Windhoek ou comment traiter les eaux usées pour les rendre potables ?

Soumise à un stress hydrique chronique, Windhoek, la capitale de la Namibie, a choisi depuis 1968 de recourir à la réutilisation des eaux usées traitées pour produire de l’eau potable. Une référence unique car la réutilisation directe des eaux usées est très rare dans le monde où seul 4% de l’eau usée est recyclée, généralement pour des besoins industriels.

Depuis 2002, une nouvelle usine exploitée par Wingoc (Windhoek Goreangab Operating Company), le consortium formé par Veolia et VA Tech Wabag, fournit plus d’un tiers de l’eau potable à la ville de Windhoek.

Pour éliminer tout risque sanitaire, l’usine emploie des technologies de pointe « à barrières multiples ». Elles assurent une qualité de l’eau potable qui répond bien aux normes les plus élevées et garantissent que la santé des consommateurs ne sera pas affectée. Revue de détail des différentes étapes de traitement.

À Windhoek, l’eau provenant de deux sources peut potentiellement être utilisée pour la production ou la récupération d’eau potable : les eaux usées secondaires d’une part (issues d’un traitement par procédé biologique) et celles du barrage de Goreangab d’autre part. Il est possible d’utiliser l’une ou l’autre ou une combinaison des deux pour produire de l’eau potable. Dans les faits, depuis la mise en service de la nouvelle usine, l’eau de surface du barrage n’a été ajoutée que de manière occasionnelle pour compléter les volumes d’eau brute à de faibles pourcentages. Et, à partir de 2008, la seule source d’eau brute utilisée est l’effluent secondaire.

•  Pré-ozonation et coagulation

L’ozone est un oxydant très puissant. Ce gaz est produit sur place à partir d’oxygène très pur, qui est également produit sur place.  L’ozone (O3) est ajouté à l’eau brute, ce qui oxyde partiellement la matière organique dissoute comme les substances humiques pour permettre son élimination par coagulation optimisée et désactivation partielle des micro-organismes. Du chlorure ferrique (FeCl3) est ajouté, ce qui provoque la déstabilisation des particules visibles et colloïdales ainsi que des matières dissoutes, entraînant la formation de flocs.

• Floculation

Au cours de cette étape, l’eau n’est agitée que lentement et les petits flocs, qui se sont formés pendant la coagulation, se transforment en particules plus grosses. Ce processus peut être accompagné par l’ajout de polymères organiques.

• Flottation à l’air dissous

Après la formation des flocs, l’eau est mise en contact avec des bulles d’air microscopiques, provenant d’eau saturée d’air, ce qui entraîne l’adhésion des bulles d’air aux flocs et la formation d’une couche de mousse qui s’accumule à la surface de l’eau. La couche d’écume ainsi que les flocs, qui ne flottent pas mais qui décantent, sont évacués périodiquement.

Avant que l’eau ne s’écoule vers les filtres à double média, de la soude caustique (NaOH) et du permanganate de potassium (KMnO4) sont ajoutés pour stabiliser l’eau et pour oxyder et précipiter le fer (Fe2+) ainsi que le manganèse (Mn2+) dissous.

• Filtration rapide

L’étape suivante est une filtration gravitaire rapide à double média. La première couche du lit filtrant est constituée d’anthracite à grain fin et la deuxième couche est formée de sable fin. Les particules en suspension qui n’ont pas été éliminées pendant le processus de flottation, mais aussi les bactéries et autres microorganismes, sont partiellement éliminées.

Les filtres sont régulièrement nettoyés par rétrolavage. L’eau de lavage est introduite dans les filtres à contre-courant, ce qui permet d’en éliminer la pollution retenue lors des cycles de filtration. Cette eau de lavage, ainsi que les déchets du procédé de flottation à l’air dissous, sont rejetés dans la station d’épuration des eaux usées voisine, pour traitement.

• Ozonation

L’ozone gazeux est donc injecté dans l’eau filtrée pour oxyder les composés organiques dissous, qui sont transformés en composés organiques biodégradables, et pour neutraliser les bactéries, virus et parasites encore présents dans l’eau. Cette oxydation (partielle) des composés organiques dissous s’applique également aux composés tels que les molécules pharmaceutiques non biodégradables présentes dans l’eau ; ces composés sont désactivés et peuvent alors subir une dégradation biologique.

Après l’ozonation, l’ozone résiduel est détruit par l’ajout de petites quantités de peroxyde d’hydrogène.

•  Filtration sur charbon actif biologique (CAB)

Il s’agit d’un traitement d’affinage permettant l’absorption, puis la biodégradation des matières organiques et l’amélioration qualités organoleptiques de l’eau (saveur, odeur, limpidité).

Les charbons actifs sont aussi capables de fixer les composés organiques dissous qui ont échappé aux traitements physico-chimiques ainsi que certains micropolluants (hydrocarbures, pesticides, métaux lourds…).

•  Filtration sur charbon actif en grain (CAG)

À ce stade, les composés organiques dissous restants encore dans l’eau sont adsorbés sur le charbon actif granulaire pour produire de l’eau, qui présente de très faibles concentrations de matière organique dissoute. Et ce, afin de prévenir la formation de sous-produits de désinfection, qui pourraient être nocifs pour la santé humaine.

Comme les filtres CAB, les filtres CAC sont rétrolavés périodiquement et l’eau de lavage est recyclée dans le réservoir d’eau brute.

• Filtration membranaire

Les membranes d’ultrafiltration sont utilisées comme dernière étape de polissage. Ces filtres ont un seuil de coupure de 0,02 µm permettant ainsi l’élimination complète des particules en suspension restantes, ainsi que des bactéries et virus.

Les membranes sont rétrolavées périodiquement et nettoyées chimiquement. L’eau de lavage envoyée à contre-courant est également recyclée dans le réservoir d’eau brute.

• Désinfection et stabilisation

En fin de traitement, l’eau est conditionnée pour être mélangée à d’autres sources d’eau potable en ajoutant du chlore (Cl2) afin de maintenir un résiduel de pour ladésinfection dans le réseau de distribution et ainsi prévenir tout risque pour la santé du consommateur, et de la soude caustique pour corriger et stabiliser le pH.

L’eau potable finale est conforme aux normes et directives de qualité élevées. Cette eau est pompée vers la station de pompage New Western Pump Station, où elle est mélangée à d’autres sources d’eau de surface. Seule l’eau mélangée est distribuée aux consommateurs de Windhoek.

Le processus global, y compris le passage par l’usine de potabilisation prend moins de 10 heures.

Pour plus d’informations : www.wingoc.com.na ; https://www.youtube.com/watch?v=t15FsW-ZI-c ; https://www.youtube.com/watch?v=5ksqtUtljI0

Article réalisé en partenariat avec Veolia