Essais en laboratoire et sur pilote de régénération chimique à la soude du charbon actif en grain sur site : application en production d’eau potable

Projet présenté à la 26^e édition des Journées Information Eaux (JIE)

Les progrès dans les capacités d’analyse des micropolluants (accroissement du panel de molécules que l’on sait détecter et abaissement des limites de quantification) et l’introduction de seuils à ne pas dépasser dans la règlementation applicable aux eaux destinées à la consommation obligent les traiteurs d’eau à revisiter leurs pratiques. Les procédés de production d’eau potable et en particulier ceux d’adsorption sur charbon actif en grain doivent ainsi être adaptés pour produire une eau traitée de qualité conforme. Les réacteurs d’adsorption sur charbon avec extraction et renouvellement régulier d’une partie du média sont une solution industrielle pour maintenir une élimination constante des micropolluants peu adsorbables. En effet, le renouvellement régulier du charbon partiellement saturé permet de contenir la percée de molécules peu adsorbables. Dans ces réacteurs, le charbon extrait peut être renouvelé par du média neuf ou régénéré chez le fournisseur. La méthode de régénération la plus commune est la voie thermique. Le média saturé est alors extrait du réacteur, stocké puis envoyé chez le fournisseur qui le réactivera à une température supérieure à 800°C. Cette méthode nécessite le stockage du média, des coûts élevés de transport et des coûts énergétiques importants. La régénération par voie chimique à la soude, sur site, du charbon actif en grain (CAG), est une option technique adaptée aux réacteurs d’adsorption avec extraction – renouvellement. SUEZ a breveté l’application de cette option en couplage à ses réacteurs d’adsorption sur filtres CAG (SUEZ, 2021). Sa mise en œuvre permet de limiter les coûts de fonctionnement et l’empreinte environnementale associée à la régénération du média. L’article expose la méthodologie de sélection et qualification du procédé de régénération, les résultats des tests de validation à échelle laboratoire et pilote ainsi que les recommandations de sa mise en œuvre à échelle semi-industrielle. Ce procédé est en cours de qualification, au travers du suivi sur un site de production d’eau potable d’une unité de démonstration de 25 m³/h d’adsorption avec extraction-renouvellement semi-continu et régénération sur site, traitant une eau de forage contaminée par les pesticides et les métabolites.  

Advances in micropollutant analysis capabilities (increasing the range of molecules that can be detected and lowering quantification limits) and the introduction of thresholds not to be exceeded in the regulations applicable to drinking water are forcing water treatment companies to review their practices. Drinking water production processes, and particularly those involving adsorption on granular activated carbon, must therefore be adapted to produce treated water in conformity. Carbon adsorption reactors with extraction and regular renewal of part of the media are an industrial solution for maintaining constant elimination of pollutants that are difficult to treat. Regular renewal of the partially saturated carbon helps contain the breakthrough of poorly adsorbable molecules. In these reactors, the extracted carbon can be renewed with new media or regenerated by the supplier. The most common regeneration method is thermal. The saturated media is extracted from the reactor, stored, and then sent to the supplier, who reactivates it at a temperature more than 800°C. This method requires media storage, high transport costs and high energy costs. On-site chemical regeneration of Granular Activated Carbon (GAC) by soda is an option well adapted to adsorption reactors with extraction – renewal. SUEZ has patented the application of this option in coupling with its adsorption reactors on CAG filters (SUEZ, 2021). Its implementation limits operating costs and the environmental footprint associated with media regeneration. This article presents the methodology for selecting and qualifying the regeneration process, the results of validation tests performed at laboratory and pilot scales, and the recommendations for its implementation on a semi-industrial scale, through the monitoring on a drinking water production site of a 25 m³/h demonstration unit, an adsorption reactor with semi-continuous extraction-renewal with on site-regeneration treating borehole water contaminated by pesticides and metabolites.