Les performances atteintes par les deux systèmes biologiques étudiés – boues activées conventionnelles (BA) et réacteur biologique à biomasse fluidisée (MBBR) – dans le traitement des dix micro— polluants d’origine pharmaceutique quantifiés sont similaires et cela grâce au niveau d’épuration identique en nitrification totale.

Les abattements quantifiés sont variables et atteignent en moyenne pour les sept composés réfractaires seulement 24% (carbamazépine, sulfaméthoxazole, propranolol, aténolol, diclofénac, éconazole, acide salicylique). Les trois autres composés, bien éliminés en traitement biologique, atteignent en moyenne 96% (paracétamol, kétoprofène et ibuprofène).

Le traitement biologique combiné à l’ozonation tertiaire élimine efficacement les composés pharmaceutiques de l’eau dès l’utilisation des doses faibles d’ozone (0,45 gO3/g de carbone organique dissous COD). Un abattement moyen de 92% d’efficacité est quantifié sur la moyenne de composés pharmaceutiques dissous, à comparer aux 24% à 45% d’abattement obtenu en traitement bio logique seul. Le passage à une dose d’ozone de 1,30 gO3/gCOD permet d’augmenter de 6% l’abattement moyen des micropolluants. Cette performance n’est pas améliorée par l’utilisation des doses d’ozone plus importantes.

Contrairement aux tests d’écotoxicité normalisés (peu sensibles pour discriminer des effets toxiques dans les eaux traitées biologiquement ou chimiquement), les effets mesurés sur les embryons du poisson Danio rerio comme la mortalité, les anomalies sur le développement et la génotoxicité ont montré un effet toxique (nul à faible) pour les effluents biotraités ou ozonés. Par rapport au traitement biologique, l’ozonation tertiaire améliore significativement le potentiel de perturbation endocrinienne des effluents par la réduction complète de l’activité oestrogénique et glucocorticoïde des effluents.

L’ozonation n’augmente ni ne diminue le niveau de toxicité des effluents déjà atteint avec le traitement biologique seul. Il existe un bruit persistant probablement lié à la présence d’autres micro - polluants rémanents dans l’eau et non quantifiés par la méthode d’analyse ciblée. Leur activité peut être à l’origine du niveau d’effet toxique faible obtenu pour certains biomarqueurs. Ces résultats montrent la nécessité d’améliorer la sensibilité des bioessais dans le but d’optimiser l’évaluation des effets écotoxicologiques résiduels dans les différents types d’effluents.

L’obtention des signatures chimiques, au travers d’une approche non ciblée, s’avère un outil puissant et complémentaire. Elles révèlent la complexité des effluents étudiés par le nombre important de signaux obtenus. Les cartographies réalisées, par l’analyse en composantes principales, permettent d’avoir une vision globale des effluents et de leur mise en relation respective. Cette approche globale complète efficacement les résultats obtenus par le dosage ciblé des micropolluants.

The choice to operate the CAS and MBBR systems with full nitrification, results in the same level of performance on pharmaceutical compounds removal for both biological systems (despite the differences on process conditions : sludge concentration, hydraulic contact time…).

The biological treatment of 10 pharmaceuticals with CAS or MBBR reactor succeeded in 24% of removal of the 7 refractory compounds measured (carbamazepine, sulfamethoxazole, propranolol, atenolol, diclofenac, econazole, salicylic acid), and an average of 45% including also paracetamol, ketoprofen and ibuprofen with an important variability on performances (> 20%). The combined system CAS biolog ical treatment plus tertiary ozonation at low ozone dosage (0.45 gO3/gDOC) improves the average removal up to 92% with only one compound -econaz ole- moderately eliminated (70%). It has been observed that increasing the ozone from the low to the intermediate dosage of 1.30 gO3/gDOC leads to an average removal improvement of around 6% whereas a more important TOD (2.30 gO3/gDOC) did not led to a better performance.

Contrary to the lack of toxicity observed with normalized ecotoxicity tests, endpoints measured on zebrafish embryos (FET bioassay) such as mortality, developmental abnormalities and genotoxicity demonstrated a residual toxicity (null/weak) both, in wastewater after a biological treatment followed or not by a tertiary ozonation treatment. However, the tertiary ozonation resulted in an improvement of the residual endocrine disrupting potential measured in the biologically-treated effluents.

This study shows that normalized bioassays are not sensitive enough for the ecotoxicological evaluation of wastewaters and that there is a great need for the development of suitable sensitive bioassays in order to characterize properly the possible residual toxicity of differently treated effluents.

The knowledge of the sample chemical fingerprints, by a comprehensive non-target approach based on the comparison of biochemical signatures, is a promising growing strategy to identify and prioritize the emerging contaminants and to contribute to the study of the treatment performance.