Amélioration de la désinfection par rayonnement UV dans les installations de traitement des eaux usées

Ian G. Droppo, Peter Seto, Cheng He et John Gibson d’Environnement Canada, en collaboration avec Steven Liss (professeur à l’Université de Guelph), Ramin Farnood (professeur à l’Université de Toronto), Bill Cairns (de Trojan Technologies) et Andre Schnell (du ministère de l'Environnement de l'Ontario), ont réussi à obtenir une subvention de deux ans du Réseau Canadien de l’eau afin d’étudier l’application de la fragmentation hydrodynamique des particules pour améliorer la désinfection (microbienne) par rayonnement ultraviolet dans les installations de traitement des eaux usées. Une bonne partie du travail se déroulera au Centre technique des eaux usées de la Direction de la science et de la technologie de l'eau avec la participation d’étudiants des cycles supérieurs des universités de Guelph et de Toronto, qui travailleront sur place sous la cosupervision du personnel d’EC. Le Centre de technique des eaux usées est un des rares endroits en Amérique du Nord qui dispose de l’équipement nécessaire pour effectuer des évaluations à grande échelle de nouvelles technologies en matière de traitement des eaux usées. On s’attend à ce que les présents travaux de recherche ouvrent la porte à l’élaboration de technologies novatrices et économiques pour la désinfection des eaux usées. Cette technologie pourrait aussi accroître la possibilité de mettre en place des initiatives de réutilisation des eaux usées.

La désinfection des eaux usées est indispensable pour réduire les risques de transmission de maladies d’origine hydrique, comme le choléra, l’hépatite, les infections à E. coli, la cryptosporidiose et la giardiase. La désinfection par rayonnement ultraviolet (UV) est largement utilisée dans plusieurs milliers d’installations partout dans le monde. Contrairement aux désinfectants chimiques, les ultraviolets ne génèrent pas de sous-produits nocifs. Cependant, les agrégats biologiques présents dans les eaux usées protègent les pathogènes des photons ultraviolets, ce qui suppose que l’on doit augmenter les doses de rayons UV nécessaires. Il s’ensuit que la taille du système UV, et donc la consommation d’électricité, ainsi que les émissions de gaz à effet de serre augmentent. Une désinfection inadéquate ou incomplète des pathogènes associés aux agrégats en suspension dans les eaux usées constitue un danger pour l’environnement et la santé humaine.

Les agrégats biologiques peuvent être éliminés par filtration ou par séparation membranaire. Cependant, ces technologies nécessitent d’importantes dépenses d’investissement. La fragmentation continue des agrégats biologiques représente une solution de rechange à faible coût. C’est un fait connu que les agrégats fragmentés sont moins résistants à la désinfection par rayonnement UV. Des recherches récentes effectuées dans la laboratoire d'Environnement Canada indiquent que les agrégats en suspension pouvaient être efficacement fragmentés en leur faisant subir un stress hydrodynamique. La fragmentation hydrodynamique des particules pourrait se révéler une solution de rechange économique à l’élimination en plein débit des particules par filtration ou par traitement membranaire, avec des coûts d’investissement plus faibles, une empreinte réduite, sans production de boues, et un rattrapage plus facile à faire. Un des résultats clés de ce projet est l’élaboration d’un système de traitement inédit qui intègre la fragmentation hydrodynamique des particules à la technologie existante par rayonnement UV, système qui s’avérera particulièrement intéressant pour le secteur des eaux usées au Canada et à l’étranger.