Les traiteurs d’eaux utilisant la chloration comme processus de désinfection, se trouvent depuis quelques années face à de nouvelles contraintes. L’arrivée prochaine de normes, au niveau européen, concernant les dérivés du chlore, place le sujet de la désinfection des eaux au premier rang des réflexions à mener dans les années à venir (CROCQ A. et al, 1998). La réactivité du chlore avec les composés de l’eau a progressé et permis d’évaluer non seulement les avantages de la chloration mais aussi les effets négatifs.
1. Le chlore et la réglementation
La seule norme fixée pour le
chlore concerne les eaux de piscine car il y a un risque sanitaire
évident à court terme. Il n’existe donc pas de norme
spécifique pour ce paramètre dans le cas des eaux
potables. Néanmoins depuis 1974, l’évolution des connaissances
scientifiques a permis de mettre en évidence des sous-produits
du chlore dangereux pour la santé : on les appelle TTHM ou
total trihalométhanes, étant la somme du chloroforme,
du bromoforme, du bromodichlorométhane et du di-bromochlorométhane.
Les producteurs d’eau français essayent de former le moins
possible de ces haloformes bien qu’il n’existe pas encore de texte
réglementaire spécifique. Toutefois il est actuellement
envisagé en France de proposer les recommandations de l’OMS
(Office Mondial de la Santé) qui préconise 30 microgrammes/litre
( LAMBERT M., 1987).
2. Utilisation du chlore
Il est généralement utilisé :
- en début de traitement : pour oxyder les matières en suspension dans l'eau brute (particules organiques ou minérales de très faible dimension) et détruire les algues et les bactéries.
- en fin de traitement : on parle de
stérilisation finale, afin de garantir l’absence de germes
et de mettre hors de risque de contamination un point d’eau ou un
système de distribution ayant subi une pollution.
3. Chimie du chlore et pouvoir désinfectant
C’est le réactif le plus utilisé pour assurer la désinfection des eaux. le chlore n’est pas utilisé directement sous forme gazeuse. Il est tout d’abord dissous dans l’eau.
Injecté dans l’eau, le chlore va s’hydrolyser en donnant naissance à de l’acide hypochloreux :
H2O + Cl2 --> HClO + HCl
L'acide hypochloreux est un acide faible dont la dissociation se fait selon la réaction secondaire :
HClO + H2O --> ClO- + H3O+
La dissociation est fonction du pH :
|
- à
pH < 2 Le chlore est sous forme moléculaire
Cl2
dissoute
|
Terminologie :
Le chlore actif représente la forme active, efficace vis à vis des bactéries, virus et algues. il est composé des formes HClO (acide hypochloreux) et Cl2 (chlore moléculaire dissous), cette dernière étant quantitativement négligeable pour des pH supérieurs à 3.
Le chlore potentiel est la forme ClO- ou ion hypochlorite susceptible de redevenir actif en libérant du chlore actif (acide hypochloreux) en fonction du pH.
Le chlore libre est constitué par la somme chlore actif + chlore potentiel.
Le chlore combiné représente essentiellement les chloramines (NH2Cl, NHCl2, NCl3), mais aussi les organochlorés (association de chlore avec la matière organique).
Le chlore total est l'ensemble du chlore libre et du chlore combiné.
3.1 L’effet bactéricide
Le chlore agirait sur les bactéries par empoisonnement enzymatique de leurs centres vitaux selon un processus relativement lent du fait des délais nécessaires à sa diffusion dans le cytoplasme (RODIER J., 1984). L’effet bactéricide est maximal lorsque le chlore est sous forme HClO. Néanmoins la gamme de travail se situe entre 5 et 9, les formes présentes sont l’acide hypochloreux (HClO) et l’ion hypochlorite. Une étude sur le pouvoir désinfectant de l’une et l’autre a été réalisée par Clarke, Berg, Kabler et Chang et elle a montré que le HClO est 100 fois plus désinfectant que le ClO-.
Ex : avec 0.01 mg/l de HClO,
il est possible de détruire 99 % d’une population d’E. Coli
au bout de 10mn.
Pour une même population, il faut 1
mg/l d’ion ClO-
pour en détruire 99 %.
3.2 Action sur la matière organique
Le chlore agit également sur les matières organiques de l’eau et sur l’ammonium. C’est le réactif de choix pour l’élimination de l’azote ammoniacal ;
Les réactions du chlore avec les composés contenant de l’ammoniac NH3 sont les suivantes :
HOCl + NH3 --> NH2Cl + H2O (monochloramines)
NH2Cl + HOCl --> NHCl2 + H2O (dichloramines)
NHCl2 + HOCl --> NCl3 + H2O (trichloramines)
Les chloramines sont toxiques et irritantes (yeux), elles sont à l'origine de
l'odeur chlorée typique des piscines fermées.
Il faut limiter les apports d'ammoniac dans les piscines (sueur,
urine, produits cosmétiques) : douche (savonnée) avant
d'entrer dans l'eau, toilettes à disposition (des enfants)
avant d'entrer dans le bain, les bonnets de bain évitent
les contacts des cosmétiques avec l'eau.
La déchloramination
fait appel à des procédés coûteux, mais
indispensables dans les piscines publiques couvertes. Les trichloramines
peuvent s'éliminer par simple aération, facilitée
dans les piscines à débordement.
La formation
de chloramines est favorisée par une chloration insuffisante
(au dessous du beak point).
Pour des taux de chloration suffisamment élevés, la réaction globale qui conduit à la dégradation totale de l’azote est la suivante :
2 NH3 + 3 HOCl --> N2 + 3 HCl + 3 H2O
Dans le cas des eaux de distribution, la quantité de chlore nécessaire ou « demande en chlore » pour aboutir à une concentration en chlore résiduel, est déterminée expérimentalement par la méthode dite au « break point » ou point critique ou point de rupture, il correspond à la dose de chlore minimum de la courbe pour laquelle il ne subsiste plus de composés dans l’eau (RODIER J., 1984).
