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Sulfates.
Formule :
SO42- -
Masse molaire : 96,0636
g/mol
Rappel de certaines formes
minéralogiques dans la nature.
La plupart des sols contiennent des sulfates sous la forme de
gypse (généralement entre 0,01% et 0,05 % (sol sec)
exprimés en SO42- ). Ces concentrations
relativement faibles ne sont généralement pas
agressives pour le béton.
Le gypse est un sulfate de calcium hydraté qui est
faiblement soluble (7 g/l dans les conditions normales). Composition
: CaSO4.2H2O.
Le gypse a plusieurs variétés : la rose des sables, la
sélénite, le gypse marguerite, l'albâtre et le
spath satiné. Le gypse peut être incolore, blanc,
verdâtre, jaunâtre, brunâtre ou rougeâtre. Il
varie de transparent à opaque.
Au contact du gypse, fréquent dans les terrains tertiaires,
l'eau se charge en sulfate de calcium et devient dure
(séléniteuse) et impropre à la consommation.
Autres variétés de sel sulfatés :
Les eaux
à potabiliser.
La concentration des ions sulfates
(SO42-) est très variable dans les eaux
de surface, où elle dépend des minéraux
contenant du soufre. Elle a considérablement augmenté
dans certains fleuves et rivières de l’Amérique du
Nord (comme dans le Saint-Laurent et le Mississippi) depuis une
centaine d’années, en grande partie à la suite de
l’intensification des activités industrielles et
agricoles. Lorsque les minéraux contenant du soufre sont plus
abondants, comme dans les schistes d, la teneur en
SO42- peut dépasser le seuil
établi dans la directive de la CEE relative à
l’eau potable, qui est de 250 mg/l.
Au-delà de 500 mg/l de concentration, les
propriétés organoleptiques ou esthétiques de
l'eau de consommation pourront être altérées, et
une concentration supérieure à 500 mg/l peut avoir un
effet laxatif sur certaines personnes.
Certaines ressources en eau destinées à la production
d’eau potable ont des teneurs en sels qui dépassent les
normes de potabilité et posent des problèmes aux
exploitants.
C’est le cas des nappes en relation avec les anciennes mines
dans l’est de la France dont l’arrêt de
l’exploitation a provoqué leur ennoiement ; la
dissolution de gypse qui en a découlé a
entraîné l’apparition de fortes teneurs en sulfates
dans les eaux.
Traitement d'élimination des
sulfates.
Je citerais notamment :
Au cours de ces pages, j'aborderais les traitements 1 à 3
Résines
échangeuses d’ions.
Actuellement, il n’existe aucun traitement de
désulfatation autre que les résines échangeuses
d’ions (REI) qui soit fiable et reproductible.
Ce procédé est identique à la
dénitratation (lien
interne) : en fait les sulfates sont éliminés de
98 à 100%, et donc les capacités de fixation sont
importantes.
Cependant, lorsque les teneurs en
sulfates sont très élevées (> 600 mg/l), les
régénérations des résines sont
fréquentes d’où une forte consommation en sels
régénérants (exploitation coûteuse) et une
augmentation de la production d’ éluats qu’il faudra
traiter.
Techniques membranaires
(nanofiltration,électrodialyse,
osmose inverse).
La nanofiltration (NF)
s'avère être le procédé de choix si les
besoins d'élimination des composés inorganiques sont
limités aux ions divalents, comme c'est le cas pour
l'adoucissement.
Trois rapports nationaux décrivent des applications concernant
l'élimination de concentrations élevées de
sulfate (jusqu'à 1000 mg/l), dans les eaux souterraines pour
la production d'eau potable.
Van Craenenbroeck et Meeus (1995) ont fait des études pilotes
sur OI et ED en Belgique. Il fallait adoucir l'eau d'alimentation
pour prévenir l'entartrage, car les sulfates étaient
associés aux ions de calcium. En fait, l'OI et l'ED enlevaient
parfaitement les sulfates, mais elles éliminaient aussi trop
d'ions monovalents. Les auteurs en ont conclu que la nanofiltration
pouvait s'avérer plus performante.
Des applications semblables en France où plusieurs stations de
NF existent (ex : Jarny,
Meurthe-et-Moselle).
L’électrodialyse (ED) est utilisée
depuis des décennies dans certains secteurs, en particulier
dans l’industrie agro-alimentaire, mais son application au
traitement de l’eau est peu utilisée en France. Ce
n’est pas un procédé spécifique de
l’élimination des sulfates, mais il l’est
relativement autant que la nanofiltration ou l’osmose
inverse.
Son principe repose sur la séparation des ions d’un
liquide placé entre deux membranes semi-perméables en
présence d’un champ électrique. Les membranes
échangeuses d’anions (MEA) s’alternent dans le
système avec les membranes échangeuses de cations
(MEC). Les anions, soumis à une force électrostatique,
sont entraînés à travers la membrane MEA vers
l’anode ; les cations sont entraînés de la
même façon à travers la membrane MEC vers la
cathode. Il se créé alors des compartiments de dilution
où se trouve l’eau à traiter qui s’appauvrit
en ions, et des compartiments de concentration contenant la saumure
enrichie en ions.
Ce procédé ne s'applique qu'aux eaux faiblement
saumâtres car la capacité de débit des membranes
décroît quand la salinité de l'eau à
traiter augmente. Il n'est économique que pour les eaux ayant
une salinité inférieure à 3 g/l qu'il
ramène à 0,5 g/l. Moins l'eau est saline plus la
consommation de courant s'élève par suite de
accroissement de résistivité de l'eau
déminéralisée. De ce fait, ce
procédé n'est guère utilisable pour traiter des
eaux de minéralisation inférieure à 0,5 g/l.
Le procédé d'électrodialyse convient à
des débits allant jusqu'à quelques milliers de
m3/jour.
Afin de favoriser le bon fonctionnement des membranes, l’eau
à traiter ne doit pas être turbide, ni contenir de
carbone organique, d’agent oxydant ou de tensioactif, et la
conductivité de l’eau doit être suffisante pour
permettre le passage des ions à travers les membranes sans
entraîner des consommations électriques trop
importantes.
L'osmose est un phénomène de diffusion
entre deux solutions de concentration différente, à
travers une membrane perméable ou semi-perméable. Le
solvant passe de la solution la moins concentrée vers la plus
concentrée; la substance dissoute suit le trajet inverse.
On inverse le processus en appliquant une pression
supérieure à la pression osmotique.
L'OI ne peut être pratiquée qu'à des pressions
plus élevées que les pressions osmotiques de
l'eau d'alimentation.
Alors que la pression osmotique des eaux saumâtres est
relativement faible (1,4 et 3,4 bars pour 4,0 g/I de solution de
sulfate de calcium et de chlorure de sodium), celle de l'eau de mer
est relativement élevée (27 bars pour 3 5 g/I de
chlorure de sodium).
Différence avec l'électrodialyse : on peut traiter une
eau de minéralisation inférieure à 500 mg/1 avec
un taux très élevé d'abaissement de la
salinité (et indépendant de la salinité
initiale) pour une faible dépense d'énergie. Ce
procédé est aussi bien adapté aux eaux
très concentrées telles que l'eau de mer, qu'aux eaux
peu salines dont on veut parfaire la qualité.
Contrairement à l'électrodialyse, de l'eau pure sort
ici des membranes.
Procédés biologiques.
Des bactéries
sulfatoréductrices sont utilisées pour
transformer les sulfates dissous dans les eaux.
L' éthanol ou le vinaigre peuvent servir d'aliments à
ces bactéries, qui sont aussi capables de consommer de
l'hydrogène.
Divers procédés ont été
expérimentés mais, à ma connaissance, n'ont pas
eu de réalisation concrète : les rendements
d'élimination sont faibles, pour des temps de contact assez
long.
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Chlorures.
Formule :
Cl- -
Masse molaire : 35,4527
g/mol
Dans la nature.
Les sels contiennent par définition, un atome de
chlore sous forme anionique (l'ion Cl-) pouvant être
associé à divers cations.
On trouve donc tous les sels contenant du chlore, dont principalement
le chlorure de sodium (NaCl), mais aussi le chlorure
d'hydrogène, HCl .
Nota : HCl est un gaz qui, dissout dans l'eau, forme l'acide
chlorhydrique (cation H+ ),
acide fort, corrosif et toxique.
Et pourtant, l'acide chlorhydrique existe à l'état
naturel : l'activité volcanique en dégage dans
l'atmosphère, et nous en trouvons aussi dans notre estomac
puisque c'est un des composants des sucs gastriques qui interviennent
dans la digestion des aliments.
Certains chlorures
dangereux et/ou
toxiques
:
Les eaux.
Les chlorures Cl- existent dans toutes les eaux
à des concentrations très variables.
L'origine peut en être naturelle :
ou provenir de l'activité humaine (sources anthropiques) :
La teneur en ions chlorures dépend fortement de
l'origine de l'eau et de la nature du terrain.
Dans la plupart des cours d’eau, les concentrations de
sodium et de chlorures sont étroitement liées. Les deux
proviennent de la météorisation naturelle de la roche
et du transport atmosphérique de substances d’origine
océanique et d’une grande variété de
sources anthropiques.
Les sources anthropiques de sodium et de chlorures sont si
étendues que les concentrations ont augmenté par un
facteur de 10 à 20 dans bien des cours d’eau.
Depuis 1889, les concentrations de Cl- ont
quintuplé dans les réserves d’eau potable (Ivry)
de la ville de Paris. La concentration de fond du Cl résulte
des activités humaines exercées en amont de cette
station.
NOTES : le Rhin est soumis à l’influence de deux
grandes sources de sels - les mines de houille de l’Alsace et
les mines de sels de la Lorraine, situées en France.
L’eau saumâtre de ces sites est rejetée dans le
Rhin en aval de Bâle et jusqu’à la rivière
Moselle, respectivement. La source alsacienne (15 000 tonnes de
NaCl/jour) représente 30 % des flux de Cl mesurés
à Lobith, à la frontière
germano-néerlandaise. Les autres contributions sont
principalement urbaines et industrielles, en provenance de la
région de la Ruhr. Depuis l’ouverture des mines de
houille, il y a cent ans, les concentrations et les flux de Cl ont
augmenté par un facteur de 15 à 20. La norme de l’
OMS relative à l’eau potable a été
dépassée, ainsi que la directive concernant
l’arrosage en serre (une activité très importante
dans les Pays-Bas).
(Sources : Programme des Nations Unies pour
l’environnement GEMS/EAU - PROGRAMME DE
SURVEILLANCE DE LA QUALITÉ DE L’EAU DOUCE DU
SYSTÈME MONDIAL DE SURVEILLANCE CONTINUE DE
L’ENVIRONNEMENT - Canada
>site)
Les teneurs rencontrées dans les eaux souterraines sont
généralement de 10 à 20 mg/l en ion chlorure,
mais peuvent atteindre plus de 100 mg/l au contact de certaines
formations géologiques (Trias).
Les concentrations en chlorures mesurées dans les lacs
ne posent pas de problèmes. En revanche, les chlorures sont un
bon indicateur des activités humaines dans les bassins
versants. Leurs origines sont diverses: industrie, eaux usées
et leur traitement, agriculture, entretien des routes, etc.
Les concentrations en chlorures des océans et des
mers.
Ils sont quantitativement prépondérants dans l'eau de
mer - rappel des pages spécifiques > Eau
de mer / océans.
Les océans contiennent, en moyenne, 16,5 grammes de
chlorures Cl- par litre, pour une salinité totale
de 35g/L
A titre indicatif, voici la composition moyenne d'un litre
d'eau de mer à 35 g/L de salinité
totale ( de masse volumique : 1028 kg/m3)
:
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Ces techniques ne sont pas spécifiques des ions
chlorures.
Notes : le dessalement (également appelé dessalage ou
désalinisation) est un processus qui permet d'obtenir de l'eau
douce (potable ou, plus rarement en raison du
coût, utilisable pour l'irrigation) à partir
d'une eau saumâtre ou salée (eau de mer notamment).
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Hydrocarbures.
Dans la nature.
Rappelons que les hydrocarbures, sont des
composés organiques constitués de carbone
et d’hydrogène. Ce sont les composés
organiques les plus simples, et on peut considérer que les
autres composés organiques en sont dérivés.
Liés à l'extraction, au transport et à
l'utilisation du pétrole, les hydrocarbures
présentent une grande importance commerciale : on les utilise
comme carburants, comme combustibles, comme huiles lubrifiantes et
comme produits de base en synthèse pétrochimique.
Mais n'oublions pas les scandaleux et irresponsables
dégazages de fioul
effectuées en pleine mer (nettoyage des citernes des tankers),
qui représentent à elles seules 22 % de la pollution
pétrolière.
Principal agent de pollution, ces vidanges frauduleuses proviennent
du lavage des réservoirs en mer et du déversement d'eau
de ballast polluée avant leur remplissage.
Note sur le fioul ou mazout
:------------------------------------------------------------------------------
Les pétroles sont dénommés en fonction de leur
densité par rapport à l'eau :
Composition : C'est un mélange de nombreux hydrocarbures
provenant de la décomposition d'organismes marins vivant il y
a plusieurs millions d'années.
La composition du pétrole dépend du lieu d'où il
est extrait : il y a actuellement une centaine de bruts
différents sur le marché pétrolier.
On distingue trois catégories d'hydrocarbures présents
dans les fractions du brut distillant entre 20 et 200°C :
Il n'y a pas d'alcènes (oléfines) ni d'alcynes. D'autres éléments sont souvent présents dans le pétrole : le soufre, l'azote, des métaux. Il contient très peu d'oxygène.
Les eaux.
Les origines de leur présence dans les eaux sont multiples
: rejets de produits pétroliers (garage, industrie
pétrolière, navigation...), effluents des usines
à gaz, fumées dont les particules sont
entraînées par les eaux météoriques,
etc...
Par ailleurs, les cours d'eau et les nappes souterraines
n'échappent pas à la bêtise humaine : ils
reçoivent des polluants venant des vidanges automobiles...
La demande en oxygène de ces déchets est très
importante et le problème posé par ce type de pollution
est lié à la très grande stabilité de ces
produits. Ils se dissolvent peu et se présentent
généralement sous forme d'émulsion ou de
surnageant.
Tant que les hydrocarbures recouvrent la surface de l'eau d'une mince
couche, ils contribuent à la réduction des
échanges gazeux avec l'atmosphère. Ce
phénomène a une importance particulière dans les
zones calmes où le film peut s'étendre sur de grande
surface et modifier la tension superficielle de l'eau.
Parallèlement, ce film influe directement sur les
réactions photosynthétiques ce qui a pour
conséquence, outre la diminution du capacité piscicole
lié au développement de la flore aquatique, de diminuer
une source importante de production d'oxygène.
Rappel des Normes EP : hydrocarbures dissous ou
émulsionnés extractibles au CCl4 < 10 µg/l.
Traitement d'élimination des
Hydrocarbures
Je citerais,
Pour éliminer la partie insoluble de ces composés :
On peut faire appel à:
Pour éliminer la partie soluble ou
émulsionnée de ces composés :
Les composés solubles doivent être séparés
en deux catégories qui pourront recevoir des traitements
différents:
Les composés volatils peuvent être:
Ils pourront être éliminés par :
- le stripping à l'air ou à la vapeur,
- l'oxydation à l'ozone/peroxyde d'hydrogène et filtration CAG,
- les contacteurs à membrane (qui sont principalement utilisés pour l'aération des liquides dans le secteur de l'Electronique, Pharmaceutique, Energie, Alimentaire, Industriel, Photographique ou Encre...).
Les composés non volatils devront être
éliminés par l'un des moyens suivants:
- La coagulation/floculation et filtration multicouche,
- La filtration / adsorption par charbon actif,
- Les résines adsorbantes qui permettent l’élimination des hydrocarbures chlorés (dichloréthane) (et des composés dérivés du phénol),
- Par assimilation biologique.
Recherche (Canada) - Élimination des
hydrocarbures aromatiques : Enzyme/assainissement basé
sur la connaissance et technologie innovatrice d'ADN. Les objectifs
spécifiques de ces recherches comprennent le
développement d'outils génétiques pour analyser,
démontrer et améliorer les potentiels cataboliques des
micro-organismes de dégradation pour les HAP et le BPC.
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Pesticides.
Rappel : les pesticides, appelés également
phytosanitaires ou produits de traitement sont des poisons
destinés à tuer les herbes (herbicides), les insectes
(insecticides), à lutter contre les maladies (fongicides), ou
à se débarrasser de divers animaux jugés
nuisibles (souricides, raticides, nématicides…).
Un pesticide est composé de 2 types de substances :
En France, on compte environ 520 matières actives
homologuées entrant dans la composition de 2 588
spécialités commerciales.
Par ailleurs, notre pays est le 1er consommateur européen
de produits phytosanitaires et le 3ème consommateur
mondial derrière les États-Unis et le Japon avec
environ 100 000 tonnes de matières actives utilisées en
France chaque année.
Sur ces 100 000 tonnes :
- environ 94% sont destinés à l'agriculture,
- 3% aux collectivités, administrations (DDE) et SNCF,
- 3% aux jardins amateurs.
Les eaux à potabiliser.
Les pesticides sont présents sur
90% des points surveillés en rivières et 58% des points
en eaux souterraines, selon le
regrétté Institut Français de l'Environnement
(Ifen), qui avait rendu public son rapport annuel sur les pesticides
dans les eaux et qui concerne les résultats des analyses
effectuées en 1999 et 2000.
> lien
actuel
Ils sont présents dans la quasi-totalité des cours
d’eau français. En 2013, 92 % des points de surveillance
font état de la présence d’une au moins de ces
substances, les rares bassins exempts de pesticides se concentrant
dans les zones montagneuses ou dans les zones dont l’agriculture
est peu intensive. La contamination est le fait d’une grande
diversité de substances, avec, dans plus de la moitié
des cas, au moins 15 pesticides différents
retrouvés.
On retrouvait 148 pesticides différents dans les eaux de
surface (sur 320 recherchés) et 62 dans
les eaux souterraines (sur 292
recherchés); mais les substances les plus
fréquentes sont en majorité des herbicides de la
famille des triazines (interdites en agriculture depuis
2003).
Au total, plus de 400 substances ont été
retrouvées au moins une fois en 2013 sur les 670
recherchées. Toutes ne sont pas présentes partout,
néanmoins, les points touchés font état
d’une grande variété de substances : plus de 10
pesticides différents ont été retrouvés
dans près de 60 % des cas.
D'autres substances, bien que déjà interdites,
comme le lindane, le dinoterbe ou le dinosèbe, sont encore
présents, notamment dans les eaux souterraines, illustrant
ainsi les délais parfois très longs de renouvellement
de ces milieux.
DDT, lindane et dérivés tendent à baisser dans
les eaux littorales, mais les triazines sont présentes sur
l'ensemble du réseau observé : zones
côtières et estuariennes observées par l 'Ifremer
depuis 25 ans. Les transferts de pesticides dans les eaux concernent
donc essentiellement les désherbants (herbicides).
Le glyphosate se dégrade dans l’environnement sous forme
d'acide aminométhylphosphonique, dit AMPA, et de
glyoxylate.
L’AMPA est très présent dans les cours d’eau,
dans des proportions supérieures à celles du
glyphosate. Toutefois, l’AMPA ne provient pas exclusivement de
la dégradation du glyphosate. Il peut également
résulter de la dégradation des phosphonates
utilisés comme agents anti-tartre dans de nombreuses
applications industrielles et domestiques. Les recherches à ce
jour ne parviennent pas à différencier la part
provenant de la dégradation du glyphosate de celle des
phosphonates, d’où une certaine prudence à
observer vis-à-vis des teneurs d’AMPA relevées
dans les cours d’eau (Chiffres &
statistiques n° 697 novembre 2015).
>>> Télécharger
: les pesticides dans les cours d’eau français (2013-
2015),
(voir aussi sur ce sujet le site de l'ERB,
Eaux et Rivières de Bretagne)
Le tableau suivant montre le pourcentage de détection
supérieure à 0,1 µg/l (norme retenue pour
l'eau du robinet) et la teneur maximale trouvée, par exemple
dans les rivières bretonnes pour 4 matières actives
utilisés.
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A lfexception de l'AMPA, les teneurs de ces 15 pesticides les
plus frequemment detectes dans les cours dfeau de France
metropolitaine sont en moyenne inferieures à 0,1 micro.g/l,
seuil de potabilité par pesticide
Ces valeurs moyennes cachent parfois une forte variabilité
à l’image du glyphosate, de l’AMPA, du
métolachlore et de l’isoproturon, en raison de pics
localisés importants en valeurs.Néanmoins, les
dépassements des seuils d’écotoxicité
vis-à-vis des milieux aquatiques, généralement
plus élevés que pour l’eau potable, se concentrent
sur le chlortoluron et le métazachlore.
Les pesticides les plus fréquemment rencontrés dans la
période 2000-2013 au droit des prises d'eau appartiennent aux
familles des triazines (atrazine, simazine), urées
substituées (diuron, isoproturon,...), aryloxyacides
(mécoprop, 2,4 MCPA) et des phénols et alcools
(dinoterb).
Dans une moindre mesure, on trouve des organo-chlorés
(lindane), des carbamates (carbofuran) et des amides (alachlore).
A noter que ces triazines, présentes dans les eaux sous la
forme des molécules-mères (atrazine, simazine)
comprennent aussi des produits de dégradation :
dééthylatrazine, déisopropylatrazine...) qui
résultent de réaction d'oxydation naturelles. Ces
sous-produits peuvent atteindre des concentrations
équivalentes à celles des
molécules-mères.
Une eau distribuée ne doit pas normalement pas
dépasser la limite de 0.1 µg/l sur les pesticides pris
individuellement et 0.5 µg/l pour le total.
Traitement d'élimination des
pesticides.
Aujourd'hui, trois techniques prévalent pour
respecter ces normes :
- le procédé d'oxydation par l'ozone ou ozone/peroxyde,
- les procédés d'adsorption mettant en œuvre du charbon actif en poudre ou en gains,
- les procédés membranaires : microfiltration, ultrafiltration et nanofiltration.
1- L'oxydation à l'ozone.
L'ozone est un oxydant puissant qui dégrade les
molécules avec cependant plus ou moins d'efficacité.
Celle-ci est variable suivant la famille de pesticides
considérée : très efficace sur les
organophosphorés, efficace mais lente sur les triazines et peu
efficace sur les organochlorés ou les acétamides.
Nota : la présence de carbonates favorise l'oxydation de
certains pesticides (atrazine par exemple,
voir
ici)
Le couplage avec le peroxyde d'hydrogène
H2O2 (eau oxygénée) favorise la
production de radicaux libres et facilite l'oxydation des triazines
notamment. Ainsi les rendements s'améliorent-ils : 20%
d'atrazine est éliminé avec l'ozone seul, mais ce
rendement peut atteindre 80% si l'ozone est couplé avec le
peroxyde d'hydrogène (dans un ratio H2O2
/O3 de 0.4 à 0.5 g/g). Les taux de traitement
d'ozone doivent au moins être supérieurs à 2
g/m3, particulièrement en présence de matière
organique.
L'ozone allié au H2O2 permet donc
d'obtenir une plus grande efficacité d'élimination,
mais le problème des dérivés formés
(par exemple, la formation éventuelles de
bromates, composés cancérigènes, qui peuvent se
former si l'eau brute contient des bromures).
Cela est à examiner de près, et seul un traitement
d'appoint par filtration CAG (indispensable) permet de garantir
l'élimination des "métabolites" chimiques nocifs.
2 - Procédés d'adsorption mettant en œuvre du
charbon actif.
Il existe deux procédés distincts d'adsorption par le
charbon actif ; l'un utilise le charbon actif en poudre (CAP),
l'autre le charbon actif en grains (CAG).
Tous les deux reposent sur l'accumulation à la surface ou
à l'intérieur du charbon des matières organiques
contenues dans l'eau par interactions chimiques ou physiques. Chacun
est utilisé dans des conditions bien spécifiques.
Le charbon actif en poudre (CAP).
Le CAP est utilisé par injection d'un mélange
eau-charbon en suspension (barbotine).
Cette injection s'effectue idéalement le plus en amont
possible dans la filière de traitement afin d'obtenir le temps
de contact le plus long possible. Il permet surtout de traiter des
pollutions accidentelles.
On doit prendre en compte le taux de matières organiques
contenues dans l'eau, qui peuvent entrer en compétition avec
les pesticides et en limiter l'adsorption. Le choix doit donc se
porter sur un CAP peu efficace vis à vis du COT.
En outre, la chaîne de traitement doit comprendre une
étape de décantation-filtration située
après l'injection de charbon, de façon à retenir
les particules de charbon. C'est pour cette raison que l'utilisation
du CAP est particulièrement adaptée aux usines
possédant une filière complète de
clarification.
Le charbon actif en grains (CAG).
Le CAG est surtout utilisé dans le cas de pollutions
chroniques, mais pour des taux relativement faibles : afin de
ne pas arriver trop rapidement à une saturation du
média, les concentrations moyennes en pesticides doivent
être inférieures à 0,5 mg/l.
Il s'utilise en lits filtrants généralement
placés en fin de chaîne de traitement, lits dans
lesquels l'eau percole pendant dix à vingt minutes.
Le filtre à CAG, outre son rôle d'adsorbant, joue
également le rôle de support biologique. On
observe donc des phénomènes de
biodégradation qui s'ajoutent aux
phénomènes purement physico-chimiques et permettent un
allongement de la durée de vie des filtres.
Tout comme pour le CAP, il faut éviter que le CAG ne soit
complètement saturé, ce qui nécessite une
surveillance permanente de la concentration des
pesticides en sortie du traitement.
En effet, le risque d'un "relargage" instantané des
produits qui sont
fixés (ad ou absorbés)
dans les pores des filtres à charbon actif ,
est déja bien connu des industriels utilisants ce type
de média filtrants.
En général, on le remplace dès que cette
concentration dépasse 0,1 mg/l. Le CAG utilisé est
alors régénéré en usine via un traitement
thermique qui lui permet de recouvrer ses propriétés
adsorbantes.
A noter que par ailleurs, la mise en place d'une ozonation en amont
des filtres permet d'améliorer le rendement d'adsorption du
charbon et de le protéger contre toute prolifération
bactérienne.
A noter :
- le procédé OPARCARB® FL (2018), une solution pour
traiter les micropolluants développée par OTV (Veolia
Water Technologies) ; un procédé qui s’inscrit
dans la lignée des réacteurs à charbon actif
(lien).
- le procédé à skid unique TERION™ S
(Veolia Water Technologies) qui combine
l'osmose inverse et l’électrodéionisation en
continu pour produire de l'eau déminéralisée de
haute qualité qui répond aux normes mondiales de
laboratoire et industrielles les plus exigeantes. / lien
3 - Les procédés membranaires.
Les techniques membranaires ont déjà
été traités (lien
sur ce site), mais il n'est pas inutile d'évoquer de nouveau
ces systèmes de traitement vus sous l'angle
d'élimination des pesticides.
Microfiltration :
Il est possible de coupler ce procédé membranaire avec
du CAP : dans ce cas, on utilise ces membranes de microfiltration,
une barbotine de CAP étant injectée dans une boucle de
recirculation, à des concentrations allant de 5 à 20
mg/l.
Cette configuration permet d'obtenir de bons rendements en terme
d'élimination des pesticides (mais est totalement inefficace
pour adoucir l'eau et éliminer les nitrates).
Ce procédé est souple en terme d'adaptation des taux de
traitement à mettre en œuvre par rapport aux
concentrations en pesticides mesurées. De plus, il s'adapte
parfaitement et rapidement aux variations des qualités de
l'eau à traiter, comme par exemple pour les eaux karstiques
nécessitant une clarification et une élimination
des pesticides.
Ultrafiltration :
Comme pour la microfiltration, on doit coupler ce
procédé avec du CAP : dans ce cas, on utilise donc les
membranes d'ultrafiltration avec une barbotine de CAP (et boucle de
recirculation).
Dans ce cas, l'élimination des pesticides est totale.
Nanofiltration :
En ce qui concerne la nanofiltration, des études
récentes ont montré que l'efficacité de la
nanofiltration dépend non seulement de la structure des
membranes, mais aussi de la matrice de l'eau : en effet, la
matière organique que celle-ci contient (notamment les
composés humiques) permet de former des complexes avec les
pesticides à éliminer ; ces macro molécules
sont alors plus facilement retenues par les membranes. Par contre, il
semble que la présence d'ions
Ca2+ ne favorise pas la formation
de ces complexes.
La nanofiltration est surtout utilisée dans le cas d'eaux
difficiles et elle permet l'élimination du CODB (Carbone
Organique Dissous Biodégradable), ce qui limite la
recroissance bactérienne dans les réseaux, ainsi que la
demande en chlore.
A voir ou revoir les applications à l'échelle
industrielle : en autres l'usine de Méry-sur-Oise, qui est
aussi confronté à ce problème de pesticides >
lien sir
ce site.
Remarques : l'utilisation de CAP et/ou de membranes
entraîne la production de
boues de
traitement qu'il faut évacuer.
Dans le premier cas, le CAP est utilisé sans
régénération et se retrouve dans les boues de
décantation, ce qui augmente leur volume. Dans le second cas,
c'est le concentrât qui constitue un effluent riche en
pesticides pour lequel il faut trouver une destination.
Tout comme les boues hydroxydes issues du traitement " classique " de
l'eau, ces boues doivent être traitées avant rejet dans
le milieu naturel.
Conclusions.
Devant une dégradation croissante de la
qualité des eaux brutes potabilisables, les actions d'ordre
curatif montrent leurs limites que ce soit sur les plans
réglementaire ou économique.
L'ensemble des intervenants dans le circuit de l'eau potable est
concerné par la qualité de l'eau : du responsable au
consommateur, chacun doit montrer sa détermination pour
préserver les ressources destinées à
l'alimentation en eau potable tout en satisfaisant les exigences de
santé publique.
L'ampleur du problème de qualité
particulièrement sur les pesticides, les situations
préoccupantes que l'on rencontre en Bretagne par exemple,
témoignent des enjeux et de l'urgence des actions à
mener pour atteindre l'objectif de santé publique.
Pour cela, il serait indispensable de raisonner globalement et
d'établir un programme d'actions qui intègre des
actions à court terme mais également à long
terme, en visant à protéger les ressources
utilisées pour la production d'eau potable.
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des Traitements spécifiques
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