Evolution de la demande en chlore lors du traitement de finition des eaux potables : cas des usines de Choisy le Roi (France) et Sainte Rose de Laval (Québec)

Chlorine demand evolution in water treatment plant: cases of Choisy le Roi (France) and Sainte Rose (Laval, Québec)

¹ Ecole Polytechnique de Montréal - Québec
² Laboratoire Chimie de l'Eau et des Nuisances - UA CNRS 1468 Ecole Supérieure d'Ingénieurs de Poitiers, Université de Poitiers - France
³ Compagnie Générale des Eaux - France
⁴ Ville de Laval (Québec, Canada)
⁵ 40, Av. du Recteur Pineau - 86022 POITIERS CEDEX, France

Résumé

Une eau de distribution doit être exempte de germes pathogènes, ce qui implique, dans la plupart des cas, l'utilisation d'un désinfectant. Le chlore est utilisé tant pour désinfecter les eaux à l'intérieur de l'usine de traitement que pour prévenir les reviviscences dans les réseaux de distribution. Les étapes de traitement permettent d'éliminer une certaine fraction des substances qui réagissent avec le chlore. Il est donc possible, suite à un traitement plus efficace, d'utiliser moins de chlore et d'obtenir une meilleure désinfection à l'usine et une concentration de chlore résiduel plus stable dans le réseau de distribution. L'utilisation de moins de chlore permet en plus, de former moins de sous-produits organo-halogénés et de faire des économies.

Afin de mieux définir la notion de demande en chlore, nous présentons les résultats obtenus à partir de solutions de quelques composés organiques (acides aminés libres, peptides, protéines, acide fulvique). Nous étudions ensuite la demande en chlore d'eaux de surface en cours de traitement, prélevées sur les usines Sainte Rose et de Choisy le Roi. La demande en chlore s'exerce d'autant plus rapidement que le milieu est simple ; moins de 4 heures pour les acides aminés libres, 48 heures pour les peptides, près de 250 heures pour les protéines et les acides fulviques. Les traitements tels que la filtration rapide sur sable ou sur sable et anthracite, l'ozonation, la filtration sur CAG n 'ont pas toujours le même effet sur la demande en chlore suivant l'usine de traitement. Cet effet est aussi différent d'une saison à l'autre. Toutefois il est à noter que l'ozonation suivie d'une filtration CAG, permet dans tous les cas, de réduire la demande en chlore de façon importante.

Les suivis comparés de l'évolution des demandes en chlore dans le réseau et dans un flacon ainsi que la mesure des bactéries hétérotrophes aérobies anaérobies (BHA) dans le réseau, nous a permis de montrer l'effet du réseau, dans le cas de l'eau produite dans une autre usine québécoise. Cet effet se fait sentir après environ 16 heures de contact, le chlore résiduel dans le flacon est à peu près stable, alors que dans le réseau il chute rapidement. On observe en parallèle une augmentation rapide des BHA.

Abstract

Drinking water must be free of pathogenic germs. This require the use of disinfectant, chlorine in most of the cases, which is used to kill microorganisms in water treatment plan and to control regrowth problems in distribution system. A fraction of molecules able to react with chlorine are eliminated in the different steps of the treatment. So it is possible, with an improved treatment, to use less chlorine and obtain better results. This permit lower chlorine cost and lower concentration of disinfection by products in drinking water.

We present chlorine demand caused by pure organic solutions (amino acids, peptides, and fulvic acids) and by complex solutions (natural water from Sainte Rose and Choisy le Roi treatment plans). Results indicate that chlorine react more rapidly with simple molecules (low molecular weight). The reaction is almost finish in less than 4h for amino acids, less than 48h for peptids and nearly 250h for fulvic acids and natural waters.

Rapid filtration, ozonation and GAC filtration (biological) do not always have the same effect on chlorine demand. These effects are function of raw water characteristics. As an exemple, ozonation have different effect on Sainte Rose and on Choisy le Roi water. We observe differences in the same plan, from one season to the other. This might be explained by differences in the organic and mineral matrix of water. Howerver it should be noted that ozonation followed by GAC filtration ( biological) always in an important reduction of chlorine demand.

In order to evaluate the effect of the distribution system, we measure the evolution of chlorine residual in the pipes and in a clean flask. We also measure bacteria count (HPC). After approximotively 16h of contact, we observed a clear effect of the pipes. The chlorine residual drop rapidly in the network while it stays relatively constant in the flask. As soon as the chlorine residual drop near zero in the pipe, the HPC count increase shaply.