Enlèvement de la matière organique

Rappelons que les concentrations du COD à l’eau brute, à l’eau décantée et à l’eau ozonée sont présentées à la Figure 23. Les enlèvements de COD des filtres C-S et A-S, qui sont présentés à la Figure 37, sont calculés par rapport à la valeur de COD à l’eau ozonée. L’enlèvement du carbone organique réfractaire (COR) des filtres est présenté à la Figure 38. Il est à noter que le carbone organique dit « réfractaire » dans le présent mémoire

représente le carbone organique qui n’est pas biodégradé après incubation pendant 28 jours à 20 °C (voir la méthode d’analyse à la section 4.3.2). Dans les graphiques d’enlèvement de cette section, aucune barre d’incertitude n’est présentée. Il a été déterminé que les valeurs de COD étaient surestimées d’environ 1,2 %, mais ce biais n’influence pas les valeurs d’enlèvements. Pour un intervalle de confiance de 95 %, l’incertitude sur les mesures de COD est d’environ 3 %. Pour les enlèvements, un calcul de propagation d’erreur pour le COD (excluant l’échantillonnage et la filtration) est présenté en Annexe E. Ainsi, pour les enlèvements rencontrés au cours de ce suivi, l’incertitude varie de ± 2,8 % (pour un enlèvement de 30 %, p. ex 30 %±2,8 %) à ±4,9 % (pour un enlèvement proche de 0 %).

Figure 37 : Enlèvement du COD par les filtres C-S et A-S

-10% -5% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% Enlè ve m ent C OD (% ) Filtre C-S Filtre A-S

Figure 38 : Enlèvement du carbone organique réfractaire (COR) pour les filtres C-S et A-S Afin d’avoir une appréciation globale des performances des deux filtres, les valeurs minimales, maximales et moyennes de COR et COD à l’entrée et à la sortie des filtres sont montrées au Tableau 11.

Tableau 11 : Valeurs minimales, maximales et moyennes des concentrations de COD et COR pour l'eau ozonée et les effluents des filtres C-S et A-S

Minimum Maximum Moyenne

mg/L mg/L mg/L COR EO 1,10 2,14 1,42 COR ECS 0,98 1,52 1,24 COR EAS 0,95 1,90 1,36 COD EO 1,34 2,75 1,74 COD ECS 1,19 1,92 1,45 COD EAS 1,30 2,38 1,63

En moyenne, pour le filtre C-S, l’enlèvement de COD a été de 16 % en relatif et de 0,28 ppm en absolu. Pour le filtre A-S, en moyenne, l’enlèvement de COD a été de 6 % en

-15% -10% -5% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% Enlè ve m ent C OR (% ) Filtre C-S Filtre A-S

relatif et de 0,11 ppm en absolu. Pour ce qui est de l’enlèvement du COR, en conservant les valeurs négatives, il a été en moyenne de 11 % en relatif et de 0,17ppm en absolu pour le filtre C-S. L’enlèvement moyen relatif de COR a été de 4 % pour le filtre A-S ce qui une diminution absolue d’environ 0,06ppm. Cet enlèvement pour le filtre C-S est similaire à celui retrouvé dans la littérature pour un filtre CAG colonisé (Servais et al., 1994). Par contre, les valeurs obtenues ici sont supérieures à celles obtenues par Reygrobellet (2010) qui étaient plutôt de l’ordre de 6 % pour le filtre pleine échelle (CAG-Picabiol âgé de 20 ans) et entre 2-4 % pour les colonnes pilotes (4 % pour le CAG-Picabiol de 20 ans, 3 % pour le CAG-Picabiol 15 ans et 2 % pour le CAG-Picabiol 1 an).

Les enlèvements de CODB dans les filtres, par rapport à l’eau ozonée, sont présentés à la Figure 39. À noter que les CODB sur les blancs ont été de l’ordre de 0,05 mg/L ce qui est inférieure à l’incertitude moyenne sur la mesure de CODB qui a été de 0,06 mg/L. De manière à mieux situer les enlèvements, les valeurs minimales, maximales et moyennes de CODB à l’entrée des filtres sont montrées au Tableau 12. En moyenne, les enlèvements de CODB ont été pour les filtres C-S et A-S de 30 % et 10 % respectivement, représentant des baisses de CODB de 0,1 mg/L et 0,04 mg/L ce qui est faible en regard de l’incertitude sur la mesure du CODB. À titre de comparaison, Huck et al. (1994) ont observé des taux d’enlèvement de 0 à 30 µg CODB/L·min alors qu’ici ils sont de -4,7 à 21 µg/L·min pour le filtre C-S (moyenne de 7 µg/L·min) et de -16 à 34 µg/L·min pour le filtre A-S (moyenne de 5 µg/L·min). Il a été suggéré dans une étude qu’une concentration de 0,2 mg CODB/L, ou moins, favorisait la stabilité biologique dans les réseau de distribution (Levi, 2004), ce qui a été le cas pour 40 % des mesures du filtre C-S et 25 % des mesures du filtre A-S. Les incertitudes élevées sur les enlèvements de CODB ne sont pas montrées sur les figures pour ne pas nuire à la lecture.

Figure 39 : Enlèvement du CODB des filtres C-S et A-S par rapport à l'eau ozonée

Tableau 12 : Valeurs minimales, maximales et moyennes des concentrations de CODB pour l'eau ozonée et les filtres C-S et A-S

Minimum Maximum Moyenne

mg/L mg/L mg/L

CODB EO 0,11 0,61 0,32

CODB ECS 0,10 0,40 0,21

CODB EAS 0,12 0,48 0,27

L’influence du temps écoulé du cycle de filtration sur les concentrations et les enlèvements de matière organique pour les filtres sont montrés au Tableau 13. À première vue, ce tableau montre peu d’effet du temps de filtration dans un cycle sur l’enlèvement de la MOD. -80% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% Enlè ve m ent C OD B (% ) Filtre C-S Filtre A-S

Tableau 13 : Influence du temps écoulé du cycle de filtration sur les concentrations moyennes et les enlèvements moyens de matière organique pour les filtres C-S et A-S

Filtre C-S Filtre A-S

Stade cycle Début Fin Début Fin

Enlèvement COD 17% 15% 6% 6% Enlèvement COR 13% 11% 3% 6% Enlèvement CODB 31% 29% 15% 4% COD EF (mg/L) 1,47 1,43 1,68 1,58 COR EF (mg/L) 1,25 1,22 1,41 1,31 CODB EF (mg/L) 0,21 0,21 0,27 0,27

Afin de pousser l’analyse, un modèle linéaire mixte, conçu à l’aide du logiciel Systat, a été utilisé pour évaluer si le média filtrant ou le temps écoulé du cycle de filtration avaient une importance statistiquement significative. Les incertitudes de mesures n’ont pas été prises en compte dans cette analyse statistique. Les effets fixes étaient le type de média, le jour (0 étant le premier échantillon dans le cycle et 1 étant le deuxième) et l’interaction entre les deux. Les effets aléatoires étaient la semaine d’échantillonnage (1 à 16) et l’interaction entre la semaine d’échantillonnage et le temps écoulé du cycle de filtration. La méthode d’estimation était le « Restricted maximum likelihood (REML) » et les autres options ont été laissées par défaut.

Rappellons qu’en général, on accepte l’hypothèse (p. ex. que les deux populations sont significativement différentes) pour une valeur de p-value inférieure à 0,05. De cette analyse statistique, il ressort que le filtre C-S a été significativement supérieur (p-value < 0,01) au filtre A-S du point de vue de l’enlèvement de COD, du COR et du CODB. Le temps écoulé du cycle de filtration a été statistiquement significatif uniquement pour la concentration de COD (p-value = 0,045). Autrement dit, il y a une concentration plus faible de COD à la sortie des filtres au fur et à mesure que le temps écoulé du cycle de filtration augmente. À noter aussi que, indépendamment du type de filtre, le COD à l’eau filtrée a été d’autant plus faible que le COD à l’EB a été faible, ce qui correspond à la répercussion de la variation de la qualité de l’EB dans la chaine de traitement. D’autre part, et d’après l’analyse statistique, la concentration en CODB et COR à la sortie des filtres ne semble pas affectée par le temps

écoulé du cycle de filtration. Par contre, du début à la fin du cycle de filtration, l’enlèvement moyen du CODB pour le filtre C-S est passé de 31 à 29% alors que pour le filtre A-S, il est passé de 15 à 4% (voir Tableau 13). Une activité biologique plus forte au sein du filtre avec du CAG pourrait expliquer ces faibles effets du temps écoulé dans un cycle de filtration. D’après l’analyse statistique, les enlèvements de COD et COR ne semblent pas varier significativement en fonction du temps écoulé du cycle de filtration. Les meilleures performance du filtre C-S par rapport à l’enlèvement de la MOD peuvent s’expliquer en partie à cause d’un TCFV plus élevé que pour le filtre A-S (voir section 5.1.1.4). Rappelons en effet que l’enlèvement du CODB est partiellement corrélé avec le TCFV (Bouillot et al., 1992). L’enlèvement plus important de COR dans le filtre C-S observé dans la présente étude pourrait s’expliquer par le phénomène de biorégénération dans les CAG (Simpson, 2008). Les meilleures performances d’enlèvement du CODB par le filtre C-S pourraient être expliquées par la présence de pores dans le CAG qui faciliterait l’accumulation et la biodégradation de la matière organique tel que décrit par Simpson (2008).