D’eau usée à ressource renouvelable

La croissance démographique rend encore plus difficile la gestion des eaux usées. Et si nous pouvions concevoir une technologie novatrice afin de minimiser l’accumulation de boue, de récupérer les nutriments et de réutiliser les eaux usées plus efficacement ? De concert avec des chercheurs de l’Université de la Colombie-Britannique, WSP conçoit de technologies de récupération des ressources durables pour les usines d'épuration des eaux usées.

Notre empreinte environnementale augmente au même rythme que la croissance de la population. Les répercussions négatives qu’entraîne une mauvaise gestion des réseaux publics posent un risque considérable, particulièrement dans le domaine des eaux usées.

La gestion des flux d’eaux usées constitue un problème environnemental important auquel font aussi face les autres pays du monde. Le traitement des eaux usées devient de plus en plus complexe, au fur et à mesure que les populations se densifient, produisant une quantité toujours plus grande de pollution et de déchets.

Les sous-produits générés par le traitement des eaux usées – que l’on nomme aussi les « boues » – représentent un problème urgent. En effet, la gestion des résidus solides constitue un véritable défi. Pour protéger la sécurité du public et de l’environnement de façon continue, l’unique moyen consiste à mettre au point une technologie évolutive permettant de gérer cette pression accrue.

Ainsi, au lieu d’accumuler des quantités toujours plus grandes de boues et de résidus solides, l’on constate qu’à l’échelle mondiale, les eaux usées sont plutôt envisagées comme une ressource. Et si nous pouvions mettre au point une technologie innovatrice permettant de minimiser la quantité de boues d’épuration, de récupérer les nutriments et de réutiliser les eaux usées plus efficacement ? 

Traitement innovateur des eaux usées

C’est exactement ce que les experts tentent de concrétiser. Un système avant-gardiste et rentable a été développé et breveté à l’Université de la Colombie-Britannique (UBC), au Canada. Le système, connu sous le nom technique de « procédé d’oxydation avancée par micro-ondes » (POAMO), envoie de la chaleur par micro-ondes ainsi que des oxydants (peroxyde d’hydrogène) dans le but de fractionner les boues et ainsi améliorer le cycle de traitement des eaux usées en réduisant sa durée. Ce système intégré comprend trois composants, soit la technologie POAMO, un cristallisoir de struvite et un dispositif de digestion anaérobie avancée en deux phases.

Ce procédé devrait représenter une avancée importante par rapport aux méthodes actuelles, car il réduit la masse des boues, augmente la production de biogaz et extrait les nutriments des eaux usées, tout en étant moins énergivore, moins imposant et plus facile d’utilisation.

Échantillons de boues avant et après le traitement POAMO

WSP appuie le groupe de recherche de l’Université de la Colombie-Britannique pour la récupération des éléments nutritifs du système depuis 2002, grâce à un soutien technique en nature et à des contributions en espèces. WSP a également appuyé le développement du système intégré en obtenant des subventions du Conseil de recherches en sciences et en génie du Canada, de la Bourse de recherche et de développement industriels et du programme fédéral Accélération de Mitacs. Par la suite, WSP a réalisé une étude de faisabilité du système intégré de traitement des boues et de récupération des ressources pour le traitement du fumier de bovins laitiers; celle-ci présentait le concept, une analyse des coûts ainsi qu’une évaluation économique du procédé. 

Actuellement, WSP collabore avec l’équipe de recherche de l’UBC sur des projets pilotes dans deux installations municipales de traitement des eaux usées dans le Lower Mainland, en Colombie-Britannique. Ces projets pilotes visent à prouver l’efficacité du système intégré pour améliorer le traitement des boues générées par les installations de traitement des eaux usées municipales. WSP a également fait partie de l’équipe d’un projet pilote récent, dans lequel le système intégré était utilisé pour traiter le fumier de bovins laitiers à la ferme de recherche de l’UBC.

Avantages sur le plan de la durabilité

Dans le système intégré, le procédé par micro-ondes (POAMO) préchauffe les boues avant la digestion anaérobie, ce qui liquéfie les solides et augmente ainsi la production de biogaz et la quantité de matière organique chargée dans le digesteur. En outre, le système utilise des réacteurs plus petits ce qui réduit d’autant les temps de rétention.

Essentiellement, un tel procédé entraîne une diminution des coûts d’exploitation associés au traitement et à la manipulation des déchets solides résiduels. Selon les plus récents résultats, la quantité de déchets solides pourrait être réduite de 80 %. Ainsi, 80 % moins de déchets solides signifient une diminution de 80 % du transport et de l’espace nécessaire pour les éliminer.

Or, le système intégré ne se limite pas à réduire la quantité de déchets solides. Il permet également l’extraction de bioproduits comme le nitrogène et le phosphore, produisant de la struvite. La struvite est un engrais durable à libération lente pouvant être employé en remplacement des engrais chimiques. Il est ainsi possible d’obtenir des crédits de gaz à effet de serre en cours de production, en plus de générer des revenus de la vente de l’engrais.

Répercussions

Avec l’arrivée des nouvelles réglementations et politiques relatives à la gestion de nos eaux usées et au maintien de sources d’eau de qualité, l’occasion est belle pour les organisations de développer de nouveaux modèles d’affaires, de travailler en collaboration avec d’autres partenaires et de mettre à profit les technologies de pointe pour relever ces nouveaux défis.

Exploiter les technologies innovatrices comme le système POAMO constitue une étape essentielle que doivent franchir les gouvernements pour atteindre les cibles de protection environnementale et de gestion intégrée des eaux usées.

Le système POAMO pour la gestion des eaux usées a le potentiel de changer complètement la donne. Il s’agit d’une nouvelle technologie avant-gardiste et rentable, qui réduira les volumes de boues qu’il faut éliminer, récupérera les nutriments, améliorera la production d’énergie verte, ce qui contribuera à protéger l’environnement.

Il représente une solution de gestion des boues durable, qui réduira l’empreinte carbone des usines de traitement des eaux usées. Il offre en outre aux agriculteurs une solution viable pour gérer adéquatement le fumier sur leurs terres, sans contaminer les sources d’eau potable locales.

Le système intégré pourrait potentiellement contribuer à protéger la santé publique, à conserver les ressources et à orienter le domaine du traitement des eaux usées vers un avenir plus durable.

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