2017 Synthese MPP Def2

Assainissement
TRAITEMENT
DES MICROPOLLUANTS
PAR OZONATION
Retour d’expérience
sur la station d’épuration
de Sophia Antipolis (06)
Septembre 2017
La station d’épuration de Sophia Antipolis
La station des Bouillides (Sophia Antipolis – 06) est une station de traitement des eaux usées par biofiltration. Elle traite le
carbone, l’azote global et le phosphore. La station reçoit la pollution de 30 000 EH (dimensionnement prévu pour
50 000 EH). Depuis 2012, elle est équipée d’une installation d’ozonation pour traiter les micropolluants ce qui en fait
la seule station française dotée de garantie de traitement sur certains micropolluants de la directive cadre sur l’eau.
L’installation d’ozonation en bref
L’ozonation intervient entre les étapes

de nitrification et dénitrification (Biofor
DN)
Génération de l’ozone à partir de l’air
1 réacteur de 63 m3
Dose d’ozone transférée de 5 g O3/m3
Production d’ozone adaptée au débit
Temps de séjour hydraulique 13-15 min
Coût de l’installation 24 € HT /EH
Le projet Micropolis - Procédés sur la station de Sophia Antipolis

L’objectif du projet (2013-2016), piloté par Irstea, en collaboration Micropolis-Procédés en bref
avec Suez, est de disposer d’une évaluation technique (performances
d’élimination des micropolluants), énergétique et environnementale 10 campagnes d’échantillonnage 3h + 2
de l’ozonation, et d’identifier les avantages et inconvénients de cette
campagnes 24h (sur une année)
filière en conditions réelles de fonctionnement.
4 gammes de doses d’ozone testées
Ce projet a été accompagné financièrement par l’agence de l’eau
Rhône Méditerranée Corse. 76 micropolluants analysés (choisis
comme réfractaires au traitement
biologique des stations d’épuration)
Ozonation des micropolluants, quels mécanismes ?

Pour l’élimination des micropolluants deux voies chimiques sont possibles : la voie directe par oxydation directe du
micropolluant par l’ozone et la voie indirecte qui passe par la génération de radicaux hydroxyles (HO).
Voie directe Ozone – O3 Voie indirecte
OH- OH
Molécule Nitrites /H2O
mère Matières organiques
MES Molécule
mère
Sous-produits Sous-produits
voie directe voie indirecte
Performances d’élimination des micropolluants sur Sophia Antipolis
Rendements d’élimination
L’ozonation est globalement très efficace sur les
molécules organiques (hormones, antibiotiques,
pesticides). En revanche, elle n’affecte pas les
métaux.
L’augmentation des doses d’ozone entraine une
augmentation du rendement d’élimination pour les
molécules les plus difficilement oxydables (exemple
de l’aténolol et de l’imidaclopride sur le graphique ci-
contre). Les molécules rapidement oxydables sont
toujours très bien éliminées (exemple de la
carbamazépine)
Ainsi, le nombre de molécules très bien éliminées
(rendements > 80%) augmente avec la dose d’ozone.
Graphique : Rendements d‘élimination calculés pour la
carbamazépine l’aténolol et l’imidaclopride en fonction des doses
d’ozone transférées (corrigées par les nitrites)
Quelle dose pour quels micropolluants ?

L’étude des mécanismes d’oxydation montre que les micropolluants peuvent être classés selon trois groupes en fonction
de la vitesse d’oxydation à l’ozone.
Le principal paramètre de fonctionnement de l’ozonation est la dose d’ozone (voir l’encadré « comment calculer les doses
d’ozone »). La dose d’ozone est à ajuster en fonction des molécules ciblées et de la qualité de l’eau à traiter (Cf. tableau
ci-dessous). Ces résultats, obtenus sur le site de Sophia Antipolis, sont applicables à d’autres installations.
Comment calculer les doses d’ozone ?

La dose d’ozone est le plus souvent exprimée en fonction du volume d’eau à traiter (gO3/m3). Cette étude montre que
les doses d’ozone spécifiques (quantité d’ozone transférée rapportée à la pollution organique entrante exprimée en
gO3/gC) sont davantage corrélées aux rendements atteints. L’utilisation des doses spécifiques est donc à privilégier
pour décrire le fonctionnement de l’ozonation.
De manière à estimer la dose d’ozone efficace pour les micropolluants, des corrections sont nécessaires pour
intégrer les consommations d’ozone par d’autres polluants. Une correction est nécessaire vis-à-vis des nitrites qui
peuvent être formés durant les étapes de nitrification ou de dénitrification. D’autres corrections pourraient être
envisagées notamment vis-à-vis des MES lorsque le taux de MES est élevé.
Pilotage et exploitation de l’ozonation à Sophia Antipolis
Les tâches d’exploitation comprennent : le pilotage du procédé d’ozonation et Impact sur le prix de l’eau*
la maintenance des équipements.
La génération d’ozone à l’air sur cette installation évite la gestion d’oxygène
liquide. La dose d’ozone transférée est pilotée avec le débit de l’effluent + 0,10 à 0,18 € HT/m3
secondaire.
Ce calcul prend en compte les
Le coût d’exploitation de l’ozonation est expliqué par la consommation coûts d’exploitation (énergie et
d’électricité supplémentaire. 650 000 kWh/an sont nécessaires pour faire maintenance) et l’amortissement
fonctionner l’ozonation, cela représente 27 % de l’électricité consommée sur la des investissements (deux calculs
station de Sophia Antipolis. Mais, plusieurs pistes d’évolution permettraient avec deux durées différentes
d’économiser jusqu’à 20% de l’énergie consommée sur le traitement d’amortissement : 5 et 10 ans).
complémentaire. *Ce calcul est valable dans le strict cadre
de la station de Sophia Antipolis
Ce qu’il faut retenir sur l’ozonation

L’ozonation ne peut avoir une action que sur les molécules présentes en sortie de station d’épuration. En particulier,
elle n’a pas d’impact sur les molécules stockées dans les boues. L’ozonation, à elle seule, n’est pas suffisante pour
limiter toutes les émissions de micropolluants des agglomérations.
Avantages Limites
 Solution efficace sur un large spectre de  Pas d’action sur les métaux
micropolluants (organiques hydrophiles)  Besoin d’informations complémentaires sur les produits
 Désinfection partielle de l’effluent (en fonction de dégradation issus de l’ozonation
de la position de l’ozonation dans la filière)  Consommation d’ozone par la matière organique, les
 Pas de réactif supplémentaire à utiliser sur la nitrites et les MES
station (si génération d’ozone à l’air)  Contraintes liées à la protection des travailleurs à
 Pas de nouveaux déchets à gérer l’exposition à l’ozone
 Consommation énergétique supplémentaire
La formation de produits de dégradation lors de l’ozonation reste une préoccupation centrale qui n’a pas été
abordée dans le cadre de ce projet. Cette question est étudiée dans le cadre du projet Micropolis – Indicateurs qui
vise le développement de nouveaux outils pour l’évaluation de la toxicité des rejets. Les résultats sont attendus
pour 2018.
Partenaires du projet
POUR ALLER PLUS LOIN : TELECHARGER LE RAPPORT COMPLET

pPhotos : ©SUEZ / CDPNEWS / Cyrille Dupont
Contacts : Jean Marc Choubert (chef de projet Micropolis-Procédé) – IRSTEA : jean-marc.choubert@irstea.fr

Ywann Penru – SUEZ Cirsee : ywann.penru@suez.com
Céline Lagarrigue – Agence de l’eau Rhône Méditerranée Corse : celine.lagarrigue@eaurmc.fr
Agence de l’eau
Rhône Méditerranée Corse
2-4 allée de Lodz
69363 Lyon cedex 07
Tél. 04 72 71 26 00
www.eaurmc.fr

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L’ozonation intervient entre les étapes

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Ozonation des micropolluants, quels mécanismes ?

Voie directe Ozone – O3 Voie indirecte

Quelle dose pour quels micropolluants ?

Comment calculer les doses d’ozone ?

Ce qu’il faut retenir sur l’ozonation

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Contacts : Jean Marc Choubert (chef de projet Micropolis-Procédé) – IRSTEA : jean-marc.choubert@irstea.fr

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