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Généralité
| Sous-produits
et résidus de produits de désinfection | Chlore
- Hypochlorites | Dioxyde de chlore
| Ozone | UV | Chloramines
| Permanganate de potassium
Si les produits désinfectants
arrivent tous, lorsque l'on optimise la valeur Concentration-Temps, à détruire
de façon satisfaisante les micro-organismes, chacun de ses produits, après
réaction, donne naissance à ce que l'on appelle des sous-produits de
désinfection. De plus, en addition de ces sous-produits, il peut rester dans
l'eau des résidus de produit désinfectant. Ces deux types de produits, même
si les études ne l'ont pas démontré de façon certaine, peuvent parfois être
dangereux pour la santé humaine. L'objectif de cette page est donc de passer en
revue l'ensemble des techniques de désinfection et d'en donner les principaux
avantages et inconvénients, notamment en abordant le problème des
sous-produits et résidus de désinfection.
L'Environmental Protection
Agency (EPA) a publié en 1999 une liste des sous-produits et de résidus
de désinfection susceptibles d'affecter la santé humaine. Ceux-ci sont
classés dans 4 catégories précises :
-
Les résidus de produits de
désinfection
-
Les sous-produits
inorganiques
-
Les sous-produits
organiques d'oxydation
-
Les sous-produits
organiques halogénés
Vous trouverez ci-dessous une
liste plus détaillée et complète des résidus de produits de désinfection et
des sous-produits de désinfection.
| Résidus de produits de
désinfection |
- Chlore libre
- Chloramines
- Dioxyde de chlore (D)
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| Sous-produits inorganiques |
- Ions chlorate
- ions Chlorites
- Ions Bromures (B2)
- Ions Iodates
- Peroxydes d'hydrogène
- Ammoniaque
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| Sous-produits organiques
d'oxydation |
- Aldéhydes
- Acides carboxyliques
- Carbone organique assimilable
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Sous-produits organiques
halogénés |
- Trihalométhanes (B2)
- Acides haloacétiques (B2 et C)
- Haloacétonitriles
- Halokétones
- Chlorophénoles
- Chloropicrines
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Les dangers
potentiels de ces composés chimiques sont assez peu connus pour l'instant, mais
deviennent une préoccupation de plus en plus importante. L'EPA a établi une
première classification de ces sous-produits en 1999, basée sur des études
épidémiologiques. On distingue 4 niveaux principaux de danger :
-
Les composés
cancérigènes (A) : un lien a été établi entre les composés et la
naissance de cancer chez l'homme, basé sur des études épidémiologiques
(aucun composé n'appartient pour l'instant à cet catégorie).
-
Les composés
cancérigènes probables (B) : Preuves limités provenant d'études
épidémiologiques sur l'homme (B1) et/ou preuves suffisantes provenant
d'études menées sur des animaux (B2).
-
Les composés
cancérigènes possibles (C) : Preuve limités obtenus par des études
sur des animaux, pas données ou données inadéquates pour les
conséquences sur la santé humaine.
-
Les composés non
répertoriables (D) : Aucune preuve scientifique.
Les sections qui suivent
s'attachent à donner les principaux sous-produits de désinfection, et à
résumer les avantages et inconvénients de chaque procédé de désinfection.
Depuis quelques années, de
nombreux systèmes de traitement d'eau utilisent le chlore ou les hypochlorites
en combinaison avec d'autres systèmes de désinfection et de traitement. La
majorité des système de traitement d'eau de surfaces et souterraines utilisent
le chlore.
En ce qui concerne la création de
sous-produits de désinfection, des composés halogénés sont formés lorsque
de réactions entre les composés naturels organiques et le chlore libre.
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Avantages |
Inconvénients |
-
Oxydation du fer et du
manganèse.
-
Améliore le traitement
de la couleur de l'eau.
-
Peu améliorer la
coagulation, et par conséquent la filtration.
-
Biocide efficace.
-
Le chlore est la
solution la plus facile à mettre en oeuvre et la moins coûteuse,
malgré la taille des systèmes.
-
Il s'agit de la méthode
la plus utilisée, et par conséquent, la plus connue.
-
Le chlore est disponible
sous formes d'hypochlorite de calcium et de sodium. Les hypochlorites
sont plus faciles à utiliser que le chlore gazeux et moins dangereux.
Les équipements requis sont également moins importants.
-
Le chlore a un effet
rémanent.
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-
Formation de
sous-produits halogénés.
-
Après traitement, l'eau
peut avoir un goût et une odeur désagréables, selon les doses
utilisées.
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Le chlore est un gaz
corrosif.
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Les hypochlorites sont
plus chers que le chlore gazeux.
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L'hypochlorite de sodium
se dégrade au cours du temps et à l'exposition à la lumière.
-
L'hypochlorite de sodium
est un produit chimique corrosif.
-
L'hypochlorite de sodium
doit être conservé dans un endroit sec et frais, afin
d'éviter les réactions dues à l'humidité et à la chaleur.
-
Des solutions hautement
concentrées en hypochlorites sont instables et génèrent la
production de chlorate.
-
Moins efficace à pH
élevé.
-
Des sous-produits
oxygénés biodégradables peuvent être produits, et ainsi favoriser
la croissance bactériologique si le taux de chlore résiduel n'est
pas maintenu.
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Lors du traitement de l'eau avec
le dioxyde de chlore, les principaux sous-produits de désinfection sont les
chlorates, chlorites, ainsi que des sous-produits organiques. La dose maximale
préconisée par l'EPA est de 10 mg/l pour la concentration totale en dioxyde de
chlore résiduel, chlorites et chlorates.
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Avantages |
Inconvénients |
-
Le dioxyde de chlore est
plus efficace que le chlore et les chloramines pour l'inactivation des
virus.
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Le dioxyde de chlore
oxyde le fer, le manganèse et les sulfides.
-
Le goût et la couleur
dus à la croissance d'algues sont bien traités avec le dioxyde de
chlore.
-
Si le dosage est
correct, aucun sous-produit halogéné n'est formé.
-
Le dioxyde de chlore est
produit facilement sur site.
-
Le pH n'influence pas
les capacités de biocide du dioxyde de chlore.
-
Le dioxyde de chlore a
un effet rémanent.
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-
L'utilisation du dioxyde
de chlore implique la formation de chlorite et de chlorate.
-
Le réglage des
installations est difficile, et un dosage en excès peut induire la
formation de sous-produits halogénés.
-
Le dioxyde de chlore se
décompose à la lumière.
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Le dioxyde de chlore
doit être produit sur site
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Lenntech
- ClO2
L'ozone ne forme pas de sous-produit halogénés (THM
et acide haloacétique) lorsqu'il est impliqué dans des réaction d'oxydation
avec les composés organiques naturels (sauf en présence d'ion bromure). Cela
dit, celui-ci abouti à la formation de nombreux sous-produits organiques et
inorganiques :
-
Aldéhydes :
Formaldéhyde, acétaldéhyde, ...
-
Acides : acide
oxalique, acide formique, acide acétique
-
Acide
pyruvique
-
Bromoforme,
ion bromate (en présence d'ion bromure)
-
Peroxyde
d'hydrogène
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Avantages |
Inconvénients |
-
L'ozone
est plus efficace que le chlore, le dioxyde de chlore, et les
chloramines pour inactiver les virus, les Giardia et Cryptosporidium.
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L'ozone
oxyde le fer et le manganèse
-
L'ozone
peut parfois améliorer la clarification de l'eau et la diminution de
la turbidité
-
L'utilisation
de l'ozone agit sur la couleur, le goût et les odeurs
-
En
l'absence de bromure, aucun sous-produit halogéné n'est formé.
-
L'ozone
est très efficace, et ne demande qu'un temps de contact très
court.
-
Au cours
de la décomposition de l'ozone pur, le seul sous-produit est de
l'oxygène dissout.
-
La
pouvoir de biocide n'est pas altéré par la valeur du pH de l'eau à
traiter.
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-
La
présence de bromure, d'aldéhyde, etc. aboutie à la formation de
sous-produits pouvant être halogénés.
-
Le coût
d'investissement est élevé, en comparaison avec les autres
procédés.
-
L'ozone
est hautement corrosif et toxique.
-
Des
filtres biologiques sont nécessaires pour récupérer le carbone
organique et les sous-produits de désinfection biodégradables
-
L'efficacité
de l'ozone décroît rapidement a des valeurs de pH et de température
élevées.
-
L'effet
de l'ozone n'est pas rémanent.
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Lenntech -
Ozone
Contrairement aux
autres désinfectants, le rayonnement UV ne détruit pas les micro-organismes
par réaction chimique. Cela-dit, il y a réaction photochimique avec l'ADN et
l'ARN. D'après les expériences d'Ellis et Well en 1941 et Murov en 1973,
le rayonnement UV peut aboutir à la création d'ozone ou/et de composés
possédant des radicaux oxydants. L'utilisation d'un traitement post-UV avec du
chlore ou des chloramines ne modifie pas de façon significative le taux de
formation de sous-produits de désinfection.
De façon
générale, très peu de sous-produits de désinfection sont générés lors de
l'utilisation du rayonnement UV.
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Avantages |
Inconvénients |
- Très efficace contre
les bactéries et virus à faible dosage (de 5 à 25 mW.s/cm2
pour une efficacité en 2.log et 90 à 140 mW.s/cm2 pour
4.log).
- Production minimale de
sous-produits de désinfection
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- Les eaux fortement
chargées en fer, calcium, phénols, avec une turbidité élevée ne
se prête pas au traitement UV.
- Effet non rémanent.
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Lenntech
- UV
Chloramines
: Sous-produits de désinfection / avantages et inconvénients du procédé
Le pouvoir désinfectant des
chloramines est connu depuis les années 1900. Les chloramines sont formées par
la réaction de l'azote ammoniacal avec le chlore. L'intérêt pour ce moyen de
désinfection s'est affaibli depuis les années 1950. Cela-dit, les
préoccupations actuelles concernant la présence de THM et d'acides
haloacétiques dans l'eau font que l'on s'intéresse de nouveau aux chloramines,
car ils ne produisent que très peu de sous-produits de désinfection. On
distingue les monochloramines, NH2Cl, et dichloramines NHCl2
et les trichloramines, ou le trichlorure d'azote NCl3.
La création de sous-produits de
désinfection avec l'utilisation de chloramines dépend de nombreux facteurs,
notamment du ratio chlore/ammoniaque et du pH. Les produits formés sont des
composés organiques chlorés, cela-dit de façon beaucoup moins importante que
lors de l'utilisation d'une même dose de chlore libre.
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Avantages |
Inconvénients |
- L'utilisation des chloramines génère
moins de sous-produits de désinfection que le chlore libre.
- Les résidus de monochloramines sont
plus stables et ont une période d'action plus longue que le chlore
libre ou le dioxyde de chlore. Cela-dit, la présence en excès d'ammoniaque
peut favoriser la formation de biofilms.
- L'utilisation de chloramines n'est pas
coûteuse.
- La fabrication de chloramines est
simple.
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- Les capacités de désinfection des
chloramines ne sont pas aussi importantes que celles des autres
procédés, comme l'ozone, le chlore et le dioxyde de chlore.
- Les chloramines n'oxydes pas le fer et
le manganèse.
- Les excès d'ammoniaque peuvent
conduire à des problèmes de nitrification
- Les monochloramines sont moins
efficaces à des pH élevés.
- Les chloramines doivent être produits
sur site.
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Permanganate
de potassium : Sous-produits de désinfection / avantages et inconvénients du procédé
La fonction première du
permanganate de potassium (KMnO4) est d'agir sur le goût, les odeurs, la
couleur, la croissance bactériologique dans les stations de traitement et de
favoriser le traitement du fer et du manganèse. Une seconde utilisation du
permanganate de potassium permet de faire de celui-ci un bon moyen de lutte
contre la formation de THM et autres sous-produits, en oxydant les précurseurs.
Bien que le permanganate possède de bons pouvoirs d'oxydants, ce n'est qu'un
désinfectant assez peu efficace.
Il n'existe aucune littérature en
ce qui concerne la formation de sous-produits de désinfection avec le
permanganate de potassium. Un pré-traitement de l'eau au permanganate en
association avec un post-traitement au chlore permette de réduire la formation
de sous-produits de désinfection.
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Avantages |
Inconvénients |
- Le permanganate de potassium oxyde le
fer et le manganèse.
- Il oxyde les composés responsables de
modifications du goût et des odeurs.
- Il est facile à transporter, à
stocker et à appliquer.
- C'est un bon moyen de réduire la
formation de THM et autres sous-produits de désinfection.
- Son utilisation n'a que peu de
conséquences sur les traitements postérieurs.
- Le permanganate est efficace contre
certain virus.
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- L'usage du permanganate de potassium nécessite
un temps de contact relativement long.
- Le permanganate de potassium à
tendance à donner une coloration rose à l'eau.
- C'est un produit toxique irritant pour
la peau et les muqueuses.
- Certain dangers existent lors de la
préparation des solutions.
- Les surdosage ont des conséquences
sur la santé humaine (jaunisse, pression artérielle)
|
Comme l'illustre ce document, le
choix d'une méthode de désinfection de l'eau est difficile, car dépendant de
nombreux paramètres souvent complexes à analyser. Lenntech peut vous aider à
déterminer un système de désinfection efficace, en fonction de critères
précis, et optimisant le choix des procédés à mettre en oeuvre. Contactez-nous
pour tout renseignement !
Source : EPA
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