Comparaison de traitements utilisés pour limiter la corosivité des eaux douces dans les réseaux de distribution d'eau potable

Comparison of treatments used to reduce the corrosivity of soft waters in drinking water distribution systems

¹ ANJOU RECHERCHE, Chemin de la Digue, 78603 Maisons-Laffitte
² CRECEP, 144-156 avenue Paul Vaillant Couturier, 75014 Paris

Résumé

Les eaux douces agressives ont tendance à réduire la durée de vie des canalisations des réseaux de distribution d'eau potable et la corrosion engendrée est susceptible d'altérer la qualité de l'eau. Par ailleurs, la réglementation française (décret 2001-1220 du 20/12/2001) recommande que les eaux distribuées ne soient pas agressives. Pour lutter contre l'agressivité de ces eaux faiblement minéralisées, deux types de traitement peuvent être proposés : (1) l'addition d'inhibiteurs de corrosion à base de phosphates et (2) la reminéralisation. Ces deux pratiques se révèlent techniquement équivalentes à court terme pour résoudre notamment les problèmes d'eaux rouges dans les réseaux d'eau potable. Néanmoins, leur impact à long terme sur le comportement des conduites n'a jamais été étudié et nécessite de constituer des références scientifiques et techniques. C'est dans cette optique qu'une étude sur un réseau pilote a été lancée par l'un des centres recherche de Véolia Environnement afin d'observer pendant un an l'impact de quatre eaux de qualité différente : (1) une eau agressive, (2) une eau agressive reminéralisée, une eau agressive traitée avec (3) des orthophosphates et (4) des polyphosphates sur cinq types de canalisations métalliques les plus fréquemment rencontrés dans les réseaux de distribution d'eau potable publiques ou privés (acier, fonte usagée, fonte usagée raclée, fonte revêtue ciment et cuivre). L'efficacité de ces traitements a été évaluée à l'aide d'un suivi analytique comprenant notamment le suivi des ions métalliques indicateurs de la corrosion des canalisations étudiées. Les résultats tendent à montrer que la reminéralisation est le traitement le plus efficace pour réduire l'agressivité et la corrosivité des eaux faiblement minéralisées avec un respect constant des critères de potabilité et une garantie de la pérennité des canalisations dans les réseaux de distribution.

Abstract

The maintenance of drinking water quality up to the consumer's tap represents one of the main concerns of the network operator and health authorities. It requires a good knowledge of factors which influence the degradation of water quality such as internal corrosion of drinking water distribution systems.

In drinking water distribution systems, the interactions between supplied water and pipes internal walls are important. They depend on the nature of pipe materials and on the pipe and the physicochemical characteristics of water. Soft waters or low alkalinity waters, for example, tend to reduce the pipes life time in distribution system or household plumbing systems due to their aggressiveness. Corrosion of the pipes has a high economic incidence for water utilities: it might lead to degradations of the distribution system such as water leakage and loss of hydraulic capacity. Corrective actions might be rehabilitation or renewing of corroded pipes. Moreover, corrosion also induces water quality problems at the consumer's tap (red water phenomena, taste and odour, lead solubility, etc).

In order to reduce the corrosivity of soft waters, two types of treatment are commonly used: (1) the addition of phosphate based corrosion inhibitors and (2) the re-mineralization treatment which is a process correcting the mineral composition of the water.

A 24-months pilot study was initiated by the research centre of Veolia Environnement to compare the performances of three treatments (addition of polyphosphate, orthophosphate and re-mineralization) on the corrosion of four types of materials commonly used in public distribution systems (iron, scrapped and non-scrapped old unlined cast iron and cement-lined ductile iron) and one type used in household plumbing systems (copper). The comparison was carried out on the water quality data collected from the different pipe-loop systems. The impact of water treatments was evaluated by means of water analysis (pH, metal leaching, etc).

The analytical survey performed on different materials representatives of those used in drinking water distribution systems shows the positive impact of the remineralisation regarding the iron release and pipes degradation. Compared to remineralisation, the action of phosphate inhibitors was rarely significant for controlling iron release. Overall, these inhibitors tend to increase iron concentration. The results of water quality monitoring from the copper pipes indicated that all of the treatments worked very favourably with copper. Average copper levels in the three treated water loops were 50% lower than the untreated loop.