What removal efficiency of micropollutants can be expected with extensive wastewater treatment plants?
Quels micropolluants peut-on éliminer par les procédés extensifs de traitement des eaux usées domestiques ?
Résumé
This paper deals with the removal of 59 micropollutants (16 metals and 43 organics substances) from wastewater by several extensive treatment processes built at secondary stage or tertiary stage for treatment. Raw and treated wastewater of 5 wastewater treatment plants located in rural or peri-urban areas were studied under dry weather conditions and using specific sampling collection material. Several validated analytical methods were used and reached very low limits of quantification and limited uncertainties. Our results demonstrated that about half of the studied micropollutants were removed from wastewaters (> 70%) if nitrification is set-up in the treatment process together with good elimination of suspended solids content in the treated water. Removal efficiencies for different extensive treatment processes were similar to those determined for nitrifying/denitrifying activated sludge process. The conventional extensive processes (horizontal filters with gravels or apatite) used at tertiary stage had very low contribution in the removal of refractory micropollutants. The removal of refractory micropollutants would require high hydraulic retention time to involve photodegradation from solar radiation, or the use of alternative adsorbing materials. Expanded clay is efficient at low concentration level, or clinoptilolite zeolite for micropollutants with higher concentration in the effluents. Despite the low cost of such materials, given their limited removal capacity and the need to use a high hydraulic retention time, the economical solution seems to be still in favour of granular activated carbon. Our future research work aims at determining and explaining micropollutants removal efficiencies for planted discharge areas.
Cet article documente l’élimination de 59 micropolluants (16 métaux et 43 micropolluants organiques) par différentes procédés de traitement extensifs, construits en traitement secondaire ou en traitement complémentaire. Les eaux brutes et traitées de 5 stations de traitement des eaux usées des zones rurales ou péri-urbaines ont été étudiées par temps sec à l’aide d’échantillons prélevés avec du matériel spécifique. Des méthodes analytiques validées ont été mises en ½uvre, avec de faibles limites de quantification (i.e. proches du nanogramme par litre) et des incertitudes maîtrisées. En traitement secondaire, la moitié des rendements obtenus sont supérieurs à 70% dès lors qu'un traitement biologique avec nitrification et une élimination des matières en suspension sont appliqués. Les valeurs de rendements obtenues pour les différents procédés extensifs étudiés sont voisines de celles déterminées pour les boues activées aération prolongée. Concernant les traitements complémentaires, les deux procédés extensifs classiques (filtres horizontaux à gravier ou apatite) étudiés, ainsi que le fossé (temps de séjour de 10 min), ont une contribution très faible dans le traitement des micropolluants réfractaires aux traitements secondaires. L’élimination de ces micropolluants nécessite des procédés spécifiques avec des temps de séjour élevés pour mobiliser la photodégradation naturelle, ou avec l’utilisation de matériaux adsorbants. L’argile expansée est efficace à faible niveaux de concentration, tandis que celle de la zéolite clinoptilolite s’avère intéressante lorsque les micropolluants sont présents à fortes concentrations. Malgré leur faible coût d’achat, mais du fait du temps de séjour élevé nécessaire et de la capacité d’adsorption assez faible, le calcul technico-économique reste favorable au charbon actif en grain pour une utilisation de tels matériaux dans des filtres horizontaux. Nos futures recherches visent à étudier les processus impliqués pour l’élimination des micropolluants dans les zones de rejet végétalisées.