Etude physico-chimique et bio-géochimique du colmatage de puits captants par des manganobactéries du genre leptothrix. Conception d'un procédé de décolmatage et de maintenance des ouvrages

The physico-chemical and bio-geochemical study of the clogging of collector wells by manganobacteria of the leptothrix genus. A process for unclogging and maintaining the collector works

Laboratoire de Chimie bio-inorganique et d'Hydrologie-Environnement. Faculté de Pharmacie - Université de Tours - 31, avenue Monge - F 37200 Tours

Résumé

L'alimentation en eau de villes en bordure de Loire (France) s'effectue le plus souvent par pompage dans la nappe alluviale du fleuve par l'intermédiaire de puits captants établis dans des îles fluviales.

Ce mode d'alimentation est affecté par le colmatage des crépines et des drains des ouvrages de captage par des processus chimiobactériens ayant pour origine le développement de colonies de manganobactéries du genre Leptothrix et/ou Sphaerotilus. Depuis ces dernières décennies, la modification du climat ligérien, la réalisation de barrages sur la Loire, et la sollicitation sans cesse croissante des ouvrages captants du fait de l'urbanisation ont intensifié ces processus avec, pour conséquence, une baisse importante de productivité des champs captants conduisant à des situations critiques.

Nos recherches ont porté en premier lieu sur la physico-chimie et l'hydrochimie de l'aquifère dans les conditions d'exploitation, ce qui a permis de mettre en évidence notamment l'influence des conditions de pompage sur les équilibres redox.

En second lieu, l'étude de la géomicrobiologie de l'aquifère nous a permis, d'une part, d'identifier Leptothrix discophora comme responsable des colmatages et, d'autre part, d'élaborer en laboratoire un procédé de décolmatage et de maintenance des puits fondé sur des injections de gaz chlorhydrique, de vapeur d'eau sous pression (120°C) et de dioxyde de soufre au niveau des zones colmatées.

La faisabilité de ce procédé sulfitochlorhydrique a été ensuite démontrée sur une maquette de laboratoire avant de l'appliquer sur le terrain.

Abstract

Water supplies for the towns along the Loire river (France) are mainly provided by pumping into the river's alluvial aquifer by means of collector wells located on the river islands.

This method of supply is affected by chemiobacterial processes clogging barriers and drain pipes in the collector works. This is caused by the growing of colonies of manganobacteria of the Leptothrix and/or Sphaerotilus type. Over the past few decades, the changing climate in the Loire aera, the building of dams along the Loire, and the ever-increasing demands made upon these collector constructions have caused a sharp decrease in the productivity of the collector fields, leading to critical situations.

Our research first covered the physico-chemical and hydrochemical aspects of the water course from an operational point of view, which in turn highlighted the influence of the pumping conditions on the redox balances.

Secondly, a geomicrobiological study of the water course determined, on the one hand, that Leptothrix discophora were responsible for the clogging and, on the other hand, enabled us to design in the laboratory a process for declogging and maintaining the wells based on injections of chlorhydric gas, pressurized water vapour (120°C) and sulphur dioxide in the clogged aeras.

The feasability of this sulphitochlorydric process was then demonstrated on a laboratory model before to be used on the field.