Le réseau aixois de réutilisation des eaux usées veut donner une nouvelle vie à l'eau

AIX-Net-WWR se compose de 11 entreprises, d'une start-up et de cinq instituts de recherche de la région d'Aix-la-Chapelle (figure 2). Les partenaires combinent leur expertise dans les domaines du traitement de l'eau, des technologies environnementales et des systèmes de contrôle numériques.

Le réseau bénéficie également du soutien de nombreuses entreprises industrielles et de services publics (figure 3). Le réseau est très intéressé par d'autres partenaires associés et soutiens. Si vous êtes intéressé, n'hésitez pas à envoyer un e-mail à : aixnetwwr@intewa.de

En plus du traitement des eaux usées, la récupération de la chaleur des eaux usées fait partie du projet. Pour cela, des échanges sont actuellement en cours avec un fournisseur d'eau régional afin de permettre la mise en pratique du concept théorique.

Le démonstrateur traitera 20 m³ d'eaux usées domestiques par jour, ce qui correspond à environ 135 EH. Pour ce faire, il sera installé, testé et perfectionné localement pendant la durée du projet à l'Institut d'essai des techniques d'assainissement d'Aix-la-Chapelle.

Au cours de la première année du projet, le concept du MBR a été élaboré et des schémas de procédé et de construction ont été réalisés (figure 4). Dans la structure du démonstrateur, un conteneur contiendra le MBR, tandis que deux autres conteneurs contiendront la technique de mesure et des étapes de traitement supplémentaires (voir plus loin AIX-SOLVED et AIX-OXI) pour atteindre la qualité de l'eau potable.

Les conteneurs ont été livrés en janvier 2025 et sont actuellement préparés pour l'exploitation. La mise en service est prévue pour le deuxième trimestre 2025.

Dans le 2e projet collaboratif AIX-SOLVED "Étapes de traitement avancées pour l'élimination des substances dissoutes", un procédé de nettoyage est développé dans lequel des granulés adsorbants à base d'oxyde et d'hydroxyde de fer sont biofonctionnalisés avec des enzymes, ce qui permet d'adsorber et/ou de dégrader les substances dissoutes. Pour les granulés adsorbants, on utilise des granulés connus et un granulé adsorbant nouvellement développé qui utilise le résidu de bauxite comme matière première. Le résidu de bauxite est un déchet de la production d'aluminium et est donc disponible en grandes quantités dans le monde entier. Dans le cadre du projet, un prototype sera développé et testé à la fois à l'échelle du laboratoire et lors d'essais pilotes sur le démonstrateur pour trois types de substances répandues dans les eaux usées :

1. Métaux lourds : zinc, cuivre, chrome, cadmium et nickel, présents dans les eaux usées en raison des installations domestiques, de l'enlèvement des toits et gouttières métalliques et de l'utilisation de détergents et de produits de nettoyage.
2. Additifs : comme le filtre UV-B octocrylène dans les crèmes solaires, le produit anticorrosion 1H-benzotriazole et le plastifiant bisphénol A.
3. Médicaments : analgésiques (comme le diclofénac), antiépileptiques (comme la carbamazépine, la gabapentine et la primidone), antibiotiques (comme la clarithromycine, le sulfaméthoxazole, le métronidazole et le triméthoprime).

Au cours de la première année du projet, plusieurs électrodes ont été développées pour être testées, une source de plasma de dimension pilote a été construite (figure 6) et le concept et un dessin en 3D pour le prototype à haute échelle ont été élaborés. Les travaux actuels se concentrent sur la caractérisation du plasma ainsi que sur le contrôle de la stabilité mécanique des électrodes.

Le monitoring en ligne réduit le besoin en personnel qualifié sur place et simplifie l'exploitation des systèmes d'assainissement décentralisés. La nouvelle technique de mesure fournit des résultats rapides sur la qualité de l'eau sans nécessiter de longues analyses en laboratoire.

Un élément technique important est la spectroscopie de fluorescence 2D, qui est utilisée pour une analyse précise en ligne des paramètres de qualité de l'eau tels que le COT, la DBO, la DCO et les composés traces. Une sonde de fluorescence 2D robuste (figure 7) est développée à cet effet, permettant une surveillance continue en temps réel. Ce dispositif est complété par un système d'assistance basé sur le cloud et piloté par les données, qui utilise des méthodes d'apprentissage automatique pour détecter les anomalies et permettre des analyses prédictives.

Deux technologies doivent être utilisées pour la purification : La technologie des membranes de nanofiltration (NF) et la déionisation par capacité d'écoulement (FCDI). La technologie des membranes NF utilise des membranes dont les pores ont une taille de 1 à 10 nanomètres pour filtrer les impuretés. Dans le cadre du projet, les membranes doivent être revêtues afin de réduire la taille des pores de manière à pouvoir éliminer, par exemple, les PFAS. La figure 8 montre a) des membranes à fibres creuses, b) leur revêtement et c) un module de membrane. Les premiers revêtements réussis et la densité cible pour la rétention des PFAS ont été atteints. Des essais avec de l'eau réelle sont en cours et les premiers modèles pour une mise à l'échelle sont créés. FCDI utilise un champ électrique pour dessaler l'eau en adsorbant des substances chargées telles que des sels sur des particules de carbone. Les premiers succès dans le dessalement d'eau saumâtre ont été obtenus et un modèle pilote a été créé avec SIMA-tec. Les résultats expérimentaux sont intégrés dans un modèle de simulation qui permet de faire des prévisions sur les performances de purification en fonction de différents paramètres de fonctionnement.