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Traitement des effluents hospitaliers
Mise en place d’un bassin de rétentionMise en place d un bassin de rétention
des eaux usées au CHUV
e‐dric.chch. du Rionzi 54, CH‐1053 Le Mont‐sur‐LausanneSwitzerland
06.11.2013
Luca Rossi
luca.rossi@e‐dric.ch
www.e‐dric.ch
François Xaintray
www.chuv.ch
Questions:
1. Hôpitaux = source ponctuelle1. Hôpitaux source ponctuelle importante de contamination en micropolluants ?
2. Pourquoi traiter spécifiquement les eaux hospitalières ?
3. Solutions envisageables ?
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 206.11.2013
3. Solutions envisageables ?
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Le CHUV en quelques motsUn des 5 hôpitaux universitaires suisse, réparti sur 5 sites
Trois missions principales :
Les Soins
L’Enseignement Universitaire et de h h
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 306.11.2013
Recherche
La Formation Professionnelle
Nombre de lits exploités 1468 (taux d’occupation 83,7%)
Le CHUV en quelques chiffres
Une ville dans la ville ! Nombre de lits exploités 1468 (taux d occupation 83,7%)
Postes de travail 7’846 EPT
• Médecins 1’355
• Infirmières 3’048
• Médico‐techniques 883
• Psycho‐social 236
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 406.11.2013
• Logistiques 1 134
• Administratifs 1 190
Nombre de personnes ~ 10 000
Consommation d’eau (Cité hospitalière) ~ 300’000 m3 /an
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1ère question:Hôpitaux = source importante de contamination en micropolluants ?
Oui, et non, et c’est normal !
►Principaux consommateurs: population
Variations importantes des rejets: journalières et annuelles
►Typiquement pour les antibiotiques (Coutu et al. 2013)
Quels produits ?
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 506.11.2013
► produits « spécifiques » hospitaliers: produits de contraste iodés, certains antibiotiques, ???
Mesures de micropolluants à la sortie du CHUV, Lausanne
Borgatta, 2009; Blanc, 2010; Bonnefin, 2011; Chèvre et al, 2013; Coutu et al, 2013a,b
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 606.11.2013
Mesures: débits, températures
4
Charges en entrée de
STEP à Vidy
% du CHUV
Charges en entrée de STEP à Vidy
% de l’ensemble des centres de
soin de Lausanne et environ% du CHUV soin de Lausanne et environ
Nombre de lits 916 3540
Bezafibrate 0.1 % 0,4 %
Carbamazepine 0,3 % 1,3 %
Ciprofloxacin 3,9 % 15,1 %
Diclofenac 0 3 % 1 2 %Médicaments vendus en Suisse : env. 18 % dans
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 706.11.2013
Diclofenac 0,3 % 1,2 %
Gabapentin 1,0 % 4,0 %
Iohexol 0,5 % 2,0 %
Sulfamethoxazole 6,1 % 23,6 %
les hôpitaux (IMS, top 100 substances actives)
Dynamique des polluants importante(ratio hôpitaux/consommation totale pour Lausanne)
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 806.11.2013
Coutu S, Rossi L, Barry DA, Rudaz S, et al. (2013) Temporal Variability of Antibiotics Fluxes in Wastewater and Contribution from Hospitals. PLoS ONE 8(1): e53592. doi:10.1371/journal.pone.0053592http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0053592
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2ème Question:Pourquoi traiter spécifiquement les eaux hospitalières ?
Pl d’Aff t ti C t l °315 CHUVPlan d’Affectation Cantonal n°315 CHUV
Art. 34 Eaux polluées et eaux de ruissellement« Des mesures de rétention ou de prétraitement des eaux polluées sont exigibles pour les constructions liées aux activités de la Cité hospitalière. Afin de satisfaire à ces mesures, des locaux techniques ou des volumes souterrains à raccorder au réseau d’évacuation doivent être réservés. »
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 906.11.2013
Autres motivations• Fortes antibio‐résistances détectées (Czekalski et al. 2012)
• Concentrations élevées (µg/l ‐mg/l), « faibles » débits (600‐1000 l/lit/jour)
• Présence de différentes bactéries pathogènes et virus
Risque environnemental pour la baie de Vidy(Chèvre et al, 2013)
www.leman21.ch
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 1006.11.2013
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3ème question: solutions envisageables ?
Lutte à la source: Limiter, interdire, sélectionner les substances: ± non(Ei hh t l 2013)
Formation du personnel: oui, mais…
Mesures opératives, exemple produits de contrastes iodés (Allemagne): non
Toilettes spéciales: éventuellement, pas NoMix, incinération?
Solution en sortie d’hôpital: exemple en Allemagne, études en Suisse (Baden Winterthur CHUV )
(Eichhorn et al, 2013)
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 1106.11.2013
(Baden, Winterthur, CHUV…)
Solution centralisée à la STEP: oui, Station d’épuration de Vidy
Agir à plusieurs niveaux, catalogue de solutions
3ème question: solutions envisageables ?
Analyse multicritère de solutions potentielles (Cordier and Fäh, 2012)
5 scénarios 1) Status quo5 scénarios 1) Status quo
2) Traitement MBR / ozonation
3) Traitement MBR / charbon actif en poudre
4) Traitement MBR / UV
5) Rétentions des eaux usées pendant les pluies
11 critères, notamment:
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 1206.11.2013
11 critères, notamment:
Efficacité, énergie, coûts, emprise, aspects sociaux
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3ème question: solutions envisageables ?
Choix : rétention des eaux usées hospitalières• La STEP de Vidy sera équipée d’un traitement avancé des• La STEP de Vidy sera équipée d’un traitement avancé des
micropolluants
• Réseau d’assainissement unitaire historique (ancien Flon)
• Expériences avec d’autres bassins de rétention des eaux usées (Bassin de Flon‐Ville, bassin du Rôtillon)
• Potentiel de récupération de chaleur
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 1306.11.2013
(Freire et al, 2011)
• Outils de gestion en temps réel des eauxpour l’ensemble de la ville
3ème question: solutions envisageables ?
Elimination des micropolluants à la STEP de Vidywww.lausanne.ch/micropolluants
50
100
Rem
oval
with
PA
C [%
]c
Elimination micropolluants par charbon actif en poudre (10-20 mg l-1) / ultrafiltration: 73 %
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 1406.11.2013
0
Propranolol (8)
Metoprolol (8)
Methylbenzotriazole (8
)
Trimethoprim
(21)
Clarithromycin
(21)
Mefenamic acid
(8)
Carbamazepine (21)
Benzotriazole (21)
Estrone (3)
Ofloxacin (8)
Norfloxacin
(8)
Atenolol (21)
Carbendazim (5
)
Metronidazole (5)
Bisphenol A (3)
Diuron (3)
Terbutryn (20)
Ibuprofen (6)
Naproxen (21)
Clindamycin (8)
Sotalol (21)
Ketoprofen (8)
Gemfibrozil (8)
Bezafibrate (21)
Diclofenac (21)
Atrazin
e (21)
Isoproturon (2)
Azithromycin (8)
Sulfamethoxazole (20)
Propiconazole (7)
Ciprofloxacin (8)
Iohexol (19)
Mecoprop (21)
Iomeprol (20)
Iopromide (11)
Iopamidol (16)
Primidone (2
1)
Irgarol (5
)
Gabapentin (21)
Diatrizoic acid (8
)
Margot et al, 2013
8
Analyse de 15 ans de pluies, 1360 événements identifiés,
création d’un catalogue de pluie
Solution technique ‐ Analyse pluviométrique
Paramètres considérés: intensité de pluie, volume, durée,
durée de temps sec entre 2 événements
60%
70%
80%
90%
100%
ccurrence
Durée cumulée
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 1506.11.2013
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Prob
abilité d'oc
Durée de l'événement de pluie [heure]
Choix d’un objectif pour les eaux du CHUV2500
Hypothèses:
Solution technique ‐ Analyse pluviométrique
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Volume de
réten
tion né
cessaire [m
3]
actuel
futur
Hypothèses:• Etat actuel(700 lits, 525 m3 j‐1)
Agrandissements:• 850 lits• 1000 lits
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 1606.11.2013
Proposition: traitement des eaux pendant au moins 95% du temps annuel
0
250
86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100%
Objectif de traitement (pourcentage du temps annuel pendant lequel les eaux du CHUV sont traitées)
1000 lits
9
Solution technique ‐Modélisation hydrologique
CHUVSTEP
Déversoirs
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 1706.11.2013
Source: PGEE de la ville de Lausanne
Solution technique ‐Modélisation hydrologique
40
50
60
m3 /h]
Situation actuelle
CHUV
0
10
20
30
40
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
1.00
6.00
11.00
16.00
21.00
2.00
7.00
12.00
17.00
22.00
3.00
8.00
13.00
18.00
23.00
4.00
9.00
14.00
19.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
1.00
6.00
11.00
16.00
21.00
Déb
its horaires [m
10.0
12.0
14.0
0
10
20
ObservationsRS3P é i it ti Modèle hydrologiqueSTEP
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 1806.11.2013
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
01.juil 02.juil 03.juil 04.juil 05.juil 06.juil
Q (m
3 /s)
30
40
50
60
i (m
m/h
)
PrécipitationsSTEPSTEP Modèle hydrologique
(RS 2012 City) détaillé et validé pour la ville de Lausanne
STEP
10
Exemple de graphes de modélisation… remplissage du bassin,
Vidange en fonction des débits à la STEP de Vidy Lausanne 1313.0
Q CHUV Q STEP
Solution technique ‐Modélisation hydrologique
12
13
12 0
13.0
Q CHUV Q STEPPériodes de déversements à la STEP13
Volumes à retenir au niveau du CHUV
5
6
7
8
9
10
11
12
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
Q S
TEP
[m3
s-1 ]
CH
UV
[m3
h-1 ]
4
5
6
7
8
9
10
11
12
4 0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
Q S
TEP
[m3
s-1 ]
Q C
HU
V [m
3h-
1 ]
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Q C
HU
V [m
3h-
1 ]
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 1906.11.2013
0
1
2
3
4
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
12/05/07 13/05/07 14/05/07 15/05/07 16/05/07 17/05/07 18/05/07 19/05/07
0
1
2
3
4
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
12/05/07 13/05/07 14/05/07 15/05/07 16/05/07 17/05/07 18/05/07 19/05/07
0
1
2
3
4
12/05/07 13/05/07 14/05/07 15/05/07 16/05/07 17/05/07 18/05/07 19/05/07
Q
14007
Modélisation hydrologique ‐ résultats
10’500 m3 retenus 4% du volume annuel
Résultats 2007, 1000 lits
0
20
40
60
80
100
120
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Nom
bre
dépa
ssem
ent 2
0
700lits
850lits
1000lits
(potentiellement non traités sans rétention)
env. 300 g Ciprofloxacine…
Coûts: XXX Frs
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 2006.11.2013
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Volume du bassin de rétention [m3]
99.9% du volume annuel des eaux du CHUV est traité avec système de rétention
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Take home message
• Rétention des eaux usées hospitalière: solution idéale l CHUVpour le CHUV
• Placer l’hôpital dans son contexte: milieu naturel, station d’épuration, réseau d’assainissement
• Tenir compte des déversoirs d’orage
• Dynamique importante des débits et des concentrations
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 2106.11.2013
• Modélisation prévisionnelle des débits/polluants, potentiel d’optimisation
Références études sur le CHUVBlanc L (2010). Characterisation of Hospital Wastewater: the Case of the CHUV. EPFL Master thesis in collaboration with
Cranfield University, UK. Ecological engineering laboratory (EPFL‐ECOL), 151 pp.
Bonnefin (2011). Variabilité temporelle des rejets d'antibiotiques dans l'environnement: évaluation du risque pour la région lausannoise. EPFL Master Thesis, Ecological engineering laboratory (EPFL‐ECOL), 151 pp.
Borgatta M (2009). Problématique des résidus pharmaceutiques dans les eaux. Les produits de contraste iodés dans l’agglomération lausannoise: origines, volumes, mouvements, risques sanitaires et environnementaux potentiels. Master Thesis Université de Lausanne, 91 pp.
Chèvre N, Coutu S, Margot J, Wynn H‐K, Bader H‐P, Scheidegger R, Rossi L (2013). Substance flow analysis as a tool for mitigating the impact of pharmaceuticals on the aquatic system, Water Research 47:9‐1, 2995‐3005, ISSN 0043‐1354, http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2013.03.004.
Cordier D and Fäh I, (2012). Traitement des effluents du CHUV sur site. Student Design Project, Ecological engineering laboratory (EPFL‐ECOL), 49 pp.
Coutu S, Rossi L, Barry DA, Rudaz S, Vernaz N (2013). Temporal Variability of Antibiotics Fluxes in Wastewater and Contribution from Hospitals. PLoS ONE 8(1): e53592. doi:10.1371/journal.pone.0053592
Coutu S, Wyrsch V, Wynn H K, Rossi L, Barry D A (2013). Temporal dynamics of antibiotics in wastewater treatment plant influent, Science of The Total Environment 458–460:1, 20‐26, ISSN 0048‐9697,
Traitement des micropolluants ‐ CHUV 2206.11.2013
http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.04.017.
Czekalski N, Berthold T, Caucci S, Egli A, Buergmann H (2012). Increased levels of multiresistant bacteria and resistance genes after wastewater treatment and their dissemination into lake Geneva, Switzerland. Frontiers in Microbiology 3:1–18, Article 106
Freire S, Schild E, Wyrsch V (2011). Récupération de Chaleur des Eaux Usées du CHUV. Student Design Project, Ecological engineering laboratory (EPFL‐ECOL), 49 pp.
Margot J, Kienle C, Magnet A, Weil M, Rossi L, de Alencastro LF, et al. Treatment of micropollutants in municipal wastewater: Ozone or powdered activated carbon? Sci. Total Environ. 2013; DOI 10.1016/j.scitotenv.2013.05.034.