Fiche Résumé 08-AEP-06

Ces dernières années, certains sites particuliers tels que les îles (par exemple Belle-Ile-en-Mer) ont rencontré des problèmes d'approvisionnement en eau potable liés à une pluviométrie insuffisante pour recharger leurs ressources en eau. Une filière de traitement d'eau de mer de type osmose inverse (OI) pourrait être une solution mais le colmatage des membranes est à prendre en compte et encore plus en présence d'algues. En effet, le squelette externe du plancton peut colmater les membranes de façon irréversible surtout au printemps et en automne (période de bloom algal) car sa taille est, à ces périodes là, plus petite (état juvénile) ce qui lui permet de pénétrer en profondeur dans les pores de la membrane. La gestion de ce type de problème se fait actuellement par mesure corrective et non préventive. Il apparaît donc nécessaire de pouvoir détecter les algues en amont pour gérer au mieux les installations membranaires de façon préventive.

En 2007, plusieurs sondes permettant la mesure en ligne ou in situ des algues ont été testées en eau douce. Parmi elles, la sonde Fluoroprobe de la société BBE, dont le principe de mesure est la fluorescence, a permis de distinguer différentes catégories d’algues et de suivre l’évolution de leur concentration dans le temps. Elle a été validée pour la détection des cyanobactéries. Placée en amont d’un traitement de dessalement, elle pourrait donc être une solution préventive qui améliorerait la gestion de la filière par une surveillance accrue de la ressource. Des modifications adéquates pourraient ainsi être mises en place pour éliminer au mieux les algues.

L'objectif de l'étude est de mettre au point et de valider la sonde Fluoroprobe en eau de mer pour différents types d'algues. Au préalable, une synthèse bibliographique a été réalisée sur les différents prétraitements qui peuvent être utilisés en amont des membranes d’osmose inverse pour pérenniser leur fonctionnement en limitant leur colmatage. C’est la première phase de l’étude présentée ici.

Pour un bon fonctionnement des membranes d’osmose inverse, les fabricants préconisent une faible turbidité (inférieure à 1 NTU), l’absence de chlore et un SDI (Silt Density Index) inférieur à 5 voire 3 (le SDI permet d’évaluer le pouvoir colmatant d’une eau). Les prétraitements doivent donc permettre d’atteindre ces objectifs. La synthèse bibliographique a montré que deux types de prétraitements pouvaient être envisagés en amont des membranes d’OI : les filières dites conventionnelles et les filières de filtration sur membranes d’ultrafiltration (UF) ou de microfiltration (MF).

Les filières de prétraitement dites conventionnelles ressemblent à celles employées pour traiter les eaux douces : coagulation sur filtre pour les eaux faiblement chargées, coagulation-floculation + décantation + filtration sur media granulaire pour les eaux riches en matières organiques, flottation à air dissous pour les eaux contenant des hydrocarbures ou des algues. Ces étapes sont le plus souvent précédées d’une acidification et complétées par une filtration sur filtre-cartouche de l’ordre du µm et d’une injection de séquestrant. Mais les prétraitements conventionnels ne permettent pas d’assurer une qualité d’eau stable en entrée d’OI ni de réduire suffisamment le SDI surtout en période de forte turbidité. De plus, l’ajout de réactifs chimiques (coagulant, séquestrant), dont le taux est augmenté en période de bloom algal pour limiter les baisses de performances de la filière de traitement, peut également participer au colmatage des membranes OI.

Les filières de prétraitement membranaires UF et MF ont l’avantage de fournir une qualité d’eau constante même en présence de pics de turbidité et de blooms algaux. Elles sont très performantes dans l’élimination de la turbidité, la diminution du SDI et la réduction des micro-organismes (virus, bactéries, algues). Cependant, des tests ont permis de mettre en évidence que la MF est moins performante que l’UF. En effet, même si elle respecte les conditions du constructeur de membranes OI vis-à-vis de la turbidité et du SDI, elle ne permet pas pour autant d’éviter leur colmatage. Ce qui implique que les mesures de turbidité et de SDI ne sont pas suffisantes pour évaluer le colmatage de l’OI par les algues. Par ailleurs, les membranes MF et UF sont elles-mêmes très sensibles au colmatage. Pour réduire ce risque, il peut alors être envisager de réaliser un “pré-prétraitement” (filtration sur média granulaire ou coagulation en ligne), de bien choisir la localisation de la prise d’eau ou encore de diluer l’eau de mer avec une eau issue de puits côtiers.

Suite aux éléments recueillis lors de la synthèse bibliographique et si la campagne de mesure avec la sonde Fluoroprobe s’avère concluante, des essais sur pilote seront réalisés avec une ultrafiltration comme prétraitement de l’osmose inverse (UF/OI) pour tenter de déterminer une corrélation entre la population algale et la perméabilité des membranes.

L’étude se poursuit afin de suivre la population algale selon deux méthodes : sonde Fluoroprobe (qui ne nécessite pas de calibration hors site et qui peut être installée sans procédure préliminaire) et comptage au microscope. Le SDI (Silt Density Index) et le MFI (Membrane Fouling Index) qui sont des indicateurs de la résistance des systèmes membranaires (UF et OI) à la filtration d'eau de mer seront suivis en parallèle Deux sites en zone littorale ont été retenus pour cela : Carnac et la presqu’île de Rhuys. Les éléments susceptibles d'avoir une influence sur les indicateurs de colmatage des membranes seront recherchés (turbidité, métaux, matière organique...). Les éléments susceptibles d’avoir une influence sur les résultats fournis par la sonde seront aussi recherchés (matrice de l’eau, salinité, concentration et nature des algues...).