La nouvelle usine d’eau potable Putatán II, située dans la région métropolitaine de Manille, aux Philippines, a une capacité de 150 000 m³/j, fournissant de l’eau potable à une population d’un million de personnes.
En 2016, Maynilad Water Services Inc. (MWSI), en charge des services d’eau pour la partie ouest de la zone métropolitaine de Manille, a confié la conception finale et la construction de Putatán au consortium formé par ACCIONA et les sociétés locales Jardine Energy Control Philippines (JECP) et Frey-Fil Corporation.
L’un des principaux défis de conception pour cette usine d’eau potable était d’assurer un traitement avancé de l’eau brute issue du lac Laguna de Bay, fortement soumis à la pression démographique. L’eau de ce lac est légèrement saumâtre, avec une conductivité supérieure à 1 000 µS/cm, et présente un problème majeur : une teneur élevée en azote ammoniacal, atteignant ponctuellement 7 mg/l, ainsi qu’une forte charge en matière organique. À cette complexité s’ajoutait une surface de construction limitée et la nécessité de produire de l’eau potable avec une empreinte carbone très faible.
Des procédés avancés pour une eau brute complexe
La ligne de traitement de l’usine comprend plusieurs étapes pour garantir la qualité de l’eau : dégrillage, pré-coagulation et floculation, flottation à air dissous (DAF), post-coagulation, biofiltration aérée avec Filtralite®, ultrafiltration et osmose inverse, ainsi qu’une désinfection finale et une oxydation intermédiaire.
L’un des éléments clés de cette chaîne de traitement est la mise en œuvre de biofiltres aérés (BAF). Ces biofiltres permettent l’élimination de l’azote ammoniacal et des matières organiques biodégradables, tout en assurant l’élimination des matières en suspension. Le projet initial de MWSI incluait déjà la biofiltration, fort de l’expérience acquise à l’usine Putatán I, qui utilise cette technologie depuis plusieurs années. Les résultats obtenus dans l’ancienne installation ont démontré que les biofiltres BAF constituent une solution très efficace, avec des coûts d’exploitation faibles. L’intégration de la biofiltration a donc été une priorité pour l’extension de l’usine.
La biofiltration : une alternative rentable à la chloration
La nitrification biologique est une technique bien connue dans le traitement des eaux usées. Dans le traitement de l’eau potable, elle représente une amélioration significative par rapport à l’approche traditionnelle consistant à éliminer l’ammoniac par chloration au point de rupture. Le principal problème de cette méthode est que le rapport entre la demande en ammonium et le chlore est d’environ 1:10. À Putatán II, avec un débit de 120 000 m³/jour et des valeurs minimales de N-NH₄ de 1,3 mg/l, il faudrait environ 15 tonnes de réactif par jour. Pour des valeurs maximales de 7 mg/l de N-NH₄, enregistrées de façon saisonnière dans l’eau brute de Putatán II, la quantité de chlore requise serait beaucoup trop importante.
D’un point de vue économique, la comparaison entre la biofiltration et la chloration confirme que le coût prohibitif du réactif justifie à lui seul l’investissement dans la biofiltration. En outre, le faible coût du processus de biofiltration par m³ renforce cet avantage. En ce qui concerne la chloration, les coûts d’exploitation élevés s’ajoutent à la complexité de la gestion du réactif nécessaire à l’élimination de l’ammonium : achat, transport, manutention et stockage. De plus, une chloration massive d’une eau brute avec une forte teneur en matière organique entraînerait la formation de sous-produits de désinfection indésirables.
Conception optimisée avec Filtralite®
ACCIONA a choisi une étape de biofiltration reposant sur sa propre technologie, utilisant le biofiltre aéré Biofilpas®. Ce biofiltre est rempli d’argile expansée Filtralite® HR 3–6. Grâce à sa grande surface spécifique, sa résistance et ses excellentes performances hydrauliques, Filtralite® est le média filtrant optimal pour le processus de biofiltration. Ses caractéristiques (pH et forte porosité) permettent la formation d’un biofilm très spécifique et efficace. Le processus de formation est rapide, la fixation est très performante et l’efficacité est maintenue après les lavages à contre-courant.
À Putatán II, 14 biofiltres aérés à flux descendant (12 + 2) ont été conçus conformément au cahier des charges de l’usine. L’objectif était d’atteindre une charge hydraulique de 10,5 m/h, avec une charge maximale de 12 m/h lorsque l’un des filtres est en lavage. La biofiltration fonctionne à des vitesses bien plus élevées que la filtration sur sable, et cette optimisation de l’espace disponible permet de résoudre les contraintes liées à la surface limitée.
Filtralite® allie efficacité de traitement et faibles coûts d’exploitation
En termes d’efficacité, les biofiltres BAF avec Filtralite® fonctionnent parfaitement avec les charges polluantes suivantes : DBO de 6 à 10 ppm/l, N-NH₄ de 1,3 à 7 ppm/l et valeurs moyennes de MES de 100 ppm/l. Les exigences pour l’effluent de la biofiltration sont les suivantes : DBO < 2 ppm/l, N-NH₄ < 0,1 ppm/l lorsque l’entrée est inférieure à 2 ppm, ou jusqu’à 90 % d’élimination lorsque l’entrée est supérieure à 2 ppm ; teneur en MES inférieure à 5 ppm.
Après la mise en service de l’usine et le démarrage des biofiltres, les performances obtenues avec Filtralite® se sont révélées optimales en matière d’élimination des polluants, notamment pour l’azote ammoniacal, particulièrement exigeant.
La biofiltration avec Filtralite® pour la production d’eau potable offre des performances opérationnelles élevées et un OPEX faible par rapport à d’autres solutions. La transition d’une approche chimique vers une approche biologique pour résoudre ce type de problématiques dans les usines d’eau potable est désormais une réalité. Il s’agit de la deuxième usine d’eau potable en Asie à utiliser Filtralite® pour traiter l’azote ammoniacal. La première était Tai-Po (Hong Kong), et tout indique que cette technologie jouera un rôle de plus en plus important dans l’avenir du traitement de l’eau potable.
Merci à ACCIONA pour sa collaboration dans la rédaction de cet article.
