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L’équipe développe un nouveau procédé de traitement des eaux usées


L'équipe développe un nouveau procédé de traitement des eaux usées

Le nouveau système de traitement des eaux usées développé par l’équipe de recherche thématique dirigée par HKU: CEPS à base de Fe avec acidogenèse des boues latérales en relation avec le processus de traitement des eaux usées conventionnel. Crédit: Université de Hong Kong

À l’échelle mondiale, on s’inquiète de plus en plus de la présence de traces de contaminants émergents tels que les rétinoïdes et les perturbateurs endocriniens oestrogéniques (EDC) dans les milieux aquatiques. Les rétinoïdes tels que les acides rétinoïques et leurs métabolites, qui sont les dérivés de la vitamine A, peuvent provoquer un développement morphologique anormal chez les amphibiens, les poissons et les escargots à des niveaux élevés. Les EDC œstrogéniques comme les alkylphénols et le bisphénol A sont des œstrogènes environnementaux qui peuvent induire la féminisation des poissons mâles et un développement anormal chez les organismes aquatiques.

Les effluents des eaux usées sont une source importante d’apport continu de ces contaminants dans le milieu aquatique. Des niveaux élevés de ces contaminants chimiques se retrouvent généralement dans les effluents d’égouts rejetés par les stations d’épuration conventionnelles (STP).

Une équipe interdisciplinaire dirigée par l’Université de Hong Kong (HKU) a développé un nouveau système de traitement des eaux usées qui peut éliminer efficacement les polluants conventionnels et récupérer des ressources précieuses telles que le phosphore et les matières organiques (c’est-à-dire les fibres de carbone et les acides organiques volatils).

Ce nouveau système combine la sédimentation primaire chimiquement améliorée (CEPS) des eaux usées avec la fermentation acidogène des boues en tandem. Une série d’expériences en laboratoire a été menée pour prouver que ce nouveau système peut éliminer efficacement les traces de contaminants chimiques émergents des eaux usées et qu’il est plus rentable que les systèmes de traitement des eaux usées conventionnels.

Les résultats de cette étude ont été récemment publiés dans Recherche sur l’eau et Environnement International.

De plus, en collaboration avec l’usine de traitement des eaux usées de Nanshan à Shenzhen, un système pilote de traitement des eaux usées adoptant le nouveau procédé de traitement est en construction à Shenzhen depuis 2019. Il entrera en service et sera testé cet été si l’épidémie de COVID-19 s’atténue.

Contexte

Au cours des dernières années, le professeur Xiao-Yan Li du Département de génie civil qui a dirigé le projet de recherche interdisciplinaire, a collaboré avec le professeur Kenneth Leung de la HKU School of Biological Sciences et du Swire Institute of Marine Science pour examiner les niveaux et l’élimination. efficacité des rétinoïdes et des EDC oestrogéniques des eaux usées par le nouveau procédé de traitement des eaux usées mis au point par l’équipe de recherche, et comparer cela avec les STP conventionnels.

L’équipe de recherche a d’abord examiné les niveaux et l’efficacité d’élimination des rétinoïdes et des EDC oestrogéniques dans les STP de Shatin, Stanley et Stonecutters Island à Hong Kong en collectant des échantillons d’eaux usées et de boues à différentes étapes du processus de traitement, et en analysant les échantillons pour les rétinoïdes et les EDC oestrogéniques à l’aide de chromatographie liquide avec spectrométrie de masse en tandem (LC-MS / MS). Deuxièmement, une série d’expériences en laboratoire ont été menées à l’aide d’une petite usine pilote du nouveau procédé de traitement des eaux usées. Des échantillons d’eaux usées et de boues ont été prélevés pour l’analyse chimique en utilisant les protocoles développés par l’équipe du professeur Leung.

Principales conclusions

Les résultats ont indiqué que les trois STP ne peuvent éliminer qu’une moyenne de 57% des rétinoïdes (intervalle: 41-82%) et une moyenne de 54% des EDC oestrogéniques (intervalle: 31-79%) des effluents d’eaux usées (ce travail a été publié dans Environnement International).

En utilisant le nouveau système de traitement utilisé dans des conditions de laboratoire, le procédé CEPS seul s’est avéré être 16 à 19% plus efficace pour éliminer les rétinoïdes et les EDC que les STP conventionnels. 65 à 80% des rétinoïdes et 72 à 73% des EDC peuvent être éliminés du processus CEPS.

Après la fermentation acidogène des boues CEPS, 50 à 58% des rétinoïdes et 47 à 50% des EDC ont été retirés des surnageants des boues (ces travaux ont été récemment publiés dans Water Research).

Comparé aux STP conventionnels, le nouveau système de traitement intégrant CEPS avec fermentation acidogène des boues est comparativement plus efficace pour éliminer les contaminants chimiques émergents des eaux usées, et pourrait donc réduire leurs impacts environnementaux.

En termes de rentabilité, le procédé CEPS s’est avéré, par d’autres études, plus rentable que le procédé conventionnel de traitement des eaux usées. Par exemple, le coût du CEPS pour le traitement des eaux usées est inférieur à la moitié de celui du traitement secondaire des eaux usées (c’est-à-dire le processus à boues activées). D’une part, la fermentation acidogène des boues CEPS peut réduire davantage le coût du traitement en récupérant les ressources de carbone et de phosphate organiques des boues, car le carbone et le phosphate organiques récoltés peuvent être utilisés pour produire respectivement des fibres de carbone et des engrais. D’autre part, la fermentation acidogène des boues CEPS peut permettre une élimination supplémentaire des polluants. Le nouveau processus de traitement offre donc des résultats gagnant-gagnant.

La voie à suivre

Le professeur Li, qui a dirigé l’étude, a déclaré: «Lorsque le système pilote de traitement des eaux usées de Shenzhen sera mis en service et testé, nous espérons démontrer que cette technologie innovante utilisera moins d’énergie, générera des effluents plus propres et récupérera plus de matériaux utiles à partir des boues. « 

Le professeur Leung a déclaré: «Nous sommes très heureux de recueillir des preuves pour étayer notre hypothèse selon laquelle notre nouveau système de traitement des eaux usées peut éliminer efficacement les contaminants chimiques émergents. Avec la mise à l’échelle de l’usine pilote de Shenzhen, nous étudierons plus en détail l’efficacité d’élimination des autres classes. des polluants courants par ce nouveau système de traitement. « 

En ce qui concerne son application potentielle à Hong Kong, le professeur Li a ajouté: «Notre système peut être facilement installé sur les STP existants à Hong Kong, comme des unités complémentaires. Par exemple, le système pilote sera connecté au Nanshan STP existant à Shenzhen pour tester ses performances. En cas de succès, cela ouvrira la voie à l’avancement du traitement des eaux usées en Chine et au-delà.  »


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Plus d’information:
Guang-Jie Zhou et coll. Élimination des contaminants émergents des eaux usées lors de la sédimentation primaire chimiquement améliorée et de la fermentation acidogène des boues, Recherche sur l’eau (2020). DOI: 10.1016 / j.watres.2020.115646

Guang-Jie Zhou et coll. Les rétinoïdes et les perturbateurs endocriniens oestrogéniques dans les stations d’épuration salines: efficacité d’élimination et risques écologiques pour les organismes marins, Environnement International (2019). DOI: 10.1016 / j.envint.2019.03.030

Fourni par
L’Université de Hong Kong


Citation:
L’équipe développe un nouveau procédé de traitement des eaux usées (30 mars 2020)
récupéré le 24 juillet 2020
depuis https://phys.org/news/2020-03-team-wastewater-treatment.html

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