Coût du milieu filtrant

Pour ce qui est de la fréquence d’ajout de média ou de remplacement du média, plusieurs études arrivent à des conclusions différentes. Humby et al. (1996) rapportent que l’attrition de l’anthracite devient négligeable après 50 h de lavage continu, alors que l’attrition du CAG demeure significative pendant les 100 h de lavage, ce qui était une simulation d’environ 3 ans d’opération pour le cas considéré dans cette l’étude. Dans le cas de l’UTE Québec, cela équivaudrait à environ 600 à 800 jours d’opération en considérant 1 lavage par 3 jours d’opération et les différentes consignes de lavage. Pour l’anthracite, la perte due à l’attrition est donc a priori très faible voire négligeable face à une perte par entraînement de 7 % (Humby, 1994). Les deux CAG testés par Humby et al. ont perdu de 2,1 à 3,5 % et de 4,5 à 7,3 % de leurs masses au cours du test. Les vitesses d’eaux de lavage étaient entre 9 et 10,3 m/h et les vitesses d’air étaient de 35,8 m/h pour les charbons. La technique de lavage utilisée était le « collapse-pulsing ». Les lavages à l’UTE Québec utilisent des débits d’eau de lavage environ 3 fois plus élevés, ce qui laisse croire que l’attrition serait plus grande.

Dans son guide de conception, le MDDEP (2006) demande de prévoir une perte annuelle de 3% du CAGB causée par les lavages, soit par entraînement ou par attrition. Par contre, la compagnie Pica considère qu’il est nécessaire de remplacer intégralement le CAG après une durée d’opération de 7 à 8 ans (voir Annexe A). Dussert et al. (1994) suggère une réactivation aux 2 à 5 ans étant donné que l’accumulation de métaux et de matière organique réfractaire nuirait à l’activité biologique. Le MDDEP (2006) suggère pour le suivi de l’attrition d’avoir des repères bien visibles permettant de vérifier périodiquement l’épaisseur du lit de CAG. Cela n’est pas indiqué explicitement, mais cette indication porte à croire qu’il serait judicieux de rajouter du CAG jusqu’au repère si les pertes sont significatives.

Pourtant, dans certaines usines québécoises, du Picabiol a été utilisé pour une durée d’au moins 18 à 22 ans respectivement pour les usines de Terrebonne et Sainte-Rose (Durivage, 2012; Vézina and Comtois, 2012). Les pertes annuelles de CAG lors de l’opération sont

aussi très variables pour les différentes usines québécoises, allant de pratiquement aucune perte (0,5%) à des pertes importantes (7%). En moyenne, des usines visitées en 2008 pourraient perdre annuellement entre 3 et 4% de CAG (Bouchard et al., 2008), ce qui est similaire à l’ordre de grandeur mentionné par le MDDEP (MDDEP vol.1, 2006). Il faut cependant noter que très peu de données et d’information sont disponibles à ce sujet. Le CAG est donc a priori plus coûteux non seulement à l’achat (environ d’un facteur 4 pour un même volume) mais aussi en termes de perte lors de l’opération (soit par attrition ou entraînement lors de lavages). (Dussert and Vanstone, 1994)

Cependant, étant donné que la perte de milieu filtrant peut significativement varier entre les différentes usines de production d’eau potable, une analyse de sensibilité est présentée à la Figure 58.

Figure 58 : Coût de remplacement du milieu filtrant des 16 filtres en fonction de la perte annuelle totale (attrition et entraînement) de média filtrant

0 50000 100000 150000 200000 250000 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% C oû t de rem pla ce m e nt de m é dia fi lt ra nt ($ /a n)

Perte annuelle de média (%/an) prix CAG

Cette analyse est spécifique au cas de l’UTE Québec (pour les épaisseurs de milieux filtrants utilisées durant la présente étude) dans le sens que chaque filtre nécessite deux fois moins d’anthracite que de CAG, ce qui accentue la différence de prix entre les deux options. Le volume pour chaque filtre est en effet de 58,5 m3 de CAG ou 29,3 m3 d’anthracite. Le prix du CAG est environ 2400 $/m3 comparativement au prix de 650 $/m3 pour l’anthracite, ce qui est environ 4 fois plus élevé. Étant donné que le filtre au CAG contient deux fois plus de média, le coût de remplacement est environ 8 fois plus élevé dans le cas précis de l’UTE Québec. Les prix ont été obtenus d’une demande d’un client (Ville) à un fournisseur (John Meunier). Ces prix sont évidemment à titre indicatif, le prix pouvant fluctuer en fonction du temps, de la quantité commandée, du coût des matières premières, la distance de transport et du fournisseur. Les coûts des milieux filtrants en fonction de leur durée de vie et de leur pourcentage de perte annuelle sont montrés sur la Figure 59 et la Figure 60. Ces coûts, exprimés par m3 d’eau net produit, sont calculés avec l’Équation 13 :

3 3 3

, / , /

%

V V

Milieu milieu Milieu milieu F net an F net an

Coût Coût remplacement annuel Coût changement complet

m net m net m net

perte annuelle V n C V n C durée vie     _{  } _      _{  }   _{ }  _  _{ } _      Équation 13

Où n = nombre de filtres (= 16)

VMilieu = volume de milieu filtrant par filtre (m3) VF,net/an = volume d’eau produit net par an (m3) Cmilieu = coût volumique du milieu filtrant ($/m3)

Le coût unitaire correspond au coût global du milieu filtrant par m3 de milieu filtrant ($/m3 milieu filtrant). À noter que les calculs ne prennent pas en compte d’actualisation des coûts durant la vie utile des milieux filtrants.

Figure 59 : Coût unitaire du CAG selon sa durée de vie et son taux de remplacement annuel

Pour les gammes de perte annuelle et de durée de vie des milieux filtrants considérés, les coûts du CAG varie de 0,0016 à 0,0122 $2012/m3 eau net tandis que cette gamme de coûts pour l’anthracite est de 0,0002 à 0,0017 $2012/m3 eau net. La gamme de coût pour l’anthracite est donc beaucoup plus faible que celle pour le CAG ce qui n’est pas surprenant compte tenu de la différence de coût unitaire entre ces deux milieux filtrants et du plus grand volume de CAG par filtre. Cet écart serait encore plus grand si l’actualisation des prix était prise en compte. Il est difficile de comparer ces résultats avec ceux d’autres études car il ne semble pas y en avoir. La littérature consultée lors de cette étude qui concerne la perte ou le remplacement de milieu filtrant est beaucoup plus axée sur les pertes lors de l’opération que sur la durée de vie des milieux filtrants. Or cette dernière peut avoir un effet majeur sur le coût global d’un milieu filtrant tel que montré ci-dessus. À l’heure actuelle, il semble que les seules études donnant une durée de vie des lits de GAC font référence au mode d’adsorption plutôt qu’au mode de biodégradation.