Xylem et un service de l’eau ont développé le premier processus séquentiel d’oxydation avancée pour l’eau potable contenant du bromure
Une solution révolutionnaire utilise un procédé unique pour améliorer la durabilité en réduisant de 90 % les micropolluants présents dans l’eau.
En 2005, Dunea, un service de l’eau néerlandais qui fournit de l’eau potable à 1,3 million de consommateurs, a lancé un ambitieux programme de recherche avec l’aide de Xylem. Le service souhaitait réduire les micropolluants présents dans son eau tout en maintenant les taux de bromate bien en dessous des normes recommandées. Le bromate, une substance potentiellement cancérigène, peut se former lorsque de l’eau contenant du bromure est traitée à l’ozone. Xylem et Dunea ont trouvé un moyen innovant pour résoudre ce problème.
Les micropolluants présents dans les sources d’eau sont un problème de plus en plus préoccupant pour les services de l’eau. L’industrie, l’agriculture, les foyers et les hôpitaux sont à l’origine de ces traces chimiques. Cette catégorie de polluants peut inclure des produits pharmaceutiques, des perturbateurs endocriniens, des produits de beauté, des produits chimiques industriels, des pesticides, et des agents de contrastes utilisés dans l’imagerie médicale.
Devancer le problème croissant des micropolluants
En 2005, les experts de Dunea ont observé une augmentation des micropolluants dans la source exploitée par le service. Bien que le niveau de concentration en substances polluantes ne représente pas de problème au regard des normes relatives à l’eau potable, Dunea a souhaité investir largement dans le développement de stratégies et de solutions de traitement de l’eau afin de réduire les micropolluants. Ces investissements prévoyants ont pour but de prévenir l’accumulation de micropolluants et d’améliorer la biodégradabilité de ces derniers dans la chaîne de traitement de Dunea. De plus, ils permettront de s’assurer du respect des normes relatives à l’eau potable si ces dernières venaient à changer.
Les micropolluants peuvent être éliminés efficacement en traitant l’eau à l’ozone. Néanmoins, la source exploitée par Dunea contient du bromure, qui risque d’être transformé en bromate, une substance toxique, par l’ozone utilisé dans le processus de traitement. Le but de Dunea était donc de trouver une solution pour éliminer les micropolluants tout en générant 20 fois moins de bromate que les directives de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) relatives à l’eau potable ne le recommandent.
Trouver la bonne combinaison d’AOP
La première phase de l’étude pilote de Dunea, conduite entre 2009 et 2011, consistait à définir quelles combinaisons de processus d’oxygénation avancée (AOP) seraient les plus à même de réduire quatre micropolluants représentatifs.
Il existe trois principales manières de traiter l’eau potable par oxydation sans utiliser de chlore:
1. les rayons ultraviolets : oxydation UV
2. l’ozone
3. une combinaison de ces deux procédés
L’objectif de ces deux processus est de perturber les micropolluants au niveau de l’atome, en utilisant de l’ozone ou des radicaux hydroxyles. Les radicaux hydroxyles remplacent ou ajoutent certains atomes aux micropolluants, ce qui leur fait perdre leur toxicité. Les réactions se produisent en quelques fractions de seconde, après quoi les radicaux hydroxyles disparaissent.
Dans le processus d’oxydation UV, l’eau contaminée est mélangée à de faibles concentrations de peroxyde d’hydrogène puis irradiée grâce à de puissants rayons ultraviolets afin de formes les radicaux hydroxyles. Le peroxyde d’hydrogène est également utilisé dans le processus à d’AOP à l’ozone. Le peroxyde d’hydrogène est injecté dans l’eau, dans laquelle on ajoute une dose d’ozone, ce qui entraine la formation des radicaux hydroxyles.
Garantir des réactions rapides entre l’ozone de le peroxyde d’hydrogène
À partir des résultats de la première phase pilote, Dunea et Xylem ont centré la seconde phase sur l’ajustement des doses d’ozone et de peroxyde d’hydrogène utilisées dans la première phase, tout en gardant la formation de bromate en dessous de la norme. 
Si on ajoute de l’ozone à de l’eau contenant du bromure, plus la quantité d’ozone est élevée, plus on obtiendra de bromate. Afin de minimiser la formation de bromate, Dunea et Xylem ont utilisé un réacteur à boucle d’ozone en six point d’injection consécutifs. D’abord le peroxyde d’hydrogène est ajouté à l’eau. Puis l’eau passe à travers le réacteur où les doses d’ozone sont injectées en six points. Cela permet d’augmenter le taux de peroxyde d’hydrogène/ozone dissout dans l’eau. La formation de bormate est donc limitée et les micropolluants sont efficacement réduits.
L’étude pilote a montré qu’il faut des réactions très rapides et efficientes entre l’ozone du peroxyde d’hydrogène pour que le taux de bromate ne dépassent pas les critères de Dunea. Pendant l’injection d’ozone, il ne doit pas y avoir d’endroit où l’ozone met du temps à réagir avec le bromure. En se fondant sur l’expérience menée avec le réacteur à boucle, Dunea et Xylem ont développé un réacteur DOP original et innovant. Il permet de garantir une réaction immédiate entre le peroxyde d’hydrogène et l’ozone afin de limiter la formation de bromate et d’éliminer les micropolluants.
Deux technologies de processus d’oxydation avancée pour une meilleure qualité de l'eau
Après avoir été traitée grâce à l’ozone dans le réacteur DOP, l’eau, y compris les résidus de peroxyde d’oxygène, passe par un processus d’oxydation UV. L’oxydation UV réduit d’autant plus les micropolluants. Comme le processus d’oxydation UV utilise du peroxyde d’hydrogène qui ne participe pas à la formation de bromate, c’est un complément parfait à l’oxydation à l’ozone pratiquée en amont. Ce processus séquentiel garantit une plus forte réduction des micropolluants et offre une protection supplémentaire contre les résidus de substances dangereuses ou pathogènes.
La chaîne de traitement avancé de Dunea comporte un générateur d’ozone, un réacteur DOP, des lampes UV et des réacteurs UV, qui ont tous été fournis par Xylem.
Installer un AOP innovant pour réduire la micropollution
La collaboration étroite entre Dunea et Xylem dans le cadre de cette étude pilote à long terme, a permis à Xylem d’installer en 2018 une unité AOP séquentielle qui permet de réduire les micropolluants et de limiter la formation de bromate ; une première mondiale.
En octobre 2018, la nouvelle solution a été testée. Ce processus AOP en série révolutionnaire a extrêmement bien fonctionné. Il a permis de réduire de 73 % les traces d’atrazine (un herbicide) et de 90 % les résidus d’ibuprofène. Alors que l’Organisation Mondiale de la Santé préconise de ne pas dépasser 10 microgrammes de bromate par litre, le nouveau processus AOP de Dunae maintient le taux en dessous de 0,5 microgramme par litre. De plus, la solution de Xylem ne consomme que peu d’énergie : seulement 0,15 kWh/m³ pour les deux processus AOP (à l’ozone et UV). En d’autres termes, Dunea peut donc répondre aux normes en matière de qualité de l’eau et réduire de 30 à 50 % ses dépenses énergétiques.
Avec l’aide de Xylem, la chaine de traitement de Dunea est passée au niveau supérieur en devenant très résistante contre les contaminations dues aux micropolluants aujourd’hui et à l’avenir. La collectivité bénéficie, grâce à cette création, d’une solution innovante et durable. Plus de 1,3 million de consommateurs néerlandais profitent d’eau potable fraiche et saine d’une bien meilleure qualité que ce que la norme actuelle ne l’exige.
Découvrez quelles solutions Xylem a mises au point pour éliminer la micropollution
Les experts Xylem vous parlent des innovations en matière de traitement de l’eau