Élimination des polluants émergents dans les rejets de Step 2. Étude expérimentale des processus de sorption sur le charbon actif

摘要

In collaboration with the Saur teams, the Siaap and the Leesu study the CarboPlus process which is a tertiary treatment process of the wastewater, based on the sorption capacity of activated carbons. Alongside the in situ study of the process, various complementary experiments were carried out at laboratory scale in order to improve our understanding of the adsorption process of micropollutants on activated carbon, in particular on powdered activated carbon (PAC). The results have highlighted a strong link between the efficiency of a PAC and its specific surface (BET), which can be easily estimated by the measure of the bulk density. The study of the sorption process has also confirmed the strong influence of the PAC dose and the rapidity of the sorption kinetic. From an operational point of view, the ferric chloride injection seems to slightly improve the adsorption of most of the detected compounds, probably thanks to the coagulation of the dissolved organic matter colloidal fraction. In contrary, the presence in the water of the residual concentration of methanol seems to have no impact on the pharmaceuticals fate. In addition, it has been observed that the dissolved organic carbon concentration is not always sufficient to explain sorption limitations, the composition and the distribution of the organic matter should be considered too. Finally, the prediction of the organic micropollutants fate using the UV absorbance at 254 nm seems very promising, especially for several compounds such as carbamazepine or diclofenac.%Le Syndicat interdépartemental pour l'assainissement de l'agglomération parisienne (Siaap) et le Laboratoire eau, environnement et systèmes urbains (Leesu) étudient, en collaboration avec les équipes de la Saur, le procédé CarboPlus, procédé de traitement tertiaire des eaux usées basé sur les propriétés de sorption du charbon actif. Parallèlement au suivi d'un prototype industriel, des expérimentations ont été menées à l'échelle du laboratoire afin d'améliorer notre compréhension et nos connaissances sur les processus de sorption des micropolluants sur le charbon actif, et en particulier sur le charbon actif en poudre (CAP). Les résultats ont notamment montré que les performances du CAP étaient fortement liées à la surface spécifique (BET), qui peut être aisément estimée par une mesure de la densité apparente. L'étude des processus de sorption a également mis en évidence l'influence forte de la dose appli- quée en CAP ainsi que la rapidité de la cinétique de sorption. D'un point de vue opérationnel, l'ajout de chlorure ferrique semble apporter un léger bénéfice sur l'adsorption de la plupart des composés mesurés, probablement par coagulation de la fraction colloïdale de la matière organique dissoute. Au contraire, la présence et la concentration résiduelle en méthanol dans l'eau ne semblent pas modifier le devenir des résidus médicamenteux. Il a également été montré que la concentration en carbone organique dissous n'est pas toujours suffisante pour expliquer la limitation du processus de sorption, la nature de la matière organique présente dans l'effluent doit également être considérée. Enfin, ce travail a montré que la prédiction du comportement des micropolluants organiques en utilisant l'abattement de l'absorbance UV à 254 nm semblait prometteuse, notamment pour certains composés comme la carbamazépine ou le diclofénac.