MS en Gnie Sanitaire et Environnement Traitement des eaux de consommation Enseignant : Olivier BOUSIGE

Traitement des eaux de consommation

Chapitre 8 : Dsinfection au chlore

Gnralits sur la dsinfection physico-chimique Utilisation du chlore notion de CT

2

Sommaire

I. Gnralits ......................................................................................................................... 6

A. Leau et les germes pathognes ......................................................................................... 6

B. Dfinitions ....................................................................................................................... 7

1. Dsinfection & Strilisation ............................................................................................. 7

2. Effet bactricide - Effet rmanent .................................................................................... 7

C. Comparatif des principaux agents de dsinfection ................................................................ 8

D. Normes et contrle de la dsinfection ................................................................................. 9

1. Microbiologie ................................................................................................................ 9

2. Dsinfectants ............................................................................................................. 10

3. Sous-produits de dsinfection ....................................................................................... 10

E. Importance dune clarification primaire ............................................................................. 11

II. La dsinfection physico-chimique ..................................................................................... 12

A. Principe chimique ........................................................................................................... 12

B. Concept de CT ............................................................................................................... 12

1. Dfinition ................................................................................................................... 12

2. Notion de T10 .............................................................................................................. 14

C. Conception des racteurs de contact ................................................................................ 15

D. Le chlore ....................................................................................................................... 16

1. Action du chlore .......................................................................................................... 16

2. Formes du chlore dans leau ......................................................................................... 16

3. Impact de la temprature et du pH sur lefficacit du chlore en dsinfection ....................... 17

4. Le chlore gazeux stockage et dosage .......................................................................... 19

5. Stockage de chlore liquide & Installations classes .......................................................... 19

6. Leau de javel ............................................................................................................. 20

7. Le chlore dans le rseau de distribution ......................................................................... 20

III. Exemple de dimensionnement dune bche de contact ........................................................ 21

3

Table des illustrations

Figure 1: Exemples de micro-organismes pathognes .................................................................... 6 Figure 2: Quelques images de micro-organismes ........................................................................... 6 Figure 3: Causes des maladies dorigine hydriques (USA, 1991-2000) ............................................. 6 Figure 4: Effet bactricide et effet rmanent de certains dsinfectants ............................................. 7 Figure 5: Comparatif des capacits des principaux agents de dsinfection ........................................ 8 Figure 6: Extraits des lgislations europenne et franaise sur la microbiologie des eaux de boissons .. 9 Figure 7: Rcapitulatif des lgislations OMS, Europe, France, USA pour les teneurs en agent

dsinfectant ........................................................................................................................... 10 Figure 8: Rcapitulatif des lgislations OMS, Europe, France, USA pour les teneurs en sous-produits de

dsinfection ............................................................................................................................ 10 Figure 9: Crdits dlimination/inactivation aux Etats-Unis ........................................................... 11 Figure 10: Efficacits du chlore sur 2 micro-organismes (pH=6,6 - T=5C) ................................... 12 Figure 11: Efficacit de divers dsinfectants sur Escherichia Coli ................................................... 12 Figure 12: Valeurs de CT pour l'inactivation de 2 log de diffrents microorganismes ........................ 13 Figure 13: Relation entre T10/Tau et L/l dans un racteur de chloration .......................................... 15 Figure 14: Dissociation de HOCl en fonction du pH ...................................................................... 17 Figure 15: Illustration des diffrences defficacit entre formes de chlore ....................................... 17 Figure 17: Le chlore sous ses diffrentes formes ......................................................................... 18 Figure 16: Valeurs de CT en mg.min/L pour l'inactivation des virus par le chlore ............................. 18 Figure 18: Chlore gazeux Cl2 - stockage en bouteilles (15, 30 ou 50 kg) ........................................ 19 Figure 19: Ensemble de dosage d'eau de javel, avec bac et pompe doseuse ................................... 20

4

Objectifs spcifiques lis au chapitre A la fin du chapitre, lapprenant sera capable de:

Comprendre les principes et objectifs dune dsinfection physico-chimique Maitriser le concept de CT

Dimensionner une bche de contact pour la dsinfection au chlore

Activits dapprentissage lies au chapitre Activits dapprentissage lies cette partie du cours :

Lecture du cours

Exercices de dimensionnement

5

Introduction

Une mauvaise dsinfection de leau de boisson peut engendrer de graves problmes de sant publique. Par exemple, dans les annes 1990 2000 (dbut), on a hlas observ :

des retours d'pidmies que l'on croyait disparues (cholra en Amrique latine ou en Afrique -

au Prou, la crainte des THM avait conduit les autorits restreindre l'usage du chlore)

Dcouverte de nouveaux parasites : Giardia et Cryptosporidium, kystes trs rsistants,

responsables dune pidmie de gastro-entrites aigus dans la ville de Milwaukee (USA), atteignant 50 % de la population (400 000 personnes), dont 4 400 hospitalisations et 40 dcs

parmi les patients immuno-dprims en Avril 1993.

Cest pourquoi la dsinfection est la priorit n1 du traiteur deau. En effet, toutes les tapes de traitement prcdant la dsinfection sont faites pour "prparer" leau subir une dsinfection efficace (sauf les traitements prvus pour llimination dun lment toxique spcifique) :

Eau claire de turbidit < 5 NTU

Eau exempte de matires organiques ou dagents rducteurs (fer, manganse, etc.) Eau exempte dammonium NH4

+

Ce sont ces conditions qui assurent une dsinfection efficace et durable de leau.

Nous allons voir dans ce chapitre comment concevoir une bonne dsinfection au chlore.

6

I. Gnralits

A. Leau et les germes pathognes

Les eaux naturelles contiennent de trs

nombreux composs qui peuvent tre classs

par taille (MeS, collodes, composs dissous

tels que matires organiques ou minrales et

ioniques)

Elles contiennent entre autres de nombreux

et divers micro-organismes dont certains

peuvent tre pathognes.

L'objectif de la dsinfection est donc

d'liminer ou au moins d'inactiver ces agents

pathognes afin d'viter toute maladie

hydrique qu'elle soit d'origine bactrienne ou

virale.

Figure 3: Causes des maladies dorigine hydriques (USA, 1991-2000)

Giardia Lambia

6-14 m de long

Cryptosporidium

Parvum

2-6 m

Adnovirus(particules larges)

Parvovirus

(petites particules

entre les adnovirus)

Echelle = 10 m Echelle = 10 m Echelle = 0,1 m

Figure 1: Exemples de micro-organismes pathognes

Figure 2: Quelques images de micro-organismes

7

B. Dfinitions

1. Dsinfection & Strilisation

La dsinfection est l'limination :

des bactries

des virus pathognes

des bioindicateurs (coliformes fcaux et totaux, streptocoques fcaux, etc ... )

de certains parasites animaux (kystes d'amibes, de Giardia ou de Cryptosporidium.; oeufs

d'helminthes, etc.)

La strilisation est la destruction de tous les organismes vivants.

2. Effet bactricide - Effet rmanent

Effet bactricide, virulicide ou biocide en gnral : c'est la capacit de dtruire les germes et autres organismes indsirables en une tape donne du traitement

Effet rmanent : c'est leffet du dsinfectant qui se maintient dans le rseau de distribution et qui permet de garantir la qualit biologique de l'eau.

Dsinfectants Effet bactricide Effet rmanent

Ozone +++ 0

Chlore ++ +

ClO2 ++ ++

Chloramines + ++

UV ++ 0Figure 4: Effet bactricide et effet rmanent de certains dsinfectants

8

C. Comparatif des principaux agents de dsinfection Le dsinfectant idal doit :

Pouvoir liminer les virus, bactries et autres Pathognes

Avoir une bonne rmanence,

Ne pas former de sous-produits indsirables en ragissant avec les lments prsents dans

leau (absence d'haloformes, etc.) Ne pas gnrer de gots et d'odeurs,

Pouvoir liminer le fer et le manganse,

Pouvoir liminer lammonium

Vous laurez devin, ce dsinfectant idal nexiste pas !! le schma ci-dessous donne une ide des capacits des agents dsinfectants les plus utiliss dans le traitement deau.

Figure 5: Comparatif des capacits des principaux agents de dsinfection

V ir u s

B a c t r ie s

A u tr e s p a th o g n e s

R m a n e n c e

A b s e n c e d 'h a lo fo r m e s

A b s e n c e d e g o ts e t

d 'o d e u r s

F e r e t m a n g a n s e

A m m o n iu m

A g e n t id a l

V ir u s

B a c t r ie s

A u tr e s p a th o g n e s

R m a n e n c e

A b s e n c e d 'h a lo fo r m e s

A b s e n c e d e g o ts e t

d 'o d e u r s

F e r e t m a n g a n s e

A m m o n iu m

O z o n e

V ir u s

B a c t r ie s

A u tr e s p a th o g n e s

R m a n e n c e

A b s e n c e d 'h a lo fo r m e s

A b s e n c e d e g o ts e t

d 'o d e u r s

F e r e t m a n g a n s e

A m m o n iu m

D io x y d e d e c h l o r e

V ir u s

B a c t r ie s

A u tr e s p a th o g n e s

R m a n e n c e

A b s e n c e d 'h a lo fo r m e s

A b s e n c e d e g o ts e t

d 'o d e u r s

F e r e t m a n g a n s e

A m m o n iu m

C h lo r e

9

D. Normes et contrle de la dsinfection

La rglementation sur la dsinfection des eaux de boisson concernant principalement 3 paramtres : la

microbiologie, la teneur de leau en agent de dsinfection et la teneur de leau en sous-produits de dsinfection.

1. Microbiologie

Pour lOMS, dans leau de boisson il doit y avoir absence de

coliformes totaux et coliformes

thermotolrants, comme

Escherichia coli (indicateur de

pollution fcale).

Pour lUnion Europenne, la directive 98/83/CE du 5/12/1998

est base galement sur des

critres bactriens, absence

d'E.Coli et d'entrocoques.

Lgislation Europenne (extraits de la directive 98/83/CE du 5/12/1998)

Limites de qualit pour les eaux de distribution

Paramtres microbiologiques Valeurs paramtriques

Escherichia coli (E. coli) 0/100 ml

Entrocoques 0/100 ml

Paramtres indicateurs

Bactries coliformes 0/100 ml

Clostridium perfringens (y compris les spores)

0/100 ml

Teneur en colonies 22C Aucun changement anormal

Lgislation Franaise (extraits dcret n2001-1220 du 20/12/2001)

Limites de qualit pour les eaux de distribution

Paramtres Limites de qualit

Escherichia coli (E. coli) 0/100 ml

Entrocoques 0/100 ml

Rfrences de qualit Paramtres indicateurs de qualit tmoin du fonctionnement des installations

Paramtres Rfrences de qualit

Bactries coliformes 0/100 ml

Bactries sulfito-rductrices y compris les spores

0/100 ml

Numration de germes arobies revivifiables 22C et 37C

Variation dans un rapport de 10 par rapport la valeur habituelle

Figure 6: Extraits des lgislations

europenne et franaise sur la microbiologie des eaux de boissons

10

2. Dsinfectants

Le tableau ci-dessous rcapitule les lgislations en vigueur dans le monde pour les teneurs en agent

dsinfectant dans leau de boisson.

3. Sous-produits de dsinfection

Le tableau ci-dessous rcapitule les lgislations en vigueur dans le monde pour les teneurs en sous-

produits de dsinfection dans leau de boisson.

Rcapitulatif des lgislations OMS, Europe, France et Etats Unis

Dsinfectants OMS

Valeur guide (mg/L)

UE

1998

Valeur paramtrique

(mg/L)

France

2001 Lim. de qualit Rf. de qualit

(mg/L)

Etats-Unis

2002

MRDL / MRDLG (mg/L)

monochloramine 3 - - 4.0 / 4 as Cl2

di- et trichloramine Donnes insuffisantes

- -

chlore 5 - - 4.0 / 4 as Cl2

dioxyde de chlore * - - 0.8 / 0.8 as ClO2

iode Donnes insuffisantes

- - -

* la valeur guide pour les chlorites assure une protection suffisante contre le risque de toxicit de ce compos MRDL = Maximum Residual Disinfectant Level MRDLG = Maximum Residual Disinfectant Level Goal

Produits de dgradation des dsinfectants

OMS

1998

Valeur guide (g/L)

UE

1998

Valeur paramtrique (g/L)

France

2001 Lim. de qualit Rf. de qualit

(g/L)

Etats-Unis

2002

MCL MCLG (g/L)

bromates 25 (provisoire) 10 10 10 / 0

chlorates Donnes insuffisantes - -

chlorites 200 (provisoire) - 200 1 000 / 800

Chlorophnols

2-chlorophnol Donnes insuffisantes - - -

2,4-dichlorophnol Donnes insuffisantes - - -

2,4,6-trichlorophnol 200 - - -

formaldhyde 900 - - -

MX Donnes insuffisantes - - -

Trihalomthanes (THM) Somme < 1 mg/L .Somme < 100 g/L .Somme < 100 g/L 80 / NA

bromoforme 100 0

dibromochloromthane 100 60

bromodichloromthane 60 0

chloroforme 200 -

Figure 7: Rcapitulatif des lgislations OMS, Europe, France, USA pour les teneurs en agent dsinfectant

Figure 8: Rcapitulatif des lgislations OMS, Europe, France, USA pour les teneurs

en sous-produits de dsinfection

11

E. Importance dune clarification primaire Une bonne dsinfection seffectue sur une eau dbarrasse de :

ses MeS et collodes qui protgent les micro-organismes (dont spores, kystes, ufs, bactries, etc.)

ses matires organiques pour limiter la formation de sous-produits de dsinfection et limiter la

reviviscence microbiologique dans le rseau (grce au Carbone Organique Dissous

Biodgradable - CODB)

Cest pourquoi le bon fonctionnement des tapes de clarification et filtration sont primordiales, car elles participent produire une eau claire et sans matires organiques, en retenant galement une bonne

partie des micro-organismes (cf. illustration dans tableau ci-dessous).

Process Giardia Cryptosporidium Viruses

Total log removal/inactivation required 3.0 4.0 to 5.5** 4.0

Conventional sedimentation/filtration credit* 2.5 3.0 2.0

Disinfection inactivation required 0.5 1 to 2.5 2.0

Direct filtration credit* 2.0 2.5 1.0

Disinfection inactivation required 1.0 1.5 to 3.0 3.0

Slow sand filtration credit* 2.0 3.0 2.0

Disinfection inactivation required 1.0 1 to 2.5 2.0

Diatomaceous earth credit* 2.0 3.0 1.0

Disinfection inactivation required 1.0 1 to 2.5 3.0

No filtration* 0.0 0.0 0.0

Disinfection inactivation required 3.0 4.0 to 5.5 4.0

* Credits for guidance only. The State may allow a different credit. ** depending on the Cryptosporidium concentration

Source : EPA 1989 2003

Figure 9: Crdits dlimination/inactivation aux Etats-Unis

12

II. La dsinfection physico-chimique

A. Principe chimique La dsinfection physico-chimique dune eau fait appel des ractifs de dsinfection qui sont des

oxydants forts : chlore, dioxyde de chlore, ozone, peroxyde dhydrogne (peu utilis).

Une fois introduit dans une eau exempte de turbidit et/ou Matires Organiques, cet oxydant va

dtruite les micro-organismes prsents.

Une dsinfection complte et efficace requiert cependant une certaine dose de dsinfectant (ou

concentration C) et un certain temps de raction, not T : il sagit ici du concept de CT qui permet dvaluer lefficacit dune dsinfection et que nous explicitons ci-aprs.

B. Concept de CT

1. Dfinition

C est la concentration rsiduelle en dsinfectant dans leau en (mg/L) T est le temps de contact (ou de raction) en min

Le CT est le produit de ces 2 paramtres et s'exprime donc en "mg.min/L"

Il est vident que plus le produit CT est grand, plus la dsinfection sera efficace. Cependant le CT

requis pour chaque dsinfectant est fonction de la puissance de ce dernier. Le CT permet donc de :

classer divers dsinfectants par ordre d'efficacit vis--vis d'un micro-organisme dtermin

comparer la sensibilit de divers micro-organismes un mme dsinfectant

Figure 11: Efficacit de divers dsinfectants sur Escherichia Coli

Figure 10: Efficacits du chlore sur 2 micro-organismes (pH=6,6 - T=5C)

13

Microorganismes Ozone

pH : 6 7

Chlore

pH : 6 7

Chloramine

pH : 8 9

Dioxyde de chlore

pH : 6 7

E. Coli 0,02 0,03 - 0,05 95 - 180 0,4 - 0,75

Poliovirus 1 0,1 - 0,2 1,1 - 2,5 770 - 3500 0,2 - 6,7

Rotavirus 0,006 - 0,06 0,01 - 0,05 3810 - 6480 0,2 - 2,1

Kyste de Giardia lambia

0,5 - 0,6

15 - 150

2200

26

Kyste de Giardia muris

1,8 - 2,0

30 - 630

1400

7,2 - 18,5

Kyste de Cryptosporidium

2,5 - 18,4 7200 7200* 78*

* pour une inactivation de 90 % (log).

Figure 12: Valeurs de CT pour l'inactivation de 2 log de diffrents microorganismes

Nota important

Pour exprimer labattement des micro-organismes dans leau, on sexprime souvent en nombre de "log". Cela signifie :

1 log = 90 % dabattement 2 log = 99 % dabattement 3 log = 99,9 % dabattement 4 log = 99,99 % dabattement 5 log = 99,999 % dabattement

Et ainsi de suite

14

2. Notion de T10

Un rservoir de contact nest jamais hydrauliquement

parfait. Aussi, le temps de

contact thorique qui correspond

au temps de sjour hydraulique

nest en

fait pas respect dans des

rservoirs de dsinfection mal

conus avec des passages

prfrentiels (schma ci-contre).

On dfinit alors le T10, qui est le temps au bout duquel

10% de leau entrant dans le racteur en est dj

sortie. Cest ce temps T10 qui servira de rfrence pour le

calcul du CT.

Chaque rservoir se verra

affect dun coefficient T10/, fonction de sa disposition gomtrique.

La fiabilit dune dsinfection physico-chimique peut donc se rsumer avec le schma suivant :

OBJECTIFS :

Fiabilit de la dsinfection (ozone, chlore,)

(concentration) C x T(temps de contact)Limites : - Matrise du temps de contact :

optimisation de T10/

- Niveau de rsiduel - Connaissance de

- Qualit organoleptique l hydrodynamique du systme

- Sous produits doxydation - Modlisation :CFD

T10 = temps au bout duquel 10% de leau entrant dans le racteur en est dj sorti

T10 : temps rel

(design contacteur)

: temps de sjour hydraulique = V/Q

(conditions dexploitation)

CT10 = C x T10/

C

= V/Q TimeT10

Entre Sortie

Passage prfrentiel

Zones mortes

Dsinfection insuffisante

Temps de contact

thorique : 60 min

Temps de contact

mesur : 10 min

15

C. Conception des racteurs de contact

De ce qui prcde, on comprend

aisment quun bon racteur de contact un racteur :

Permettant un bon mlange du

dsinfectant avec leau Evitant les passages

prfrentiels et les zones

mortes

Mieux le racteur sera conu, plus son

coefficient T10/ sera lev, comme illustr sur le schma ci-contre.

La figure ci-contre nous donne une estimation

de la valeur du rapport T10/, en fonction du rapport longueur/largeur dune bche de chloration. Il est vident que plus ce rapport est

grand, meilleur est le temps de contact (bche

en forme de couloir) car les zones mortes sont

limites.

Les 2 schmas ci-dessous montre que pour

deux rservoirs de mme volume, le CT peut-

tre trs diffrent selon quon ajoute des chicanes ou non.

Mauvais

T10/ = 0,1 0,3

Bche classique

T10/ = 0,3 0,5

Contacteur optimis

T10/ = 0,5 0,7

Exemple de ratio T10/ pour une bche de chloration

Figure 13: Relation entre T10/Tau et L/l dans un racteur de chloration

CT = 7 mg/l.min

CT = 3 mg/l.min

16

D. Le chlore Le chlore est lagent dsinfectant le plus utilis en traitement des eaux. On le trouve sous forme de :

chlore gazeux Cl2 :

liqufi en bouteilles ou en tanks,

utilis par prlvement direct en phase gazeuse, ou en phase liquide par l'intermdiaire

d'un vaporateur,

et introduit dans l'eau aprs dosage et mise en solution dans un appareil appel

chloromtre)

d'hypochlorite de sodium: NaOCl (liquide: eau de Javel),

d'hypochlorite de calcium: Ca(OCl)2 (en poudre)

1. Action du chlore

Le chlore a les effets et proprits suivants :

Il est bactricide, virulicide et algicide

Il oxyde la matire organique sur les

matires organiques

Il oxyde le fer (Fe) et le manganse

(Mn) en les transformant en

hydroxydes insolubles

Il prsente de nombreux avantages et

cependant quelques inconvnients rsums

dans le tableau ci-contre.

2. Formes du chlore dans leau

Ractions du chlore avec l'eau : dissolution hydrolyse

Dans leau, en labsence de MO et dagents rducteurs, le chlore forme lacide hypochloreux HOCl selon la raction ci-contre.

Lacide hypochloreux se dissocie partiellement ensuite pour former H+ et OCl- (ion

hypochlorite) au pouvoir dsinfectant beaucoup

moins grand que HOCl.

Avantages du chlore Inconvnients

Rmanence en dsinfection

Aide la coagulation et la filtration

Bon march et simple de mise en

uvre

eau ne doit pas

contenir de Matires

Organiques cause du

risque de production de

sous-produits toxiques

(haloformes/chloroph

nols, etc.)

Cl2 + H2O HOCl + HCl

acide acide

hypochloreux chlorhydrique

NaOCl + H2O OCl- + Na+

puis OCl- + H+ HOCl

Dfinitions

L'acide hypochloreux et l'ion hypochlorite sont

aussi appels chlore libre, en opposition au

chlore combin (en particulier les chloramines).

L'acide hypochloreux est aussi dnomm chlore libre actif.

17

3. Impact de la temprature et du pH sur lefficacit du chlore en dsinfection

La rpartition des 2 formes de chlore libre (HOCl et OCl-) dans leau est un quilibre acido-basique fonction du pH de leau. Plus le pH est acide, plus HOCl est majoritaire (cf. figure ci-dessous).

Cela signifie que la dsinfection est dautant plus efficace que le pH est acide !! Au-del de pH = 8, il faut largement augmenter le CT pour une dsinfection complte.

Figure 15: Illustration des diffrences defficacit entre formes de chlore

Figure 14: Dissociation de HOCl en fonction du pH

18

Pour des pH infrieur 8, on considre gnralement quun temps de contact de 30 minutes avec un rsiduel de chlore libre de 0,5 mg/L est suffisant pour assurer une bonne

dsinfection.

Forme

physique du

produit

commercial

Teneur en

chlore actif

(%)

Stabilit

(dans le

temps)

Dissolution

Scurit

Chlore

gazeux

Cl2

gaz liqufi 99 excellentes trs toxique

Hypochlorite

de sodium

(eau de

javel)

NaOCl

liquide jaune 4 15

Stabilit trs

moyenne

bonne solubilit

risque

dentartrage

trs irritable

corrosif

Hypochlorite

de calcium

Ca(OCl)2

solide blanc

(poudre,

granuls,

galets)

60 70

trs stable

mauvaise

solubilit

corrosif

inflammable

Dioxyde de

chlore

ClO2

gaz en solution

se prpare

normalement

0.1 1 %

peu stable

dangereux

explosif

corrosif

Figure 17: Le chlore sous ses diffrentes formes

Dsinfection finale : abattement de 4 log de virus0,5 mg/L pendant 30 min pH < 8

Valeurs de CT en mg.min/L

pour l'inactivation des virus par le chlore 2 log

d'inactivation 3 log

d'inactivation 4 log

d'inactivation

Temprature pH pH pH

6 - 9 10 6 - 9 10 6 - 9 10

0,5 C 6 45 9 66 12 90

5 C 4 30 6 44 8 60

10 C 3 22 4 33 6 45

15 C 2 15 3 22 4 30

20 C 1 11 2 16 3 22

25 C 1 7 1 11 2 15

Figure 16: Valeurs de CT en mg.min/L pour l'inactivation des virus par le chlore

19

4. Le chlore gazeux stockage et dosage

Stockage

Liquide sous pression Locaux indpendants

Systme de distribution/dosage

Evaporateur (ventuel) Dtente Rglage et contrle de

Qgaz (chloromtre)

Mise en solution du gaz (hydrojecteur)

Injection de leau chlore avec mlange

5. Stockage de chlore liquide & Installations classes

Le chlore tant un gaz trs toxique, son stockage et son utilisation sont soumis des rgles de scurit strictes (port de gants, lunettes de protection, masque / stockage spar des

autres produits / etc.).

En France, en fonction de la taille de linstallation, celle-ci est soumise une dclaration ou une autorisation des autorits publiques avant exploitation (cf. tableau ci-dessous)

Capacit

rcipient Volume stock

Installation

soumise

Rayon

d'affichage

< 60 kg > 100 kg et < 500 kg dclaration -

> 500 kg et < 1 t autorisation 1 km

> 60 kg > 60 kg et < 1 t autorisation 1 km

- > 1 t et < 25 t autorisation 3 km

- > 25 t autorisation avec

servitude 3 km

Figure 18: Chlore gazeux Cl2 - stockage en bouteilles (15,

30 ou 50 kg)

20

6. Leau de javel

On trouve leau de javel diffrentes

concentrations de Chlore Actif (CA) :

Industrielle : 47-50 Cl = 149-159 g/L

CA

Commerciale : 15 Cl = 47,5 g/L CA

Leau de javel est obtenue par lectrolyse de chlorure de sodium NaCl

Cest une solution alcaline, cest--dire quelle libre des ions OH- en ragissant avec leau :

NaClO + H2O Na+ + OH- + HOCl

Cest pourquoi il y a un risque de prcipitation de calcaire lorsquon injecte de leau de javel dans une eau dure.

Stabilit de leau de javel

Leau de javel est un ractif moyennement stable, quil est conseill de ne pas stocker plus de quelques jours quelques

semaines. La dcomposition est acclre par :

Une hausse de la temprature

La prsence de Nickel, Cobalt, Fer

En priode froide, on peut observer une chute de 10 g/L CA en 4 semaine (~10%)

En priode chaude, on peut observer une chute de 40 g/L CA en 4 semaines (~30%)

7. Le chlore dans le rseau de distribution

Le chlore doit non seulement servir la dsinfection de leau en fin de traitement, mais galement

permettre un transport de leau scuris dans le rseau de distribution, et ce jusquau robinet du consommateur.

En gnral, on vise un rsiduel de chlore libre de 0,3 0,5 mg/L au robinet du consommateur. La dose de chlore injecter en sortie de station de traitement est donc fonction de la qualit de leau et de la taille du rseau.

Pour les rseaux trs grands, il y a possibilit de rechloration ponctuelle en des points choisis.

Figure 19: Ensemble de dosage d'eau de

javel, avec bac et pompe doseuse

21

III. Exemple de dimensionnement dune bche de contact

Solution

Pour obtenir 4 log d'inactivation de virus 10C, il faut un CT de 6 mg/L.min (cf. figure 16)

d'o T10 = mn12=5,0

6

Si T10/ = 0,6 alors = mn206,0

12

d'o le volume du rservoir de contact = 60

20x1000 = 334 m3

Si la hauteur d'eau est de 3 m, alors la surface de la bche est 334/3 = 111 m2 soit environ 10 x 11 m (L x l).

Pour avoir un T10/ de 0,6 l'abaque donne L / l = 22

avec 4 chicanes on obtient : L / l = 7,22 11

5105

xx

Enonc et questions

Dbit deau traiter : 1 000 m3/h Inactivation de virus souhaite : 4,0 log Temprature de leau : 10C pH : 7,5 Concentration en chlore rsiduel : 0,5 mg/L

Quel doit tre le volume de la bche de dsinfection au chlore?

Combien de chicanes sont ncessaire si la hauteur deau Heau = 3m ?

On prendra une bche ayant un rapport T10/Tau = 0,6

22

Questions supplmentaires

Quel serait les volumes de la bche de dsinfection pour :

1 2 chicanes

2 un pH de 10 (et 4 chicanes)

3 une temprature de 0,5C (et pH de 7,5)

4 liminer 1 log de Giardia (CT= 57)

Question 1 :

Si l'on ne mettait que 2 chicanes 8=11

3x10x3=

l

L et T10/ ne serait plus que de 0,4.

Il faudrait alors un volume de ,mn30=4,0

12 soit 500 m3 pour garantir une mme efficacit de la

dsinfection.

Question 2 :

Pour un pH de 10, le CT est de 45

D'o V = 1000/60 * 45/0,5/0,6= 2 500 m3!

Question 3 :

A 0,5 C et pH 7,5, le CT = 12 mg/L.min ce qui correspond au double du CT 10C.

Le volume de la bche est donc doubl par rapport au premier calcul d'o V = 668 m3

Question 4 :

Pour 1,0 log d'inactivation de kystes de Giardia 10C et pH=7,5, avec du chlore, il faudrait un

CT de 57 mg/L.min.

soit un T10 de ,mn114=5,0

57

un de ,mn190=6,0

114

soit un volume de 3200 m3 !

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Conclusion

Il est trs important, lorsque lon met en uvre une dsinfection physico-chimique au chlore, de savoir :

Quels sont les organismes pathognes liminer

Quelles sont les conditions physico-chimiques de leau (temprature et pH notamment)

Cest avec ces donnes que lon peut dfinir un CT adquat et donc un volume de bche de contact pour une dsinfection efficace.

Cest la condition pour la fourniture au consommateur dune eau sans danger pour la sant.

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Bibliographie

Les principaux ouvrages, textes et articles de rfrence dans lesquels les informations ayant

permis dlaborer le prsent document sont cits ci-aprs :

Mmento technique de leau Degrmont dition n10, 2005

Le traitement des eaux, 2me dition revue et amliore Raymond DESJARDINS dition de lEcole Polytechnique de Montral, 1997

Webographie

Sans objet

Acronymes et glossaire

Sans objet