Technologies pour le traitement de l’arsenic dans les eaux potables et industrielles

Graham Gagnon, professeur, Université Dalhousie , 2005 - 2007
Enjeu

L’arsenic est un élément naturel que l’on peut trouver dans certaines eaux potables et certains déchets miniers. De fortes concentrations de cet élément peuvent avoir des effets néfastes sur la santé humaine. L’élimination biologique de l’arsenic a été utilisée avec succès pour traiter l’eau potable, car cette technique requiert des sources peu couteuses d’éléments nutritifs biologiques et le procédé produit moins de boues contaminées que les systèmes de traitement chimique. Cependant, bien que quelques systèmes soient commercialisés, il existe peu d’information sur ce qui régit la capacité du système et sur les communautés microbiennes utilisées dans la biotransformation. 

En outre, on sait peu de choses sur le devenir et la stabilité des boues produites par ces systèmes de traitement. L’étude des publications à ce sujet peut offrir quelques perspectives, mais ne permet pas d’approfondir globalement nos connaissances du fonctionnement des systèmes de bioréaction dans le monde réel. De telles connaissances sont essentielles pour prévoir le rendement du système dans un contexte de compositions changeantes de l’eau, ou dans le cadre de nouvelles applications. 

Projet

Le projet visait à développer de façon parallèle deux technologies : un système de remise en état biologique pour les résidus miniers contaminés à l’arsenic et un système de traitement chimique pour les petits réseaux d’eau potable. Ces deux exercices ont été réalisés simultanément pour faciliter le transfert de connaissances et l’échange technologique en permettant l’analyse de chaque traitement de l’arsenic dans plus d’une application. 

Technologie de traitement de l’arsenic dans les petits réseaux d’eau potable

  • L’objectif de cette composante du projet était de développer un système permettant d’éliminer l’arsenic que l’on pourrait utiliser dans le cadre du traitement de l’eau potable. Les chercheurs se sont fondés sur la recherche antérieure effectuée à l’Université Dalhousie qui utilisait des résidus de traitement de l’eau pour éliminer le phosphore des eaux usées. En collaboration avec Veolia Water, une des plus grandes entreprises des eaux au monde, les chercheurs ont entrepris une évaluation de la technologie à l’échelle pilote. Ils ont évalué le retrait de l’arsenic dans des essais d’adsorption en lots et en colonnes. 

Technologie de traitement de l’arsenic pour les déchets miniers

  • L’objectif de cette composante du projet était double : i) caractériser les espèces d’arsenic; ii) déterminer ce qui régit la capacité du système. Dans un premier temps, les chercheurs ont tenté d’identifier les populations microbiennes clés dans la communauté influençant les transformations de l’arsenic. Les compositions de la communauté microbienne ont été suivies à l’aide d’une méthode établie d’empreinte d’ADN. Pour ce qui est du second objectif, ils ont déterminé que le temps de contact ainsi que le contenu du substrat organique étaient des facteurs clés régissant la capacité du système.
Produits
  • Développement d’un système de traitement chimique à petite échelle pour usage domestique et communautaire.
  • Dépôt d’une demande de brevet aux États-Unis avec les résultats de recherche à l’appui.
  • Demandes de brevet au Canada et tout autre pays déterminé.
  • Une fois la faisabilité démontrée, l’équipe a cherché d’autres occasions de transfert technologique pour les services d’eau et les industries d’extraction et de fonte des métaux. 

Lorsqu’il y avait lieu, l’équipe a publié les résultats du projet dans le cadre des congrès d’avant-garde sur la qualité de l’eau et dans des revues scientifiques pertinentes.

Les résultats de la recherche sur le phosphore ont été présentés aux congrès suivants: 

  • Gibbons, M.K., M. Mortula et G.A. Gagnon. Finding new opportunities for water treatment residuals. Affiche présentée au congrès de l’AWWA Water Quality and Technology Conference, à Québec (Québec), du 6 au 9 novembre 2005. 
  • Gibbons, M.K., M. Mortula et G.A. Gagnon. Investigating a reuse option for water treatment residuals. Exposé présenté au 58e congrès annuel de l’ACWWA, Halifax (Nouvelle-Écosse), du 16 au 18 octobre 2005. 
  • Haskins, S.D., I. Koch, K.J. Reimer, L. Easton et M. Serran, Removal of Arsenic from Water. Affiche présentée à la 16th Annual AEHS Meeting & West Coast Conference on Soils, Sediments, and Water, San Diego, Californie (États-Unis), du 13 au 26 mars 2006. 
Résultats
  • Mise en place d’un cadre permettant une transition rapide de la recherche au transfert des connaissances et ultimement à un produit final – Le projet a réussi cela en développant et commercialisant des technologies novatrices pour le traitement de l’arsenic. Ces technologies cibleront le traitement des déchets miniers aqueux qui sont libérés dans des bassins versants à l’écologie fragile et le traitement de l’eau potable dans des petites collectivités rurales en milieu éloigné.
  • Transfert aux utilisateurs finaux (industries, consommateurs, etc.) – Les technologies de traitement ont été transférées aux partenaires du projet, soit l’industrie de l’eau et la communauté minière.
  • Un système de traitement chimique à petite échelle a été conçu pour usage domestique et communautaire et a été mis en place avec l’aide du gouvernement provincial.
  • Les connaissances générées par cette recherche se sont avérées utiles pour les organismes de règlementation. En particulier, elles ont donné un aperçu de l’applicabilité et des limites de l’élimination de l’arsenic dans diverses sources d’approvisionnement en eau. 
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Équipe de Recherche et Partenaires:

Équipe de Recherche

Graham Gagnon, professeur, Université Dalhousie
Ken Reimer, professeur, Collège royal militaire
Chris Le, professeur, Université de l’Alberta
William Mohn, professeur, Université de la Colombie-Britannique
William Cullen, professeur émérite, Université de la Colombie-Britannique

Partenaires

Halifax Regional Water Commission
Municipalité régionale de Waterloo
Ville de Brandon
Ministère des Transports et des Travaux publics de la Nouvelle-Écosse
Ministère de l’Environnement et du Travail de la Nouvelle-Écosse
Nature Works Remediation Corp.
CANMET
McGuire Environmental
Veolia Water International
Enviro Soil
Brooke Oceans Technology, Inc.