Les trois méthodes principales de désinfection des eaux que sont le chlore, l’ozone et les ultraviolets ont chacune leurs avantages et leurs défauts. La tendance est à une association des solutions pour parvenir, au moindre coût environnemental et économique, à une eau de qualité réglementaire.
Le chlore : un désinfectant universel
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Au contact des polluants azotés apportés par les êtres vivants (urine, sueur, salive, poils, peau, etc.), le chlore se transforme en des composés résiduels, les chloramines, dont la concentration dans l’eau ne doit pas dépasser 0,6 mg/l d’eau chlorée en piscine. Les études menées depuis plusieurs années par l’INRS ont mis en évidence l’action irritante des trichloramines. Elles sont responsables d’irritations oculaires et nasales, ainsi que de troubles respiratoires pouvant entraîner des incapacités de travail chez les maîtres-nageurs et le personnel d’entretien des piscines. Au-delà de cet enjeu de santé, la réglementation impose de maintenir en permanence le taux de chlore combiné (chloramines) en dessous de 0,6 mg/l avec une évolution de ce taux à 0,4 mg/l notamment en présence de bébés nageurs, selon le rapport de l’ANSES de juin 2010. Ce taux est maintenu grâce à un apport important en eau neuve. Cette solution est coûteuse pour la collectivité et n’apporte pas toujours les résultats escomptés.

Incontournable en désinfection d’eau potable, mais aussi en eaux usées ou eaux de process, le chlore doit être manipulé et dosé de manière rigoureuse. Les solutions existent, développées par des spécialistes tels que Cifec, inventeur en France du chloromètre de sécurité en dépression. Avant ce développement technologique, le chlore gazeux était injecté sous pression avec tous les risques et inconvénients qui en découlaient.

L’eau potable doit quant à elle contenir, au robinet, un minimum de 0,1 mg/l de chlore conformément aux exigences du plan Vigipirate. Celui-ci ne provient pas de n’importe quel produit. L’eau de javel (hypochlorite de sodium, NaClO) est encore fréquemment utilisée mais pas toujours facile à manipuler. C’est pourquoi les constructeurs proposent d’autres options. Avec sa gamme Eco MX, BWT transforme, in situ et sur demande, le sel (NaCl) en un produit chloré par électrolyse, tout comme Grundfos avec le procédé Selcoperm ou ProMinent avec Chorinsitu®. L’électrochloration présente plusieurs avantages : une concentration de la solution de javel stable (fabrication in situ et en fonction de la demande), un moindre goût de chlore du fait d’une meilleure gestion du taux de traitement, une formation de chlorates faible, des dangers d’exploitation moindres et une exploitation plus facile.
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Chlore gazeux, hypochlorite, électrochloration, matériel de sécurité, Cifec propose l’ensemble des équipements nécessaire à la désinfection au chlore. Eurochlore fournit également des équipements complets pour le chlore gazeux avec chloromètre, hydro-injecteur et débitmètre. De même que Grundfos avec sa gamme Vaccuperm, qui bénéficie de l'expertise Alldos, société rachetée en 2005, historiquement présente sur le marché de la désinfection. CIR donne le choix du chlore gazeux avec sa gamme Chlorus ou du dioxyde de chlore avec son générateur Dioxir qui fait réagir le chlore gazeux avec du chlorite de sodium (NaClO2).
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Mais attention ! Au contact du chlore, les opérateurs comme le public peuvent ressentir des désagréments, voire développer certaines pathologies en cas d’exposition aigüe. Et le chlore peut parfois donner un goût caractéristique à l’eau potable que les consommateurs apprécient peu. Sans compter que l’environnement tient une place de plus en plus importante au niveau des rejets gazeux ou aqueux dans les milieux. Il faut donc rationaliser l’utilisation du chlore.
Alternative au chlore
« Le dioxide de chlore est particulièrement intressant pour les circuits process où les contraintes Chlorates sont importantes, mais aussi pour la réutilisation de l’eau au niveau des industriels. Les générateurs in situ de nouvelle génération, avec une digitalisation des données sur le Web, permettent d’apporter des solutions fiables au niveau du contrôle de la désinfection des circuits » souligne Patrice Hervé, senior marketing manager chez Nalco Water.
L’ozone : un oxydant très puissant
L’ozone a de nombreux avantages. « Il est utilisé depuis longtemps dans le traitement d’eau potable, reconnaît Frédérick Cousin, de Suez WTS. Cependant, nous observons une forte croissance sur des nouvelles applications où l’ozone est particulièrement efficace. Comme par exemple le traitement des micropolluants où la Suisse, suivie de l’Allemagne, a déjà légiféré pour imposer le traitement de ces résidus médicamenteux, hormones et autres pesticides. Même si la France n’a pas encore à ce jour de réglementation sur ce sujet ». Pour Jean-Christophe Hostachy, directeur des grands projets à Xylem France, « Son action est très efficace sur le biofilm en ciblant certaines populations microbiennes thermophiles comme la légionnelle. Par un effet domino, il est démontré que le contrôle de la formation du biofilm par l’ozone sans formation de sous-produits, réduit l’accumulation de composés solubles, et donc le risque d’entartrage et de corrosion des systèmes ».
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Il est fabriqué sur site, donc sans transport, par apport d’une décharge électrique sur du gaz contenant de l’oxygène. La source la plus évidente est l’oxygène de l’air mais certains utilisent de l’oxygène liquide ou même l’oxygène de l’eau. En France, le choix se porte majoritairement vers l’oxygène de l’air, alors que partout dans le monde, l’oxygène liquide tient le haut du pavé. La gamme Ozonia de Suez WTS peut utiliser les trois sources au choix, tout comme Xylem avec sa marque Wedeco ou BWT avec son Bewazon. ProMinent a également axé ses derniers développements sur les générateurs qui utilisent l’air ambiant sous pression ou de l’oxygène liquide. Ces générateurs offrent un gain de place important et un coût de maintenance faible par rapport à des générateurs en dépression. L'intérêt de cette technologie réside dans la possibilité de moduler aisément la production d’ozone tout en respectant une concentration d’ozone constante dans le flux de gaz.
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Les générateurs d’ozone profitent des avancées technologiques enregistrées ces dernières années. La nouvelle gamme de générateurs d’ozone Ozonia® M de Suez en est une bonne illustration : un encombrement réduit de 25 %, une résistance améliorée aux environnements difficiles (IP 65), une technologie de production d’ozone baptisée Ozonia® IGS+ qui permet de réduire significativement les consommations d’énergie (jusqu’à – 25 %) tout en augmentant la capacité de production jusqu’à 25 kgO2/h. Enfin, de nouvelles fonctionnalités rendent l’exploitation et la maintenance plus rapides, plus faciles et moins coûteuses, notamment les possibilités d’accès et de contrôle à distance en temps réel via l’interface web.
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En désinfection, les applications de l’ozone sont cependant en perte de vitesse. « Leur premier marché reste le marché municipal, en eau potable et en eaux usées, même si l’ozonation en désinfection finale en eau potable est quasiment abandonnée au profit d’autres technologies comme les UV ou les solutions membranaires » souligne Gilles Dieu, ingénieur d’affaires ozone/UV chez Wedeco Xylem.
L'ozone a par ailleurs un double inconvénient : il se dégrade rapidement, contrairement au chlore dont la force est la rémanence, et entraîne la formation de sous-produits organiques et inorganiques, essentiellement des aldéhydes, des acides (oxalique, formique, acétique) et des ions bromate en présence d’ion bromure.
Les UV-C : seuls ou combinés, ils investissent tous les champs de la désinfection
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En eau potable, les solutions disponibles sur le marché sont développées par Trojan, Xylem Water Solutions avec sa marque Wedeco, Suez WTS, LIT UV, UVGermi, Siemens Water Technologies, Abiotec, ou encore BIO-UV, acteur du traitement de l’eau par (UV-C) depuis près de 20 ans qui conçoit, fabrique et commercialise depuis l’année 2000 divers systèmes et concepts de désinfection adaptés à de nombreuses applications dont l’une concerne le traitement de l’eau potable.

Abiotec propose également une dizaine de réacteurs, tous agréés, tout comme Suez avec sa gamme de produits Aquaray®, Xylem via sa marque Wedeco (gammes Spektron et Duron) ou encore LIT-UV avec sa gamme de réacteurs certifiés ACS UV qui permet d’atteindre aujourd’hui des capacités de traitement jusqu’à 2.400 m³/h. LIT UV a récemment obtenu la certification conformément à la stricte norme allemande DVGW pour un réacteur UV à basse pression de la série DUV-PRO, équipé avec 88 lampes DB900HO à haute intensité et placées perpendiculairement à l'écoulement. Ce nouveau modèle a été installé pour la production d’eau potable de la ville de Berlin. Il obtiendra à court terme la certification ACS UV, permettant d’assurer les besoins de désinfection en France pour des projets à grande échelle, car le réacteur a un débit unitaire certifié jusque 4.450 m³/h.
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De même, UVGermi propose une gamme de réacteurs en inox 316L testés par biodosimétrie et certifiés ACS-UV. Dix appareils ont obtenu leurs validations par biodosimétrie conformément à la norme allemande DVGW294W, ou à la norme autrichienne Önorm pour des débits de 0.8 à plus de 1.000 m³/h.
La gamme Aquafides a été développée avec la technologie de dynamique de fluide optimisé à effet turbulent grâce à ses 3 plaques de répartition de flux intégrées dans chaque chambre d’irradiation inox 316L. Les effets sont une fréquence de nettoyage des quartz significativement réduite, et une certification par biodosimétrie démontrant l’efficacité de la désinfection même à faible transmittance, c’est-à-dire lorsque la qualité de l’eau brute de la source est dégradée notamment par des épisodes orageux.

Les UV trouvent également d’autres applications en eaux usées, en eaux industrielles et en eaux de piscines. Car outre leur action bactéricide, ils agissent aussi sur les sous-produits du chlore, les chloramines. C’est cette technique qu’utilisent les mêmes fabricants pour fournir aux utilisateurs de chlore des “déchloraminateurs” à l’image de Cifec, de Bio-UV avec sa gamme MP TS, ou UV Germi qui commercialise sa gamme UVDechlo basse pression.
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L’ultraviolet est un rayonnement énergétique dont certaines longueurs d’ondes endommagent l’ADN des bactéries, les stérilisent et les empêchent de se reproduire.
L’efficacité germicide des réacteurs UV dépend de plusieurs paramètres dont certains sont liés au fonctionnement (temps d’exposition, intensité UV…) et d’autres à la qualité de l’effluent (transmittance, MES, turbidité).
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de la cuve.
Très présent dans l'industrie du traitement de surface, MPC propose des solutions de désinfection UV des eaux industrielle pour éviter le développement bactérien dans les cuves et équipements en contact avec de l’eau. En complément des lampes UV, l'ajout de peroxyde d’hydrogène permet de lutter contre le biofilm et de dégrader la DCO. Pour les solutions immergées, les équipements MicroSpear® et MicroFloat® s’adaptent parfaitement à toutes les configurations de cuves et/ou d’applications. Les réacteurs MicroUV® peuvent être utilisés pour des applications de désinfection et du « polishing » de DCO ou COT.
Des technologies qui se complètent
Les UV pâtissent quant à eux de la durée de vie des lampes. « Dans les process industriels ou les eaux de consommation notamment, il est nécessaire de surveiller l’état du quartz qui protège la lampe car il peut s’encrasser par le calcaire ou les MES (matières en suspension) diminuant l’efficacité du traitement », préconise Kamal Rekab, responsable R&D chez RER, qui propose l’installation de capteurs pour vérifier la quantité d’ultraviolets transmis. Abiotec a intégré dans son système UV un mécanisme de nettoyage automatique programmable permettant de désencrasser les gaines de quartz sans produits chimiques ni interruption du traitement. Reste quand même à changer les lampes régulièrement, car elles vieillissent et sont à remplacer entre 6.000 et 16.000 heures d’utilisation soit entre huit mois et deux ans en fonctionnement continu.
Nouvellement arrivés sur le marché, les LED UV-C des systèmes de traitement d’eau par ultraviolets PearlAqua™ et PearlAqua Micro™, commercialisés en France par Bonnabaud Systèmes, émettent un éclairage maximal instantané sans montée en régime, ce qui prolonge la durée de vie des systèmes de manière efficace. Pour certaines applications bien précises, ces systèmes compacts, résistants aux vibrations, peuvent s’intégrer à des systèmes ou dispositifs d’eau existants sans les contraintes d’un système UV classique.
Leurs températures de fonctionnement plus basses que les UV conventionnelles permettent de réduire le risque d'encrassement de la lampe et, par conséquent, les besoins d'entretien.
En second lieu, les différents appareils sur le marché consomment moins d’électricité même si pour les UV, une augmentation de la puissance des lampes est recherchée. Et évidemment, l’économie de produits chimiques. Le rendement énergétique et la pression sociétale favorisent donc clairement le mix de technologies. Déjà pour économiser le chlore, de nombreuses installations mixent cette solution avec les ultraviolets en bout de ligne, mais d’autres techniques émergent. « En industrie, l’objectif de sobriétés hydrique et chimique est affiché. Pour cela, il faut penser l’adaptation de l’eau au besoin (ultrafiltration – osmose inverse) et un traitement biocide plus neutre comme le couplage des UV et du peroxyde d’hydrogène. Et ainsi limiter le prélèvement en eau et idéalement supprimer l’empreinte environnementale du rejet », déclare Ludovic Lémieux. On n’y est pas encore.