Préoccupations liées à la pénurie d’eau et à la contamination des sources d’eau suscitent un intérêt toujours croissant pour la pratique des systèmes de réutilisation directe de l’eau potable (DPR). DPR utilise bon nombre des systèmes de traitement des eaux usées et de l'eau potable actuellement en place, mais au lieu de rejeter les eaux usées traitées dans le sol, l'eau est stockée pour être retirée selon les besoins par l'usine de traitement des eaux (WTP).
Afin de garantir une eau de la plus haute qualité, les systèmes DPR utilisent souvent des membranes d'ultrafiltration à la place d'un traitement tertiaire des eaux usées, ou comme prétraitement avant stockage. Ce processus de prétraitement, qui comprend également la désinfection et d'autres processus d'assainissement, doit être correctement conçu pour garantir que l'eau sera traitée efficacement par la station d'épuration.
Avantages de la réutilisation directe de l'eau potable
Le principal attrait du DPR est qu’il permet aux communautés de conserver l’eau et de renforcer leur résistance à la sécheresse. De plus, le DPR présente les avantages suivants :
- Qualité de l’eau améliorée. DPR offre une qualité d’eau supérieure à la plupart des sources d’eau puisées et traitées, dépassant souvent les normes réglementaires pour l’eau potable.
- Traitement de l’eau potable plus efficace. Le DPR produit une qualité d’eau plus constante que celle des eaux de surface ou souterraines, dont la composition peut varier, ce qui pose un défi aux opérateurs de stations d’épuration.
- Exposition réduite aux contaminants émergents. Les contaminants tels que les PFAS, les solvants industriels et même les microplastiques sont éliminés avec succès de l'eau du DPR pendant la phase de traitement des eaux usées, garantissant ainsi qu'ils ne réintègrent pas le système d'eau potable.
- Impact environnemental minimal. En tant que boucle largement fermée, les eaux usées du DPR ne sont pas renvoyées vers une source d’eau et peu ou pas d’eau de source n’est extraite des sources d’eau, minimisant ainsi tout impact potentiel.
Importance du prétraitement
Le traitement de l’eau DPR comprend de nombreuses étapes, notamment le traitement des eaux usées primaire, secondaire et parfois tertiaire. Les eaux usées traitées sont ensuite préparées pour le stockage en prévision d'être retirées par la station d'épuration et traitées selon les normes d'eau potable. Le prétraitement a lieu entre ces étapes clés et consiste en deux actions directes : la réduction de la turbidité et la désinfection. Un prétraitement efficace est essentiel pour plusieurs raisons, notamment :
- Santé et sécurité. Le prétraitement minimise les agents pathogènes qui peuvent proliférer pendant le stockage et causer des problèmes potentiels pour le processus de traitement de l'eau potable et, en fin de compte, pour les clients.
- Goût et odeur. Même après avoir suivi les processus de traitement de l’eau potable, un prétraitement insuffisant peut entraîner des problèmes d’odeur et de goût.
- Efficacité du traitement. Une turbidité excessive peut perturber le processus de traitement. Dans le pire des cas, cela peut obstruer les filtres, les pompes ou d’autres équipements. De plus, la turbidité peut abriter les agents pathogènes des agents désinfectants.
- Coût. Tout ou partie des éléments ci-dessus pourraient entraîner des coûts supplémentaires associés aux temps d'arrêt, aux pannes d'équipement, à l'augmentation des heures de travail des opérateurs, etc.
- Problèmes de conformité. Le résultat le plus préoccupant d’un prétraitement insuffisant est le non-respect des exigences réglementaires, ce qui entraîne des problèmes pour le service des eaux et/ou les gestionnaires des usines de traitement.
Considérations relatives à la conception du prétraitement
Avec des pores de 100 nm ou moins, les membranes d'ultrafiltration excellent dans l'élimination d'un large éventail de virus, bactéries, cistes et autres agents pathogènes que le traitement des eaux usées n'élimine pas et qui pourraient proliférer à des niveaux nocifs lors du stockage. Ainsi, un processus de prétraitement efficace pour le DPR doit inclure à la fois l’ultrafiltration et la désinfection. Cependant, plusieurs considérations doivent être prises en compte pour que le système fonctionne comme prévu.
Conception de membranes. Dans le DPR utilisant l’ultrafiltration, les membranes font le gros du travail pour l’élimination de la turbidité et des contaminants. Pour un prétraitement le plus efficace possible, il est essentiel que le système soit soigneusement entretenu et correctement lavé à contre-courant. Par exemple, le système doit être configuré avec plusieurs membranes, chacune entrant dans un cycle de lavage à contre-courant toutes les 30 minutes environ.
Instrumentation. Afin de garantir un prétraitement adéquat, le système doit surveiller la qualité de l'eau avant et après le stockage. Cela peut inclure l'utilisation de capteurs de niveau, d'analyseurs de turbidité (Figure 1), d'analyseurs de chlore (Figure 2), etc. Idéalement, pour les désinfectants et autres produits chimiques, les capteurs/analyseurs devraient avoir la capacité de communiquer directement avec les pompes doseuses pour maintenir les niveaux de dosage requis.
Figures 1 et 2. Les instruments tels que les analyseurs de turbidité (à gauche) et les analyseurs de chlore (à droite) sont essentiels pour garantir que les processus de prétraitement en réutilisation potable directe fonctionnent comme requis. De tels instruments peuvent communiquer directement avec des pompes doseuses chimiques afin de corriger la qualité de l'eau lorsque les paramètres sont trop hors tolérance pour le niveau de qualité souhaité.
Désinfectant. Bien que l'ultrafiltration réduise considérablement la quantité de désinfection nécessaire, il reste essentiel d'avoir une désinfection efficace dans le cadre du processus de prétraitement afin de garantir que les quelques agents pathogènes qui peuvent rester sont maintenus en dessous des niveaux nocifs. Il existe de nombreux types de désinfectants qu’un système DPR peut utiliser. Par exemple, l’ozone et l’acide peracétique (PAA) se décomposent tous deux en substances sûres, comme l’oxygène et l’eau.
Le désinfectant le plus ancien et le plus rentable, l’hypochlorite de sodium, est idéal pour un large éventail d’applications, et l’utilisation du chlore pour le prétraitement en DPR ne fait pas exception. Le fort pouvoir d'oxydation du produit chimique et le fait qu'il reste longtemps en solution dans l'eau, continuant à agir, le rendent idéal pour le stockage de l'eau.
Compatibilité des équipements. Quels que soient les produits chimiques utilisés lors du prétraitement, il est important que le système soit conçu avec l’équipement approprié. Cela inclut le choix de la pompe doseuse (Figure 3) qui constitue le meilleur choix pour doser le produit chimique utilisé, ainsi que pour garantir la compatibilité des matériaux.
Le perfectionnement du prétraitement en DPR garantit une eau de haute qualité conforme aux normes réglementaires. En tenant compte des facteurs ci-dessus, un système de prétraitement bien conçu peut contribuer à la durabilité et à la fiabilité d'un système DPR et de la communauté qu'il dessert.
Écrit par:
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