder à l'extension de la chaine de traitement à l'échelle industrielle de la STEP. Le pilote représente les trois colonnes d'eau dans lesquelles est injecté le gaz ozoné produit par le générateur d'ozone à partir des gaz de l'oxygène et de l'azote. Le but a été de définir parmi les macro-paramètres des eaux résiduaires ceux qui consomment le plus d'ozone et influencent ainsi son dosage, lequel est le paramètre clé du dimensionnement de la capacité du générateur d'ozone. Les variations des concentrations en macro-paramètres (tels que le phosphore, la demande chimique ou biologique en oxygène, le carbone organique, etc.) ont été observées pendant la journée. Celles- ci ont impliqué, lors du traitement des eaux épurées, de grandes variations des dosages d'ozone (avec une augmentation d'un facteur 2 environ entre les dosages du matin et ceux de l'après-midi) réglés en fonction de la concentration d'ozone résiduel. Les études ont démontré qu'avec un dosage permettant un résiduel d'ozone de 0.05 mg/L après 15 min de temps de contact, il est possible d'éliminer les 5 micropolluants indicateurs à plus de 80%. Les deux macro-paramètres ont été définis comme indicateurs du dosage lors des essais sur les échantillons de l'eau épurée (après le traitement par les boues activées) et sur les échantillons de l'eau nitrifiée (après le traitement dans le bio-disque). Il s'agit des nitrites et du Carbone Organique Dissous (COD). Les dosages de 0.93 mgO3/mg COD et de 4.7 mgO3/mgNO2- ont été estimées pour obtenir un résiduel consigné par l'OFEV. Avec le traitement par le bio-disque, on arrive à diminuer et à stabiliser les concentrations en COD et en nitrites (pendant la nitrification complète). Cela permet également d'optimiser la régulation du dosage d'ozone du point de vue de l'économie de l'énergie et du point de vue de la simplicité pour le choix de la capacité de l'ozoneur (grâce à la réduction de la plage de variation des dosages d'ozone). Les analyses des micropolluants avec les échantillons instantanés ont démontré que le mode de réglage utilisé lors de nos expériences permet un abattement de plus de 80% pour les 5 catégories des substances proposées par l'OFEV. Le dosage minimal de 0.88 mgO3/mg COD utilisé pour le traitement par l'ozonation des eaux nitrifiées a été suffisant pour abattre plus de 80% de toutes les substances analysées et seules les trois substances persistantes, à savoir le gabapentin, le iomeprol et le metformin, ont été abattues de moins de 80%, mais cela était aussi le cas pour les dosages plus forts d'ozone.