Où se situe le traitement tertiaire dans une filière 2026
Le traitement tertiaire est la troisième étape de polissage appliquée aux eaux usées, après la décantation primaire et le traitement biologique secondaire. Il devient indispensable lorsque l'effluent est destiné à être réutilisé, à être rejeté dans un milieu récepteur sensible, ou doit respecter des limites strictes en nutriments et en désinfection. Les opérations unitaires typiques comprennent la filtration sur média granulaire ou membranaire, l'élimination des nutriments et une étape de désinfection (chlore, rayonnement ultraviolet ou ozone). Une étude métagénomique publiée en 2026 (Feng et al., Environment International) montre que le choix de la désinfection tertiaire modifie sensiblement le risque résiduel lié aux gènes de résistance aux antibiotiques à haut risque : l'UV et le polissage par lagunage construit réduisent ce risque, tandis que certains désinfectants chimiques l'accroissent. En 2026, le choix d'une filière tertiaire consiste donc à mettre en adéquation la qualité de l'influent, la classe d'effluent visée et la tolérance de l'exploitant aux sous-produits de désinfection et au risque microbiologique, et non à se contenter d'atteindre une valeur de turbidité ou de coliformes.
Le traitement primaire élimine une partie des matières en suspension par décantation physique — la fiche SSI Aeration (2025-08) cite une plage d'abattement des MES de 40 à 60 % à ce niveau, ce qui définit la charge que le réacteur biologique secondaire et la filière tertiaire aval devront traiter conjointement. Le traitement secondaire utilise l'aération ou la biologie de type boues activées pour réduire les matières organiques dissoutes et en suspension, après quoi l'eau usée n'est toujours pas assez propre pour être réutilisée ni rejetée dans des estuaires sensibles, des cours d'eau à faible débit ou des zones à proximité de récifs coralliens. Le traitement tertiaire est la troisième étape, plus poussée : il cible les MES résiduelles, les nutriments, la couleur, les agents pathogènes et désormais, comme le confirme explicitement la base documentaire 2026, le risque lié à l'antibiorésistance. La qualification d'une unité comme « tertiaire » dépend donc de l'objectif du projet — un rejet conforme, une réutilisation industrielle, une irrigation agricole ou une réutilisation potable mobilise chacun un ensemble différent de procédés unitaires dans le périmètre « tertiaire ».
Filtration : sable, multicouche, membranes et filtres à toile
La filtration est l'élément moteur de l'étape tertiaire. L'ingénieur arbitre généralement entre filtres à média granulaire (sable ou multicouche), filtres tertiaires à toile et séparation membranaire, et ce choix conditionne le dimensionnement de l'unité de désinfection aval. La fiche SSI Aeration (2025-08) décrit trois configurations de filtres à toile couramment rencontrées en service tertiaire : filtres à poche (média en feutre en profondeur ou en tamis en surface, disponibles en caissons simple ou multi-poches), filtres à tambour (toile tissée sur tambour rotatif, avec rétrolavage périodique) et filtres à disques (toile sur disques empilés, alimentés depuis un tambour central selon un écoulement intérieur-extérieur). Les filtres multicouches, typiquement sable sur anthracite sur grenat, restent la solution par défaut pour les projets qui doivent abaisser l'indice de densité des silts (SDI) en amont d'un polissage par osmose inverse ou pour protéger les lampes UV de l'encrassement. L'ingénieur qui spécifie un filtre multicouche en prétraitement d'osmose inverse doit confirmer la valeur cible de SDI dans la garantie de performance du fournisseur, car le SDI réellement atteignable dépend du classement granulométrique des médias et de la conception du rétrolavage, et non du seul type de média.
Les membranes constituent l'autre branche principale. L'ultrafiltration (UF) sous pression, à environ 0,03 µm, offre une barrière quasi absolue aux matières en suspension, à la plupart des bactéries et à de nombreux virus, et se place normalement après coagulation ou filtration sur média lorsqu'une osmose inverse suit. Les bioréacteurs à membranes immergés (BRM), exploités vers 0,1 µm, combinent le réacteur biologique secondaire et la filtration tertiaire dans une même cuve, raison pour laquelle un système BRM HydropureWater en skids est souvent présenté comme un remplacement en une seule étape de la séquence séparée boues activées plus filtration tertiaire. Pour l'ingénieur qui envisage un système UF HydropureWater en aval de boues activées classiques, les paramètres de conception à fixer sont la pression transmembranaire, le taux de récupération et la fréquence de nettoyage, et non la qualité d'effluent. La thèse de l'Iowa State de 1972 (Huang) s'inscrit dans cette filiation en tant que référence historique montrant que la filtration sur média granulaire est étudiée comme polissage tertiaire depuis des décennies ; elle n'est pas utilisée ici comme référence de conception actuelle, mais elle explique pourquoi les filtres multicouches restent l'option économique de référence.
| Type de filtre | Seuil de coupure typique | Position dans la filière | Point de conception à surveiller |
|---|---|---|---|
| Multicouche (sable/anthracite/grenat) | 10 à 50 µm effectif | Entre clarificateur secondaire et désinfection ou prétraitement osmose inverse | Confirmer la garantie de SDI avec le fournisseur du filtre multicouche HydropureWater ; qualité de l'eau de rétrolavage |
| Filtre à poche (feutre en profondeur / tamis en surface) | 1 à 200 µm nominal | Polissage avant UV ou membrane ; service de type cartouche | Caissons à usage unique ou réutilisables ; la micronomie doit correspondre à la sensibilité aval |
| Filtre à tambour ou à disques en toile | 10 à 30 µm typique | Polissage tertiaire des solides après boues activées | Besoin en eau de rétrolavage ; intervalle de remplacement de la toile |
| Ultrafiltration (UF) | ~0,03 µm | Après filtration sur média, avant osmose inverse ; ou polissage tertiaire dans les filières de réutilisation | TMP, récupération, produits de CIP ; voir le système UF HydropureWater |
| BRM immergé | ~0,1 µm | Remplace clarificateur secondaire et filtre tertiaire à solides | Maîtrise des MLSS, balayage par aération, disposition des cassettes membranaires — le système BRM HydropureWater se dimensionne sur ces paramètres |
Élimination avancée des nutriments et des polluants
L'élimination des nutriments est une décision distincte de la filtration et doit être arrêtée en amont de la conception, car le rattrapage d'une élimination biologique de l'azote ou d'une élimination biologique renforcée du phosphore (EBPR) sur une installation existante coûte sensiblement plus cher que lorsqu'elle est spécifiée dès l'origine. La boîte à outils standard 2026 combine l'élimination biologique des nutriments (BNR) — nitrification/dénitrification et EBPR — avec une précipitation chimique du phosphore par sels métalliques, et, sur les petits débits, des étapes de polissage telles que réacteurs à microalgues ou lagunages construits.
Des données de performance chiffrées existent pour l'extrémité « polissage » de cette filière. Une étude de l'Université Carleton sur le polissage tertiaire par microalgues rapporte, sur effluent secondaire, des abattements de 27 % de l'azote total, 51,7 % du phosphore total et 29,5 % de la DCO soluble, et, sur le centrat, 49,4 % NT, 78,6 % PT et 32,8 % DCO soluble, avec une réduction des coliformes totaux supérieure à 99,5 % dans les deux cas. Ces valeurs servent de repère d'ordre de grandeur pour une étape de polissage, et non de garantie de dimensionnement ; les valeurs réelles dépendront du temps de séjour hydraulique, de la température et de la variabilité de l'influent. La même étude publiée en 2026 dans Environment International (Feng et al., 2026-04) identifie le polissage par lagunage construit (CW) comme l'une des deux options tertiaires — avec l'UV — qui « réduisent en continu l'abondance et le niveau de risque des ARG à risque potentiel » dans leur enquête métagénomique, ce qui fait du CW un recours pertinent pour les réutilisations sensibles ou les rejets à proximité d'hôpitaux, où la charge en ARG compte autant que la charge en nutriments. L'analyse de partition de la variance de l'étude 2026 attribue en outre 36,15 % de la variation des profils d'ARG à risque potentiel à la composition de la communauté bactérienne amont, ce qui signifie qu'agir sur les nutriments en amont modifie l'enjeu de désinfection en aval.
Désinfection : compromis entre chlore, UV et ozone
La désinfection est le domaine où la base documentaire 2026 a le plus évolué et où le choix de l'ingénieur porte désormais une dimension cachée liée à l'antibiorésistance. La fiche SSI Aeration (2025-08) résume les trois options dominantes : le chlore, économique et largement déployé en Amérique du Nord, qui produit toutefois des trihalométhanes et du mutagène X en réagissant avec les matières organiques résiduelles et nécessite une déchloration avant rejet sensible ; l'UV, qui n'apporte aucun réactif chimique, est efficace contre les organismes chloro-résistants tels que Cryptosporidium et Giardia, mais exige un traitement amont poussé pour que la turbidité résiduelle et les matières organiques ne fassent pas écran à la dose ; et l'ozone, oxydant puissant généré sur site, sans sous-produits halogénés mais avec un investissement et une dépense énergétique plus élevés. Chaque option comporte aussi une réalité matérielle côté fournisseur — génération de dioxyde de chlore en coffret, réacteurs UV skidés et générateurs d'ozone avec alimentation en oxygène et traitement des gaz résiduels — et le bon choix dépend du milieu récepteur et de la classe d'effluent visée.
L'étude 2026 d'Environment International (Feng et al., 2026-04) ajoute un quatrième axe à cette décision. Sur les filières tertiaires échantillonnées, les gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) à risque potentiel représentent de 34,32 ± 1,98 % à 59,71 ± 1,55 % du total des ARG, soit une part importante pour la santé publique et non un résidu marginal. La désinfection par la voie chimique que les auteurs désignent « DB » augmente significativement l'abondance relative des ARG à risque potentiel — notamment ceux conférant une résistance aux multithérapies, à la bacitracine et aux aminosides — et accroît les éléments génétiques mobiles (MGE), principalement liés aux transposases, qui sont les vecteurs du transfert horizontal des ARG. Le traitement DB a par ailleurs enrichi des hôtes bactériens tels que Pseudomonas et Acinetobacter porteurs de ces ARG. En revanche, la désinfection UV et le polissage par CW « réduisent en continu l'abondance et le niveau de risque des ARG à risque potentiel ». L'ingénieur qui rédige un cahier des charges en 2026 doit donc demander aux fournisseurs, au-delà de la réduction logarithmique des organismes indicateurs, une position étayée sur la dynamique des ARG, en particulier lorsque les eaux réceptrices servent à une irrigation, à un captage d'eau potable ou à un écosystème sensible. Pour les projets qui nécessitent le bénéfice d'un résiduel chimique, un générateur de dioxyde de chlore HydropureWater combiné à un UV en aval est une configuration à évaluer ; l'option UV seule est traitée en détail dans notre guide comparatif 2026 des unités de désinfection UV. Le choix technique de l'intensité UV, de l'hydrodynamique et de la filtration amont est essentiel, car l'efficacité de l'UV comme de l'ozone chute dès que la turbidité ou la charge organique augmentent.
| Désinfection | Atouts | Limites | Dimension ARG 2026 (Feng et al., 2026-04) |
|---|---|---|---|
| Chlore / dioxyde de chlore | Faible investissement, résiduel dans le réseau, bien maîtrisé | Trihalométhanes, mutagène X ; déchloration nécessaire | La voie DB de l'étude 2026 accroît l'abondance des ARG à risque potentiel et des MGE ; enrichissement en Pseudomonas et Acinetobacter |
| UV | Aucun apport chimique, efficace contre Cryptosporidium/Giardia ; voir la gamme de stérilisateurs UV HydropureWater | Pas de résiduel ; sensible à la turbidité, au fer et aux matières organiques ; maintenance des lampes | L'UV « réduit en continu l'abondance et le niveau de risque des ARG à risque potentiel » (Feng et al., 2026-04) |
| Ozone | Oxydant puissant, génération sur site, pas de sous-produits halogénés | Demande énergétique plus élevée ; traitement des gaz résiduels ; pas de résiduel | Voie oxydative non classée en DB dans l'étude 2026 ; données ARG spécifiques au site à demander aux fournisseurs |
| Polissage par lagunage construit | Faible coût d'exploitation, co-bénéfices écologiques | Emprise au sol, sensibilité climatique, contrôle du temps de séjour | Le traitement CW « réduit en continu l'abondance et le niveau de risque des ARG à risque potentiel » (Feng et al., 2026-04) |
Mettre la filière en adéquation avec le rejet ou la réutilisation en 2026
Les procédés unitaires précédents ne prennent sens que reliés à un objectif d'effluent défini. La matrice de décision ci-dessous relie le type d'influent à la classe d'effluent visée et propose une filière ; elle constitue un point de départ, et non un substitut à des essais de traitabilité spécifiques au site. La fiche SSI Aeration (2025-08) souligne en particulier que les effluents textiles et de papeterie exigent un traitement tertiaire principalement pour l'abattement de la couleur, généralement traité par coagulation puis filtration sur sable ou multicouche suivie d'une oxydation (ozone ou oxydation avancée) ou d'un polissage membranaire. Les effluents hospitaliers et pharmaceutiques, que l'étude 2026 d'Environment International traite comme des réservoirs d'ARG à haut risque et de bactéries hôtes résistantes, justifient une étape de désinfection explicite intégrant la problématique ARG — UV plus polissage par CW, ou ozone opéré sous CT contrôlé — plutôt que le chlore seul. Pour un cadrage réglementaire plus large, la directive européenne sur le traitement des eaux urbaines résiduaires (91/271/CEE) encadre les rejets en zones sensibles, et le cadre européen des effluents industriels est synthétisé dans notre guide de conformité 2026 sur les effluents industriels en Europe ; pour les flux pharmaceutiques, le guide BRM immergé pour les eaux usées pharmaceutiques expose les décisions pertinentes au niveau de la filière.
| Influent | Classe d'effluent visée | Filière tertiaire recommandée | Risque clé de conception |
|---|---|---|---|
| Secondaire municipal | Rejet en milieu sensible (estuaire, proximité récifale) | Filtration multicouche → UV (avec résiduel de chlore ajusté pour limiter les sous-produits) → déchloration | Dose UV à la turbidité la plus défavorable ; maîtrise des sous-produits de désinfection |
| Secondaire municipal | Réutilisation en refroidissement ou process industriel | Filtration multicouche → résiduel de dioxyde de chlore | Maîtrise de la corrosion dans la boucle de réutilisation |
| Secondaire municipal | Réutilisation pour irrigation agricole | Filtration (UF ou multicouche) → UV ; polissage CW en option pour la réduction des ARG | Charge en ARG ; variabilité des critères de qualité pour l'irrigation |
| Secondaire municipal | Réutilisation potable (indirecte ou directe) | UF → osmose inverse → oxydation avancée → résiduel de chlore | Maîtrise de l'encrassement de l'osmose inverse ; énergie ; validation complète de l'oxydation avancée |
| Secondaire textile / papeterie | Rejet ou réutilisation | Coagulation/décantation → filtration multicouche → ozone ou AOP (couleur) → polissage | Perceée de couleur ; CT d'ozone sur eau colorée |
| Secondaire hospitalier / pharmaceutique | Rejet en milieu sensible ou réutilisation | BRM → UF → UV + polissage CW (logique ARG) ; ozone en alternative sous CT contrôlé | Charge en ARG ; formation de sous-produits sous désinfection chimique — voir le guide BRM immergé pour les eaux usées pharmaceutiques |
Concevoir et exploiter une filière tertiaire : étapes pratiques
- Commencer par caractériser l'effluent secondaire. Constituer un jeu d'échantillons représentatifs couvrant DBO, MES, turbidité, ammonium, azote total, phosphore total, organismes indicateurs et — pour les rejets sensibles aux ARG — un niveau de référence ARG ou MGE. L'étude 2026 d'Environment International attribue 36,15 % de la variation des ARG à risque potentiel à la composition de la communauté bactérienne : la signature biologique amont fixe le plancher que la filière tertiaire doit gérer.
- Fixer la classe d'effluent visée, puis choisir les procédés unitaires pour l'atteindre. Inverser l'ordre — choisir un filtre, puis chercher une limite de rejet qu'il permet de respecter — produit presque toujours une conception indéfendable.
- Dimensionner la désinfection sur la qualité secondaire la plus défavorable, et non sur la moyenne. La transmittance UV et le CT ozone se dégradent lorsque la turbidité et les matières organiques augmentent ; dimensionner sur la moyenne laisse une traîne d'événements non conformes. Les garanties fournisseurs doivent être rédigées sur l'enveloppe la plus défavorable, et non sur la moyenne.
- N'instrumenter pour des indicateurs pertinents vis-à-vis des ARG que lorsque le milieu récepteur l'exige. Un suivi de routine par cellules intactes et indicateurs proxys des MGE se justifie pour les effluents hospitaliers, pharmaceutiques ou de réutilisation potable, où la base documentaire 2026 rend pertinent le coût marginal de ces indicateurs. Pour un rejet municipal standard, la conformité classique DBO/MES/coliformes suffit en général tant qu'un déclencheur spécifique de réutilisation ou de milieu sensible n'est pas applicable.
Questions fréquentes
Quel budget un ingénieur municipal doit-il prévoir pour une filière tertiaire en 2026 ?
Les éléments fournis ne mentionnent pas de chiffres de CAPEX ou d'OPEX pour les filières tertiaires ; tout chiffre proposé à un acheteur doit donc être traité comme un devis et non comme un repère. Une discussion budgétaire défendable commence par fixer la classe d'effluent visée, l'enveloppe d'influent et le cycle de service, puis demande à chaque fournisseur présélectionné une nomenclature chiffrée, une consommation électrique et de réactifs, et un coût cycle de vie sur cinq ans incluant le remplacement des médias ou des membranes — c'est le seul moyen de comparer des offres sur une base homogène.
Comment arbitrer entre UV, ozone et chlore pour l'étape de désinfection en 2026 ?
Utiliser le milieu récepteur et la base documentaire 2026 comme critères départenants, et non le seul prix. L'étude 2026 de Feng et al. dans Environment International montre que l'UV et le polissage par lagunage construit réduisent l'abondance et le niveau de risque des ARG à risque potentiel, tandis que la voie de désinfection chimique qualifiée DB dans cette étude augmente l'abondance des ARG à risque potentiel et des MGE, et enrichit des hôtes résistants tels que Pseudomonas et Acinetobacter. Si l'effluent rejoint un milieu sensible ou un schéma de réutilisation où le risque microbiologique est examiné, l'UV (avec une filtration amont dimensionnée pour une turbidité faible) ou l'UV plus un polissage CW constitue le choix le plus défendable ; le chlore reste pertinent lorsqu'un résiduel est opérationnellement indispensable et que le milieu récepteur n'est pas sensible aux ARG.
Peut-on ajouter l'élimination des nutriments à une installation existante sans revoir toute la filière tertiaire ?
Souvent non, raison pour laquelle cette décision se fixe en amont de la conception plutôt qu'en rattrapage. L'élimination biologique de l'azote exige du carbone, du temps de séjour et souvent un volume anoxique ; l'EBPR exige une zone anaérobie et une source de carbone. La précipitation chimique du phosphore est l'option rétrofittable, mais elle génère des boues et déplace le coût d'exploitation vers les réactifs. Si le calendrier du projet est serré, la voie de rattrapage réaliste est la précipitation chimique du P plus une étape de polissage telle que microalgues ou lagunage construit, l'élimination biologique des nutriments étant programmée pour une mise à niveau ultérieure — l'étude Carleton sur les microalgues (S5) montre qu'un polissage sur effluent secondaire peut abattre 27 % NT, 51,7 % PT et 29,5 % DCO soluble, utile comme ordre de grandeur pour pré-dimensionner un polissage, mais non comme performance garantie.
Comment dimensionner correctement un filtre multicouche ou une UF en amont d'un système UV ou d'osmose inverse ?
Dimensionner le filtre sur l'enveloppe d'alimentation de l'unité aval, et non sur la qualité secondaire moyenne. Pour un filtre multicouche alimentant une osmose inverse, la vérification de conception est le SDI atteignable au débit de pointe et après la phase transitoire de rétrolavage, et le fournisseur doit être invité à garantir cette valeur de SDI sur une eau amont définie. Pour une UF en amont d'UV ou d'osmose inverse, la vérification de conception est la pression transmembranaire au flux de conception, la fréquence de nettoyage induite par ce point de fonctionnement et le taux de récupération — ces éléments doivent figurer dans la fiche technique du fournisseur plutôt que dans la brochure commerciale. Demander ces trois valeurs par écrit est le moyen le plus simple de comparer un filtre multicouche HydropureWater ou un système UF HydropureWater à des offres concurrentes.
