Fiche Résumé 10-AEP-09

Carboflux® a été développé de 1997 à 2000 en tant que traitement d'affinage d'eau de surface marquée par de fortes concentrations en matières organiques. Son rôle est d'éliminer les micropolluants organiques en substitution notamment au charbon actif en grains (CAG). Le concept repose sur une mise en œuvre innovante du charbon actif en poudre (CAP) qui permet d'optimiser les performances épuratoires. En effet, le CAP était jusqu'alors gaspillé car utilisé en dessous de ses capacités réelles : ajout en début de filière entraînant une compétition entre l'élimination des matières organiques et celle des micropolluants ; temps de contact insuffisant avec l'eau à traiter. carboflux® est installé après la décantation (ou flottation). Il consiste en une seconde floculation/décantation couplée à une adsorption sur CAP qui est maintenu en suspension dans un réacteur parfaitement agité à des concentrations de plusieurs g/L. Le charbon prend ainsi le nom de charbon actif fluidisé (CAF) et l’optimisation de ses performances est obtenue par son renouvellement continu : ajout de charbon neuf en quantité équivalente au charbon usagé extrait. Enfin, la séparation avale peut être une filtration classique ou membranaire. Contrairement au CAG, ce mode d'exploitation évite la fuite et le relargage de micropolluants et permet de répondre à de fortes variations de pollution tant en nature qu'en concentration.

En 2004, les objectifs se sont orientés vers une simplification de carboflux® pour l’adapter au traitement direct d'eaux souterraines peu à moyennement turbides ou à l’affinage d’eaux de surface à faible pollution organique. Le réacteur de contact et le décanteur sont alors rassemblés dans un même ouvrage ; c'est le carboplus®. L'eau à traiter y est introduite en flux ascendant. Le renouvellement du charbon peut être assuré de façon discontinue.

Les trois premières phases de l’étude ont permis de démontrer la faisabilité du procédé Carboplus®G au niveau hydraulique (après sélection de la nature et de la gamme granulométrique du charbon actif) et au niveau épuratoire vis-à-vis de l’élimination de l’atrazine, de différentes substances organo-azotées et des solvants chlorés. L’élimination conjointe, dans un même réacteur, de différents types de polluants, tels que les micropolluants et les nitrates ou les micropolluants et l’arsenic ou encore le sélénium, a aussi été étudiée en utilisant selon le cas le couplage charbon actif et résine échangeuse d’ions ou charbon actif et matériaux à base d’alumine et d’oxyde de fer (lit mixte).

La quatrième et dernière phase du programme Carboplus® a été consacrée à l’étude de l’efficacité du procédé dans l’élimination de la matière organique (MO) de façon à pouvoir traiter conjointement les pesticides et la turbidité. Les résultats ont montré que Carboplus®G en traitement d’eau karstique ne permet pas d’écrêter les pics de turbidité mais pour les eaux dont la concentration en matière organique est inférieure à 2,5 mg/l (eaux souterraines peu à moyennement turbides), il reste néanmoins plus performant que la filtration classique sur CAG. Pour éliminer la turbidité, il faudrait dans ce cas prévoir en sortie de Carboplus®G une séparation physique de type ultrafiltration.

L’étude s’est donc orientée vers la recherche d’un procédé qui allierait les avantages de Carboplus®G (simplification des équipement et réduction de l’encombrement) à ceux du Carboflux® (écrêtement de la turbidité en plus de l’élimination des micropolluants organiques). Un troisième procédé a donc été mis au point : le Carboplus®P qui utilise du CAP comme dans le cas du Carboflux®, avec une injection en ligne de coagulant-floculant de façon à conserver le concept compact d’ouvrage unique du Carboplus®G. Les essais ont permis d’optimiser le dosage et les points d’injection de différents coagulants/floculants. Les dosages en réactif de coagulation/floculation nécessaires au bon fonctionnement du procédé sont très faibles ce qui permet de limiter les coûts d’exploitation et le volume des boues. Plusieurs types de charbon ont été testés : CAP microporeux PICA XP 17, CAP DACARB mésoporeux PB 170 B et CAP DACARB micro-mésoporeux PB 150 B. Les bilans d’élimination de la matière organique se sont avérés très bons avec les deux CAP de chez DACARB (performance similaire au Carboflux® pour le CAP PB 150 B) mais beaucoup moins significatifs avec le CAP microporeux. Ces résultats font de Carboplus®P un procédé pouvant être utilisé pour tout type d’eau.

Les technologies Carboplus®G et Carboplus®P ont fait l’objet de brevet (n°0507163 du 05/07/2005 et n°0953811 du 19/06/2009).

Les premières installations industrielles pour la production d’eau potable à partir d’eau superficielle sont en cours de réalisation :
- Carboplus®G pour des eaux peu chargées en matières organiques (COD < 2,5 mg/L après clarification)
- Carboplus®P pour des eaux à forte charge en matières organiques.
Pour les eaux souterraines, un pilote Carboplus®G couplé à une ultrafiltration est également en cours d’étude avant une potentielle réalisation industrielle sur le site de Sommecaise (pilote des Ormes) touché par les pesticides et la turbidité.