Comment le brassage actif améliore la qualité de l'eau et réduit les coûts liés aux produits chimiques

Introduction

Les organismes de santé du monde entier reconnaissent l’importance de la chloration de l’eau potable pour la santé publique. Aux États-Unis, avant la généralisation de la désinfection au chlore au début des années 1900, le choléra, la fièvre typhoïde, la dysenterie et l’hépatite A faisaient des milliers de victimes chaque année. En plus d’éliminer les bactéries, les virus et les parasites, le chlore atténue les goûts et les odeurs désagréables de l’eau. Il élimine les bactéries visqueuses, les moisissures et les algues qui se développent sur les parois des canalisations et des réservoirs d’eau. Le chlore est si essentiel au maintien d’un approvisionnement en eau potable salubre que l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA) exige que l’eau potable traitée contienne un niveau détectable de chlore – une teneur résiduelle en chlore – afin d’assurer une protection contre les germes jusqu’au robinet du consommateur. La perte de chlore résiduel rend les réseaux de distribution vulnérables à la contamination microbienne. Les services des eaux comprennent l’importance de surveiller les niveaux de chlore résiduel dans leurs réseaux de distribution et de stockage. Cependant, il n’est pas toujours évident de comprendre ce que ces données de surveillance révèlent. Dans cet article, nous examinons ce que vos données de surveillance du chlore résiduel cherchent à vous indiquer – et nous fournissons de brèves explications sur le sujet.

Chlore résiduel et qualité de l'eau

En règle générale, l'eau potable doit être traitée avant d'être désinfectée. La coagulation, la filtration et la clarification sont des traitements courants. La désinfection intervient après le traitement, dans le réservoir d’eau clarifiée. Le chlore étant facile à doser, à contrôler et à utiliser, il constitue l’un des désinfectants les plus répandus. Il est relativement peu coûteux et très efficace pour inactiver les micro-organismes pathogènes. Très réactif, le chlore, une fois ajouté à l’eau, entre immédiatement en réaction avec les contaminants encore présents après le traitement. Ces réactions sont prévisibles :

1.) Le chlore commence par oxyder toute matière organique présente dans l'eau après le traitement. Ce processus est appelé demande en chlore de l'eau.
2.) Le chlore se combine ensuite avec les composés azotés éventuels. Ce processus s'appelle chlore combiné et ne peut pas être désinfecté.
3.) Il ne reste plus que chlore libre, ce qui élimine tous les contaminants microbiens encore présents dans l'eau.

Après les réactions avec les matières organiques, la fixation de l'azote et la désinfection, le chlore qui reste est résidu de chlore.

Résidus de chlore dans les réseaux de distribution

Après la désinfection, l'eau pénètre dans le réseau de distribution avec un résidu de chlore. Le devenir de ces résidus de chlore dans le réseau dépend de la qualité de l'eau à l'entrée, des interactions au sein du réseau de distribution et du fonctionnement de celui-ci.

Qualité de l'eau à l'entrée

Charges organiques élevées

Le chlore réagit rapidement avec toute matière organique présente dans l'eau d'alimentation, épuisant ainsi les résidus. Les sédiments organiques entraînés dans l'eau provenant des canalisations et des réservoirs peuvent augmenter la demande en chlore de l'eau.

Stratification, température et âge de l'eau

Par temps chaud, l'eau contenue dans des réservoirs hors sol non mélangés se stratifie souvent. L'eau chaude s'accumule en haut du réservoir, tandis que l'eau fraîche et froide qui y entre reste au fond. L'eau prélevée au fond n'affecte pas la couche supérieure, qui se réchauffe et vieillit avec le temps. Les températures plus élevées accélèrent également la dégradation du chlore.

Interactions entre les réseaux de distribution

Réservoirs et tuyaux métalliques

Dans les réservoirs et les canalisations métalliques, le chlore réagit avec le fer réduit pour former des oxydes métalliques. Ces réactions éliminent le chlore du système et entraînent la formation de dépôts dans les canalisations, ce qui entrave l'écoulement.

Biofilms et sédiments

Difficiles à éliminer, les biofilms présents sur les parois des canalisations et des réservoirs réduisent la concentration en chlore résiduel. Les sédiments présents dans les réservoirs sont généralement d'origine organique, ce qui réduit encore davantage cette concentration.

Fonctionnement du système

Réservoirs multifonctions, flottants et isolés

Les réservoirs d'eau des réseaux de distribution sont souvent conçus pour répondre aux pics de demande, régulariser la pression et constituer des réserves destinées à la lutte contre les incendies et à d'autres situations d'urgence. Si les réservoirs sont maintenus pleins mais sous-utilisés, l'eau stockée vieillit et sa qualité se détériore. La concentration en chlore résiduel diminue à mesure que celui-ci se dégrade au fil du temps.

Dispositions des entrées et sorties

Dans de nombreux réservoirs d'eau municipaux, la même canalisation sert à la fois au remplissage et à la vidange du réservoir. Cela entraîne un « court-circuit » dans les réservoirs sans mélange, car l'eau entrante, plus froide, reste au fond et est évacuée en premier.

Maintien des concentrations résiduelles de chlore

Optimiser le traitement en amont

La consommation de chlore peut être réduite en améliorant l'élimination des matières organiques en amont. Les traitements mis en œuvre dépendent de la nature des matières organiques présentes dans l'eau et comprennent :

• optimisation de la coagulation
• ajout de l'adsorption du carbone
• traitement biologique

Entretien des réservoirs

Entretien et nettoyage

Un entretien et un nettoyage réguliers des réservoirs, ainsi que le rinçage des canalisations, permettent de réduire la demande en chlore au sein d'un réseau. L'AWWA a élaboré une norme relative aux réservoirs d'eau en acier*. Cette norme recommande que, au moins tous les trois ans, les réservoirs soient vidangés, lavés et inspectés par des professionnels. Les inspections doivent permettre d'évaluer les problèmes sanitaires évidents, tels que la formation de biofilms et l'accumulation de sédiments.

Réduction de la formation de biofilm dans les cuves bien mélangées

Les biofilms augmentent la demande en chlore dans un système et se développent lorsque les concentrations résiduelles de chlore baissent. Ils ont tendance à se former dans la partie supérieure des réservoirs, là où le niveau d'eau monte et descend au cours des opérations quotidiennes. Comme nous l'avons vu, l'eau située dans la partie supérieure des réservoirs non brassés est généralement plus ancienne et plus chaude, et présente de faibles concentrations résiduelles de chlore. Une circulation accrue, qu'elle soit passive (par circulation naturelle et pompage) ou active (à l'aide de mélangeurs), permet au chlore d'atteindre les biofilms et de les éliminer.

Fonctionnement du réservoir

Réduire l'âge de l'eau

Les exploitants réduisent l’âge de l’eau en favorisant un renouvellement rapide et en modifiant les niveaux d’eau dans les réservoirs. Certains services publics doivent pomper de l’eau dans et hors des réservoirs qui « flottent » sur le réseau afin de maintenir des concentrations résiduelles adéquates. Pour accroître le mélange passif, les réservoirs peuvent être conçus ou modernisés avec une entrée et une sortie distinctes. L'entrée est placée plus haut dans le réservoir afin de favoriser le mélange de l'eau d'alimentation, plus fraîche et plus froide, avec l'eau plus ancienne et plus chaude contenue dans le réservoir. Certains systèmes de mélange passif utilisent un réseau complexe de tuyaux et de buses pour injecter l'eau d'appoint dans l'ensemble du réservoir.

Dosage du chlore

Certains réseaux de distribution nécessitaient un dosage supplémentaire de chlore à certains points. Le réseau peut être étendu, ou les réservoirs peuvent être isolés. Dans ces cas-là, il faut ajouter davantage de chlore pour maintenir les concentrations résiduelles.

Maintien des résidus de chlore grâce à un brassage actif

Le brassage actif dans les réservoirs d'eau contribue à maintenir les résidus de chlore en empêchant la stratification et en éliminant les « courts-circuits » qui entraînent un vieillissement important de l'eau. Le brassage actif assure un mélange homogène de l'eau, ce qui garantit des taux de chlore résiduel constants dans l'ensemble du réservoir. Dans les situations nécessitant un dosage supplémentaire de chlore dans les réservoirs, un mélangeur actif permet un mélange complet des produits chimiques ajoutés. Kasco propose une solution économique, homologuée NSF-61, pour répondre à vos besoins en matière de brassage des réservoirs. Une conception de qualité supérieure, une efficacité exceptionnelle et une facilité d'installation en font Mélangeur de cuve CertiSafe™ de Kasco l'eau potable figure en tête de liste.

Conclusion

La chloration des réseaux d'approvisionnement en eau constitue l'une des plus grandes avancées en matière de santé publique. Cependant, la chloration des réseaux d'approvisionnement en eau n'est pas une opération que l'on peut mettre en place une fois pour toutes. La surveillance des résidus de chlore tout au long du réseau de distribution permet de mieux comprendre la dynamique du système. Un système de brassage actif installé dans votre réservoir d'eau contribue à maintenir un résidu de chlore homogène dans l'ensemble du réservoir. Le maintien de résidus de chlore adéquats empêche la formation de biofilms et réduit la contamination organique. Cela permet, en retour, de réduire la demande en chlore de l'eau. Les meilleurs systèmes de brassage actif pour les réservoirs d'eau potable sont conçus pour garantir efficacité, sécurité et durabilité. Pour résoudre les problèmes liés à vos réservoirs d'eau, découvrez-en davantage sur Mélangeur de cuve CertiSafe™ de Kasco.