Filtration membranaire avec haute concentration de charbon actif en poudre pour le traitement des eaux de surface

Les membranes basse-pression sont désormais une alternative intéressante et éprouvée pour le traitement de l'eau potable. Ces dernières sont particulièrement efficaces pour le traitement de la pollution particulaire et microbiologique. Cependant, elles sont peu performantes pour l'élimination de la pollution dissoute. Afin de pallier cette faiblesse, du charbon actif en poudre (CAP) peut être ajouté directement dans le bassin dans lequel des membranes en fibres creuses sont installées. Ce travail se concentre sur l'étude d'un tel procédé dans lequel le CAP agit en mode biologique, dénommé bioréacteur membranaire à haute concentration de charbon actif en poudre (BRM-HCCAP). La performance de traitement (COT, COD, CODB, NH4 +, UV254, THM AHA) et les impacts sur l'opération (pression transmembranaire, lavages chimiques) ont été étudiés à l'échelle pilote et comparés à un bioréacteur membranaire (BRM) sans CAP ainsi qu'à un filtre biologique à charbon actif en grain. Le BRM-HCCAP a été étudié à un temps de rétention hydraulique de 79 minutes pour une concentration de CAP biologique de 10 g/L durant 300 jours. En température chaude, le BRMHCCAP tout comme le BRM a permis l'abattement complet du NH4 +. Le CAP à haute concentration a permis d'accélérer le développement de la biomasse nitrifiante et de prolonger la nitrification lors du refroidissement de la température bien plus longtemps que ne le permet un BRM sans CAP. À température froide, à 5 oC, le BRM-HCCAP n'a toutefois pas été en mesure de traiter le NH4 +. Le BRM-HCCAP a été étudié à un âge de CAP stable de 30 jours (carbon usage rate (CUR) = 16,1 mg/L), un âge de CAP stable de 60 jours (CUR = 8,1 mg/L) et un âge de CAP sans ajout/purge de plus de 200 jours (CUR < 2,4 mg/L). Globalement, la performance de traitement du BRM-HCCAP d'un âge de 30 ou de 60 jours était équivalente à la performance obtenue du filtre biologique. La qualité de l'eau obtenue à un âge de CAP de plus de 200 jours est inférieure, ce qui semble justifier l'utilisation d'un CAP à âge contrôlé. À un âge de CAP de 30 jours, la réduction moyenne des THM-CFU et de AHA-CFU est de respectivement 15% et de 65%. Cette réduction est équivalente à celle obtenue par le filtre biologique (23% et 50% respectivement) et nettement supérieure à la réduction obtenue dans un BRM (- 27% et 35% respectivement).