Couplage de la filtration granulaire aux résines échangeuses d'ions pour le traitement des eaux de surface des petites communautés

Le traitement des eaux de surface peut constituer un vrai défi, surtout pour les petits systèmes de traitement. La présence de matière organique dissoute peut présenter un risque de formation de sous-produits de désinfection lorsque l'eau est chlorée. Ces sous-produits de désinfection peuvent être nocifs pour la santé. C'est pourquoi le Ministère du développement durable, de l'environnement, de la faune et des Parcs (MDDEFP) du Québec a émis une norme sur les deux principaux composés, soient les trihalométhanes (THM) et les acides halo-acétiques (AHA). Comme les petites communautés (moins de 3000 habitants) possèdent souvent des systèmes de traitement qui ne permettent pas de rencontrer les nouvelles normes quant à la qualité de l'eau potable, il est important de trouver des procédés alternatifs qui sont efficaces, peu couteux et faciles à opérer. L'étude du couplage de la filtration granulaire aux résines échangeuses d'ions a été réalisée afin de vérifier l'applicabilité et les performances d'un tel procédé pour le traitement d'une eau de surface. Dans un premier temps, des essais de filtration granulaire ont été faits en eau chaude et en eau froide. Au total, dix configurations différentes ont été testées dans le but de déterminer l'effet de la vitesse superficielle, de la granulométrie et des médias filtrants sur les performances en termes d'abattement de matière particulaire et dissoute. Trois vitesses superficielles ont été utilisées, soient 2, 5 et 10 m/h. De plus, deux granulométries ont été testées : une granulométrie standard avec du charbon actif en grain de 1,17 mm de diamètre effectif et du sable de 0,36 mm de diamètre effectif et une granulométrie fine avec du charbon actif en grain de 0,63 mm et du sable de 0,2 mm de diamètre effectif. Deux configurations de filtres ont aussi été comparées : un filtre bicouche (CAG et sable standard) et un filtre tricouche (CAG et sable standard avec de l'ilménite 0,2 mm). Pour vérifier l'effet du média filtrant, un filtre avec du charbon actif en grain a été comparé à un filtre avec de l'anthracite.

Abstract

Surface water treatment can be very difficult, especially for small systems. Because of the great amount of dissolve organic matter, when chlorine is used for disinfection, there is a risk to produce disinfection by-products that can be harmful for the health. Two of the most commons disinfection by-products, trihalomethanes (THM) and halo-acetic acids (HAA), have been standardized by the environmental department in Quebec (MDDEFP). Since they are a lot of small communities (3000 people or less) in Canada that have inadequate treatment systems, it is important to find new process that are efficient, reliable and easy to operate at low cost. The study of granular filtration followed by ion-exchange resins was done in order to determine its applicability and performance for the treatment of raw surface water. Granular filtration was tested in warm and cold water conditions. Ten different configurations were tested to see the effects of velocity, media type and media size on the treated water quality. Three velocities were tested: 2 m/h, 5 m/h and 10 m/h. Also, media size was separated in two types: standard size meaning granular activated carbon with an effective size of 1,17 mm and sand with an effective size of 0,36 mm and, small size meaning granular activated carbon of 0,63 mm and sand of 0,2 mm. Two configurations of filters were also tested: dual-media (standard size GAC and sand) and triple-media filters (standard size GAC and sand with ilmenite (0,2 mm)). Finally, to verify the effect of media type, an anthracite filter with sand was compared to a GAC filter with sand.