Évaluation de la qualité des eaux traitées en sortie de stations d'épuration domestiques intégrant en aval un filtre biologique immergé de post-dénitrification

Abstract

Ce mémoire porte sur le projet MultiO qui vise à encourager la réutilisation des eaux usées domestiques grâce à un système compact et durable. Avec la baisse progressive des réserves d’eau douce et la pression grandissante due à l’urbanisation, il est devenu important de trouver des solutions capables de produire une eau assez propre pour des usages non potables comme le lavage, l’arrosage ou encore l’alimentation des toilettes. L’objectif principal est d’évaluer les performances d’un système avancé de traitement des eaux usées qui combine une micro-station biologique, un filtre biologique immergé pour la post-dénitrification et un traitement par rayons UV. L’étude se concentre particulièrement sur les étapes de post-dénitrification et de désinfection UV. La post-dénitrification permet d’éliminer, dans un environnement sans oxygène, les nitrates restants après la nitrification. Pour que les bactéries dénitrifiantes fonctionnent, il faut leur fournir une source de carbone biodégradable. Au lieu d’utiliser du méthanol ou de l’éthanol, des matériaux biosourcés plus respectueux de l’environnement sont explorés. Plusieurs types de billes à base de polyhydroxybutyrate (PHB) ou d’amidon ont été testés et comparés. Les résultats montrent que les billes de PHB, même si théoriquement elles semblent prometteuses, libèrent le carbone trop lentement pour être efficaces rapidement. À l’inverse, les billes d’amidon, surtout dans leur troisième formulation, ont permis d’éliminer presque tous les nitrates. Elles sont aussi plus solides et libèrent le carbone de façon plus régulière. En les intégrant dans un filtre compartimenté, un taux important d’élimination des composés azotés est obtenu. Concernant la désinfection UV, son efficacité a été limitée par une turbidité trop élevée de l’eau après le filtre biologique. Cela montre qu’il faudrait ajouter des étapes pour clarifier l’eau afin que les UV puissent mieux agir sur les micro-organismes. Ce travail insiste sur l’importance de bien contrôler certains paramètres comme le rapport carbone/azote, la présence d’oxygène dissous ou la température pour que la dénitrification se fasse dans de bonnes conditions. Il souligne aussi l’intérêt d’utiliser des matériaux biosourcés dans les traitements pour améliorer l’efficacité tout en réduisant l’impact environnemental. En conclusion, ce système permet de produire une eau de qualité proche de celle de l’eau de pluie, qui peut être réutilisée localement dans une démarche d’économie circulaire. Ces résultats ouvrent la voie à d’autres recherches pour optimiser ces matériaux et les intégrer dans une gestion durable de l’eau.