Que l’on pense à une mégapole ou une ville de banlieue, toutes les villes ont, à un moment dans leur vie, besoin d’intégrer à leurs actifs une usine de traitement des eaux. Comme bien des gens le savent, ces usines permettent aux villes de fournir de l’eau potable de qualité aux habitants et aux entreprises sur son territoire.
La production d’eau potable est un défi en soi, les contaminants se trouvant dans l’eau d’alimentation peuvent être très variés autant en genre qu’en quantité. Heureusement, il existe une très grande quantité de technologie de traitement d’eau afin de pouvoir répondre à tous les besoins. Si le sujet vous intéresse ou vous touche, et puisque nous ne rentrerons pas dans le sujet de l’eau potable exhaustivement, voici un article abordant la production d’eau potable en endroit éloigné.
Produire de l'eau potable en région éloignée, un défi de taille
Bref, une des étapes de traitement d’eau que l’on retrouvera souvent dans les usines de traitements est la désinfection. Cette étape permet de diminuer les risques de contamination de l’eau par des bactéries, virus, protozoaire et autres types de contaminants organiques. Encore une fois, il existe plusieurs types de technologie de désinfection. Parmi ces technologies, on peut penser à l’ozonation, à la désinfection thermique ou à la désinfection chimique.
Au sujet aujourd’hui, une des techniques de désinfection chimique est la chloration. Elle consiste en l’ajout de chlore dans l’eau afin de désactiver les contaminants. Et bien, depuis quelque temps, plusieurs usines de traitement quittent l’utilisation de chlore pour opter vers l’ajout de chloramine.
Dans cet article, nous tenterons de répondre à « qu’est-ce que la chloramine? », « quels sont ses avantages par rapport au chlore? », « pourquoi les villes changent pour la chloramine? », « Comment et pourquoi la chloramine peut abîmer les membranes d’osmose inverse » et « qu’est-ce qui peut être fait pour remédier aux problèmes causés par la chloramine? »
Qu'est-ce que la chloramine?
Comme son nom le laisse présager, la chloramine est un dérivé du chlore. Aussi connue sous le nom de monochloramine et de formule NH2CL, la chloramine est un agent oxydant le plus souvent utilisé en solution diluée. Le NH2CL est utilisé en solution diluée puisque sous forme concentrée, elle est hautement instable et, encore plus instable sous forme de liquide pur. À titre d’exemple, le NH2Cl se décompose de façon violente a une température supérieure à -40°C.
Les chloramines sont fabriquées en ajoutant de l’ammoniac dans de l’eau contenant du chlore libre. Le chlore libre peut être sous forme HOCl ou OCl, en fonction du pH de la solution. Pour que la réaction soit idéale, l’eau doit présenter un caractère alcalin et un pH de 8,4. L’importance du pH de la solution s’explique puisque sa valeur déterminera le type de chloramine qui sera formé. En effet, trois différents types de chloramines inorganiques peuvent être formés par ce mélange. Les trichloramine qui sont généralement formés lorsque le pH est inférieur à 3. La dichloramine se formera lorsque le pH se situe entre 3 et 7. Finalement la monochloramine, le résultat recherché, se forme lorsque le pH est supérieur à 7.
Plus techniquement, la synthèse est réalisée en solution diluée, car la réaction se fait lorsque HClO est attaqué par le nucléophile NH3. Cette synthèse permettra de générer de la monochloramine en solution pour utilisation en traitement d’eau. À titre informatif, la préparation du composé pur se fait grâce au contact de la flluoramine avec du chlorure de calcium : NH2F + CaCl2 -> NH2Cl + CaCIF
Les utilisations de la chloramine dans le traitement d’eau
De plus en plus répandue dans les usines de traitement d’eau municipale, la chloramine sert à l’étape de désinfection et s’installe pour prendre la place du chlore.
Pourquoi les villes changent-elles
La chloramine présente deux principaux avantages sur le chlore qui peuvent pousser certaines villes à opter pour l’utilisation de cet agent oxydant. En général, la raison primaire motivant certaines villes à opter pour les chloramines est que celles-ci sont plus stables et assureront un traitement plus durable que le chlore. À titre d’exemple, des villes comme Los Angeles adoptent les chloramines puisque l’eau se fait rare et qu’ils doivent l’acquérir de façon externe, ce qui fait que l’eau passe plus de temps dans le réseau de traitement. Ainsi, le chlore étant moins durable, il se détériore dans l’eau et n’offre plus de pouvoir oxydant une fois arriver à destination.
Ensuite, l’eau traitée aux chloramines présente une meilleure odeur et un meilleur goût que l’eau traitée au chlore. Autrement dit, puisque la concentration en chlore libre est moindre, l’odeur et le goût du chlore sont beaucoup plus subtils.
Les désavantages de la monochloramine
Comme n’importe quoi, l’utilisation de la monochloramine dans le traitement d’eau n’a pas que des avantages. Bien que très subtil, ce type de traitement donne une couleur verdâtre à l’eau. De façon plus importante, la chloramine peut augmenter la production de sous-produit de la désinfection au chlore et ses sous-produits ont généralement un caractère plus génotoxique.
En soi, la consommation ou l’utilisation de l’eau traitée aux chloramines ne présente pas de danger pour la santé humaine. En revanche, pour certaines personnes plus fragiles comme les jeunes enfants, les personnes sous dialyse ou faisant de la chimiothérapie, certains impacts néfastes sur leur santé ont été répertoriés. Ensuite, les personnes ayant des poissons ou amphibiens doivent aussi être prudentes puisque l’ammoniac présent dans l’eau est très dangereux pour la santé de ceux-ci.
D’un point de vue optimisation des équipements de traitement d’eau, puisque la chloramine reste active plus longtemps dans l’eau et qu’elle ne se dissipe pas par elle-même, les membranes d’osmose inverses peuvent être abîmées par le pouvoir oxydant des chloramines.
Les chloramines et les membranes d’osmose inverse
Les membranes d’osmose inverse généralement utilisée dans le traitement d’eau municipale ne sont pas fabriquées pour résister au chlore. Lorsque la concentration de chlore est trop élevée, les membranes peuvent durer entre 200 et 1000 heures. Une fois que le chlore rentre en contact avec les membranes, le pouvoir oxydant de celui-ci abîme les matériaux utilisés pour fabriquer les feuilles semi-perméables. Après quelque temps de contact, l’efficacité de traitement des membranes est très affectée et le taux de réjection des membranes diminuent grandement.
Il existe plusieurs façons de remédier à ce problème, à commencer par l’utilisation de membranes spéciale ayant une résistance accrue contre les produits oxydants comme le chlore et ses dérivés. Bien que ces membranes soient disponibles, elles sont beaucoup plus dispendieuses que les membranes osmotiques généralement utilisées pour la production d’eau potable.
Ces problèmes causés aux membranes osmotiques sont très souvent incompris par les usines de traitement des eaux puisque les problèmes semblent provenir de nulle part. Ce phénomène vient du fait que lorsqu’une usine de traitement d’eau utilise le chlore comme oxydant, les capteurs surveilleront la quantité de chlore libre présent dans l’eau. Les tests utilisés pour calculer le chlore libre dans l’eau ne fonctionnent pas de la même manière que celui utilisé dans l’identification du chlore total dans l’eau. Puisque la chloramine laisse des quantités de chlore total plutôt que du chlore libre, les tests effectués avant la transition deviennent inutiles. Alors, même si les tests semblent indiquer une concentration de chlore faible, celle-ci peut être beaucoup plus élevée et avoir des impacts néfastes sur le système de traitement et la qualité de l’eau.
Qu’est-ce qui peut être fait pour remédier aux problèmes causés par la chloramine
Comme précisé plus haut, l’utilisation de membranes spéciale est une option pour éviter les problèmes. En revanche, pour rentabiliser vos équipements et optimiser les coûts, d’autres solutions devraient être priorisées.
Outre cette solution, l’ajout d’une étape de dechloration peut être avantageux pour vous. D’ailleurs, il existe plusieurs alternatives de déchloration comme l’adsorption au charbon activé, l’ajout de métabisulfite de sodium ou de peroxyde d’hydrogène. Étant donné que les techniques de déchloration sont variées et complexe, nous vous référons à article pour en apprendre plus relativement aux forces et faiblesses de celles-ci ainsi qu’aux coûts associés à chacune d’entre elles.
Conclusion
En résumé, l’utilisation de la chloramine à l’issue du chlore présente plusieurs avantages lors du traitement d’eau en usine de traitement des eaux municipale. En revanche, il est important de prendre en compte l’entièreté des aspects incluant la santé des citoyens et les coûts associés à l’utilisation de ce produit oxydant. Bien que de plus en plus de villes optent pour l’utilisation des chloramines, celles-ci adoptent très souvent un système de déchloration en avale afin de s’assurer de l’absence d’ions de chlore dans l’eau afin d’éviter les complications reliées aux membranes d’osmoses inverses.
Si vous avez d'autres questions ou commentaire, n'hésitez pas à laisser un commentaire ci-dessous. D'ici là, voici quelques autres articles qui pourraient vous intéresser.