Actuellement, le chlore gazeux occupe encore une place prépondérante parmi les produits oxydants utilisés dans cette technique. Cependant, l'emploi de ces désinfectants dans le traitement des eaux a donné lieu à des mécomptes sur le plan organoleptique, les composés chlorés, générateurs d’halogènes étant parfois la cause de mauvais goûts.
À ce propos, il convient cependant de noter qu’il est possible de limiter, voire d’annuler la formation de ces composés, par l’amélioration des techniques de chloration portant sur les points suivants :
- — raccourcissement du temps de réaction à la préchloration,
- — diminution des doses de chlore utilisées,
- — contrôle en continu du dosage de chlore.
D'autre part, il est de plus en plus fait appel à un oxydant plus puissant : le dioxyde de chlore, qui ne formant pas de composés halogènes, ne présente pas ces inconvénients. Grâce à un pouvoir oxydant deux fois et demie supérieur à celui du chlore, il permet en outre d’agir sur des substances qui ne sont pas attaquées par celui-ci.
Les substances, causes de mauvais goûts présentes dans l'eau, telles que les phénols, les algues et les produits résultant de leur décomposition sont oxydés par le dioxyde de chlore et transformés en substances neutres. Le seuil de détection par le goût et l’odeur du dioxyde de chlore est quatre fois supérieur à celui du chlore. Une eau traitée au dioxyde de chlore est donc qualitativement meilleure.
Il faut préciser que contrairement au chlore, la rapidité de destruction des germes par le dioxyde de chlore augmente avec le pH. D’autre part le dioxyde de chlore en solution dans l'eau est très stable et après désinfection l’excédent de dioxyde persiste longtemps, permettant ainsi de maintenir un taux résiduel suffisant jusque dans les sections les plus éloignées du réseau de distribution en assurant ainsi une protection dans le cas de repollution accidentelle.
Le lecteur trouvera ci-après une description succincte des appareillages les plus récents qui peuvent être utilisés pour l’emploi industriel de ces divers oxydants chlorés, ainsi qu'une application concrète de chloration-déchloration utilisant la chlorométrie sous vide.
CHLOROMÉTRIE SOUS VIDE
À partir du chlore, soutiré en phase liquide puis évaporé ou utilisé directement en phase gazeuse, on fabrique par procédé indirect une solution aqueuse de chlore sur le site. Cette solution est distribuée par le chloromètre fonctionnant sous vide (schéma de la figure 1).
Les chloromètres sont conçus pour des plages de dosage du chlore allant de 2 à 25 g/h et 10 à 200 kg/h et le dosage adéquat peut être choisi en fonction de chaque cas particulier. Les chloromètres fonctionnent en versions manuelle, semi-automatique ou automatique, la pression de l’eau motrice étant comprise entre 0,9 et 21 bars. Le débit et la pression de l’eau sont fonction de la capacité du chloromètre, de la contre-pression au point d'injection, de la hauteur géodésique comprise entre l’appareil et le point d’injection, ainsi que des pertes de charges dans la conduite d’eau chlorée.
Le dosage du débit de chlore s’effectue à l'aide d’un coulisseau entaillé en V, ce qui garantit à la fois une grande plage de réglage et une bonne reproductibilité (figure 2).
Une valve combinée régulatrice et casse-vide assure une différence de pression constante entre l’amont et l’aval du coulisseau et compense automatiquement tout excès de vide par l’admission d’air ambiant. Par l’intermédiaire d’un hydroéjecteur, le chlore gazeux se dissout dans l’eau motrice pour former la solution d'eau chlorée qui est ensuite injectée au point d'application.
L’effet de la désinfection est fonction du mode de diffusion de la solution, de la valeur du pH et de la température de l'eau à traiter.
La figure 3 montre l’installation type d’un chloromètre à deux directions.
Une application concrète de la chlorométrie sous vide : le poste de chloration et de déchloration du réservoir de Saint-Cloud
Ce poste de traitement exploité par la Ville de Paris pour les besoins de sa distribution d'eau potable est chargé de traiter les eaux de l’aqueduc de l’Avre. Il comporte deux ins-
[Photo : Fig. 1 : Schéma de principe.]
[Photo : Figure 2 – Coulisseau entaillé en V]
Installations distinctes, l'une destinée à la chloration à l'arrivée de l'eau et l'autre effectuant sa neutralisation à l'entrée du réservoir ainsi qu’au niveau des deux départs.
Ces deux installations sont réunies dans un même local situé au-dessus de l'aqueduc avant son débouché dans le réservoir.
L'installation de chloration a pour but de réinjecter une certaine dose de chlore lorsque le taux de chlore résiduel mesuré à l'arrivée est inférieur à un seuil préréglé de l'ordre de 0,2 ppm. La mesure ainsi que l'injection éventuelle s’effectuent automatiquement. Les appareils employés sont d'une part deux chloromètres V 741-G automatiques fonctionnant entièrement sous vide, d’autre part l’analyseur en continu DEPOLOX 3. Deux détecteurs de fuites de chlore viennent compléter cette installation sur le plan de la sécurité.
L'installation de neutralisation a pour but de limiter le taux de chlore résiduel, à la fois dans le réservoir (0,15 ppm) ainsi qu’au niveau des deux départs (0,1 ppm) au moyen d’anhydride sulfureux (SO₂). L’appareillage utilisé est similaire à celui de la chloration ; toutefois, au lieu de procéder à une injection directe en sortie du sulfonateur, on stocke une solution aqueuse d’anhydride sulfureux. Cette solution est ensuite injectée automatiquement, selon les besoins, par l’intermédiaire d'une pompe et de trois vannes modulantes.
Armoire de commande et de régulation
Tous les organes de commande et de régulation sont regroupés dans une armoire pourvue d'un synoptique. L’utilisateur peut ainsi à tout moment contrôler le bon fonctionnement du poste de traitement.
[Photo : Vue du poste de chloration automatique de la station de Saint-Cloud.]
CHLORATION AUTOMATIQUE
Afin de maintenir en toutes circonstances les taux de chlore résiduel optimum, on peut faire appel à un chloromètre automatique fonctionnant suivant le schéma de la figure 4. Il peut être réglé soit en fonction du chlore résiduel, soit en fonction du débit d'eau à traiter, soit encore en fonction de ces deux facteurs.
TRAITEMENT DE L’EAU PAR UNE SOLUTION DE DIOXYDE DE CHLORE
Les produits de base utilisés pour la préparation du dioxyde de chlore sont le chlorite de sodium (NaClO₂) et le chlore (Cl₂).
Le schéma de principe d'un générateur de dioxyde prémonté est présenté dans la figure 5. Signalons que le chloromètre et la pompe doseuse de chlorite sont couplés électriquement et hydrauliquement et que le contrôle du chloromètre est assuré par un vacuostat. Toutes les fonctions électriques sont regroupées dans une armoire de contrôle. Tout défaut électrique déclenche un signal d’alarme et l'arrêt du générateur.
La solution de dioxyde ainsi préparée peut être injectée dans l’eau à traiter, soit par hydroéjecteur, soit par pompe doseuse.
[Photo : Fig. 3 – Installation typique d'un chloromètre V-2000 prévu pour deux directions.]
DOSAGE D’HYPOCHLORITE DE SOUDE (EAU DE JAVEL)
L’hypochlorite de soude (NaClO) également appelé eau de Javel, permet de traiter l'eau sans grandes dépenses avec un équipement simplifié du type représenté par la figure 6. La solution employée est alcaline et contient environ 150 g de chlore actif par litre (13 %), mais souvent, à cause d’un stockage prolongé et de l'influence de la lumière, la quantité de chlore actif et donc sa concentration seront plus faibles.
L’injection de la solution s’effectue à l'aide de pompes doseuses. Ces dernières peuvent également être réglées manuellement ou automatiquement en fonction du débit d'eau à traiter et du taux de chlore résiduel. L'emploi de la solution avec de l'eau présentant un degré de dureté élevé provoquera une précipitation des carbonates : on pourra remédier à cet inconvénient, soit en adoucissant l'eau, soit en l'additionnant de polyphosphates.
