Désinfection_chloration

FORMATION CONTINUE Ouagadougou Le 17 Juin

THME_____________________________________________________

LA DESINFECTION DES EAUX

PUBLIC ______________________________________________________

Par Koanda Mahamady (koandamjc@yahoofr)

S1/MODULE 2

Procds de dsinfection de leau

MODULE 2 SOMMAIRE

INTRODUCTION La dsinfection est l'tape finale dans la chane de traitement de leau destine la consommationElle met en jeu l'action d'un dsinfectant capable dliminer des germes pathognes (bactries, virus et parasites)

Les objectifs poursuivis sont : garantir au consommateur une eau saine (au point de vue microbiologique) protger dune manire les ouvrages dadduction contre une nouvelle contamination

INTRODUCTION Les produits de traitement possdent proprits :

oxydantes : oxydation de composs organiques et inorganiques avec parfois la formation de sous-produits toxiques des degrs divers.

dsinfectantes : pouvoir bactricide et/ou virucide par inactivation du mtabolisme et destruction de la protine membranaire

Le tableau 1 prsente les diffrents procds de dsinfections usuels, leur avantage et inconvnients

Tableau 1. Procds de dsinfection usuels

2.1.1 PRINCIPES UNIVERSELS Lorsqu'on applique une certaine dose d'un dsinfectant quel qu'il soit, la disparition des germes suit toujours une loi, appele loi de dcroissanceJusqu' prsent, le modle connu est celui de CHICK (1908)

Cette loi quantifie une relation empirique entre le nombre germes survivants et la concentration du dsinfectant applique pendant un temps donn.

L'quation s'tablit comme suit :

2.1.1 Principes universels (suite)

Le rsultat d'une dsinfection est le mme pour les couples concentration-temps de contact de l'ordre (3mg/l;5mn) et (5mg/l;3mn) pour un Ct=15mg/l/mn

Si n=1 t et C ont mme importanceSi n>1 t est + important que C et vice versa

Conclusion: une dsinfection doit donc respecter la valeur Ct prconis pour chaque type de germe. Si t n'est pas suffisant, la simple augmentation de C ne suffit pas. En pratique n est souvent nglig. Un dsinfectant est d'autant plus efficace que son Ct est faible.

2.1.2 PROCEDES DE DSINFECTIONOn distingue:

Les procds chimiques qui utilisent les proprits oxydantes des dsinfectants tels que le chlore, l'ozone

Les procds physiques : Rayonnements ultraviolet : action dsinfectantes naturelles des rayonnements solaires

Adsorption sur charbon actif : limination de microorganismes, mais surtout limination dodeurs et gots en cas de surchloration par exemple

2.1.3 CHLORATION

Nous traiterons des mthodes de dsinfection au chlore dans le prsent document

Le chlore peut tre utilis sous forme de :chlore gazeux (Cl2) o la part active est 99%

d'hypochlorite de sodium ou eau de Javel (NaClO),avec 15% de chlore actif

d'hypochlorite de calcium Ca(ClO)2 qui contient 70% de chlore actif

2.1.3.1 Quelques proprits du chlore

Le chlore atomique (Cl)- 7 lectrons priphriques- forte tendance capter un e- supplmentaire comme tous les halognes pour saturer sa couche externe et acqurir une structure stable sous forme Cl-- Le chlore est un oxydant- Potentiel normal de rduction E0Cl2/Cl- = +1,36 V - Il est class parmi les oxydants nergiques- Etat lmentaire naturel il est sous forme gazdiatomique (Cl02)

2.1.3.1 Quelques proprits du chlore

Autres tats doxydation+1 (dans acide hypochloreux, HClO et hypochlorites ClO-)+III (dans acide chloreux HClO2 et chlorites ClO2-)+V (dans acide chlorique HClO3 et chlorates ClO3-)+VII (dans acide perchlorique HClO4 et perchlorates ClO4-

Dans bioxyde de chlore ClO2 = +IVToutes ces formes de chlore lexception de Cl- ont tendance capter un e- = formes oxydantes qui a un pouvoir bactricide dans la dsinfection de leau

2.1.3.2 Pouvoir dsinfectant du chlore L'efficacit d'un oxydant est gnralement dtermin par la relation temps-dose pour inactiver 99% d'une souche de rfrence.

La rfrence des bactries est donne par Escherichia coli, celle des virus par Poliovirus et celle des protozoaires parasites par les kystes de Giardia et des helminthes par les ufs d'Ascaris.

2.1.3.3 Mcanismes d'action du chlore dans l'eau Le chlore est gaz diatomique jaune verdtre l'tat naturel,plus dense que l'air, d'odeur suffocante et dont la molcule (Cl2), stable jusqu' 1000C et attaque la plupart des mtaux. Son introduction dans l'eau conduit une dismutation selon la raction :

avec la formation d'acide hypochloreux (HClO-),K =f(pH) variant de 1,5 4,5 10-4. Pour un pH>3 et des concentrations

2.1.3.3 Mcanismes d'action du chlore dans l'eau (suite) HClO- est un acide faible qui se dissocie selon la raction

avec la formation d'hypochlorite (ClO-),K =f(pH) variant de 1,6 3,7 10-8. Pour un pH>3 et des concentrations

2.1.3.4 Rpartition des diffrentes formes de chlore dans l'eau Les 2 formes (HClO, ClO-) cohabitent dans l'eau suivant les valeurs de pH Ainsi, les proportions de (Cl2, HClO, ClO-) dpendent du pH, donc de la temprature Cl2 nexiste en solution que lorsque le pH < 3 ou 4 HClO est dissoci en dessous de pH 6 HClO et ClO- sont tous 2 prsents en solution lorsq pH>6 Mais lorsque ClO- augmente,la conc en acide diminue et le pH atteint 8,5 Au-del de pH 10, la solution ne contient plus que ClO- Alors 90% de la solution est sous forme (HClO, ClO-)

2.1.3.4 Rpartition des diffrentes formes de chlore dans l'eau (suite) On peut rsumer par le tableau ci-dessous%ClO-=(100-%HClO)

2.1.3.4 Rpartition des diffrentes formes de chlore dans l'eau (suite)

2.1.3.5 Importance du pH Le pH de leau traiter a une importance capitale dans pour maintenir une concentration suffisante en HClO HClO est bcp + efficace en terme de dsinfection que ClO- (500 fois)

Attention! pH

2.1.4 DIFFRENTES FORMES DE CHLORE MESURES Chlore rsiduel libre : reprsente la somme des espces (Cl2+HClO+ClO-), exprimes en mg/L. Ces formes ragissent trs rapidement avec des rducteurs comme Fe+, Mn+ et les formes de Cl2 actif qui ne ragissent que lentement = cas des chloramines (composs forms lorsque le chlore se combine l'azote).

Chlore combin: chloramines minrales et organiques

Chlore rsiduel total : chlore libre + chloramines

Chlore actif (chlore disponible): concentration en HClO dissous dans l'eau qui est la plus ractive.

2.1.5 DEGR CHLOROMTRIQUE Le degr chloromtrique est utilis pour donner la concentration en chlore de l'eau de javel

1 degr chloromtrique (1 chl), correspond la concentration d'une solution qui dgage 1 litre de chlore par action de l'HCl

1chl. correspond 3,17 g/L de chlore (en tant que gaz diatomique (Cl2), le chlore occupe comme tous les gaz, un volume de 22,4 L dans les conditions atm normales, soit 71g/22,4).

Une solution molaire de hypochlorite de sodium vaut 22,4chl

2.1.6 CONTROLE DE LA CHLORATION Par simple mesure du chlore rsiduel),

Analyse microbiologique

2.1.6 Action du chlore sur les composs organiques (suite)Ractions d'addition sur les liaisons insatures:par exemple les acides gras insaturs sont transforms en drivs chlors saturs Ractions de substitutionsCe type de raction conduit la formation de composs organochlors et de chloramines.En effet, les substances humiques de l'eau possdent des fonctions mthyl-ctone (CH3-CO-R) qui ragissent fortement en prsence de chloreLa substitution conduit un driv triahalogn de formule type R-CO-CCl3 qui se coupe en haloforme (chloroforme, bromoforme) et de sel de l'acide R-COOH.

2.1.6 Action du chlore sur les composs organiques (suite)Ractions de substitutions (suite)

Ce type de raction conduit la formation de composs organochlors et de chloramines.

En effet, les substances humiques de l'eau possdent des fonctions mthyl-ctone (CH3-CO-R) qui ragissent fortement en prsence de chlore

La substitution conduit un driv triahalogn de formule type R-CO-CCl3 qui se coupe en haloforme (chloroforme, bromoforme) et de sel de l'acide R-COOH.

2.1.7 PRINCIPAUX SOUS PRODUITS DE L'OXYDATION DE LA MO PAR LE CHLORE -RISQUES SANITAIRESTHM (trihalomthanes) : proviennent de l'oxydation des composs aromatiques simples, d'amines ou ctones, supposs cancrignes. Les THM identifis au cours de la chloration sont essentiellement :chloroforme (CHCl3), dichlorobromomtane (CHBrCl2), chlorodibromomtane (CHBr2Cl), bromoforme (CHBr3)Chlorophnols: composs forms par substitution=composs au seuil de got trs bas, pouvant certaines eaux imbuvablesDCA, TCA (acide dichloroactique, CHCl2COOH, acide trichloroactique, CCl3COOH)=produits de substitution forms partir des acides humiques.

2.1.8 ACTION DU CHLORE SUR LES COMPOSS INORGANIQUESFer et Manganse : l'limination du fer induit une baisse du pH (0.63 mg/1mg fer). Si le fer est sous forme organique, la raction peut tre inhibe.

Le chlore est trs peu utilis pour l'limination du Mn dans l'eau potable car:La raction dpend du pH et est trs lente (24h)Il y a comptition avec d'autres lments (fer,ammoniac, MO, sulfures,) 1,29/1mg de Mn

2.1.8 Action du chlore sur les composs inorganiques (suite)Nitrites : raction instantane. Il faut 5,07 mg de Cl2 par mg N-NO2-

Sulfures: raction instantane et conduit la prcipitation du soufre ou la formation d'acide sulfurique pH

2.1.8 Action du chlore sur les composs inorganiques (suite)Cyanures : le chlore peut liminer les cyanures, soit sous forme de cyanate, soit sous forme de d'azote

Azote ammoniacal: raction immdiate, aboutit la formation de chloramines (chlore combin).La formation de chloramines est lie :rapport Cl2/Nquatit de chloreTempraturepHTemps de contact

2.1.8 Action du chlore sur les composs inorganiques (suite)Principales ractionsmonochloramines:

dichloramines:

trichloramines:

Des 3 formes de chloramines, les mono sont plus stables et sont obtenus pH>7. Pour un rapport Cl2/N

2.1.9 DEMANDE EN CHLORE D'UNE EAU- COURBE DU BREAK POINTL'volution de la concentration de chlore rsiduel total mesure en fonction de la quantit de chlore introduit est mesur en suivant une courbe de demande en chloreCette courbe permet en outre de suivre l'volution du chlore libre selon la qualit de l'eau traiter c--d son contenu en diffrents lments oxydables.

La mesure se fait en prenant une 10 de flacons de 100 ml d'eau traiter, dans lesquels on introduit des doses croissantes de chlore. Les flacons sont ensuite stocks l'obscurit (temprature constante, 25C) pendant 2h. Le rsiduel libre est ensuite analys

2.1.9 Demande en chlore d'une eau: courbe du break point (suite)

Documents

Désinfection_chloration