Fiche Résumé 06-AEP-02

Les bromates, responsables de tumeurs rénales chez l’animal, sont classés à ce jour comme pouvant être cancérogènes pour l’homme. L’OMS (organisation Mondiale de la Santé) et l’Union Européenne ont donc établi une recommandation et des limites de qualité dans les eaux destinées à la consommation humaine que les deux décrets français successifs de 2001 et 2003 ont repris : 25 µg/l à respecter à partir de décembre 2003 et 10 µg/l à respecter à partir de décembre 2008.

La présence de bromates dans les eaux de consommation peut avoir deux causes principales : la postozonation des bromures contenus dans les eaux brutes et les impuretés présentes dans certaines solutions d’hypochlorite de sodium (eau de Javel) utilisées en désinfection finale. La préozonation, mise en oeuvre dans les conditions habituelles d’exploitation, ne forme quant à elle pas de bromates. En effet, il n’y a pas de résiduel d’ozone dissous mesurable et le temps de séjour de l’eau est court. L’objectif de l’étude est d’intervenir sur ces deux causes principales de formation des bromates pour réduire leur quantité dans l’eau potable.

L’étude s’est d’abord orientée vers la réduction des impuretés contenus dans les solutions d’hypochlorite de sodium utilisées pour la désinfection finale. La quantité de bromates pouvant être introduite dans l’eau potable par cette voie peut atteindre la limite de qualité de 10 µg/l. Deux fournisseurs susceptibles de livrer une solution commerciale introduisant moins de 1 µg/l de bromates ont alors été identifiés : Elf-Ato-Fina et un fournisseur belge.

L’étude s’est ensuite orientée vers les postes d’ozonation de la SAGEP(Société Anonyme pour la Gestion des Eaux de Paris, appelé désormais Eau de Paris). En effet, chacune des trois usines de production d’eau potable de la SAGEP (Orly, Ivry et Joinville) possède une étape de postozonation (pour inactiver virus et bactéries) et les teneurs en bromures dans les eaux prélevées (la Seine et la Marne) sont suffisantes pour que la teneur en bromates dans l’eau traitée excède la limite de qualité de 10 µg/l. Un suivi, réalisé pendant plusieurs années sur ces trois usines, a confirmé que les teneurs en bromates des eaux produites peuvent atteindre 45 µg/l en période chaude (T>15°C). Il est donc nécessaire d’optimiser les conditions d’ozonation pour limiter cette formation de bromates sans compromettre la désinfection.

Les essais pour l’optimisation de la postozonation ont été réalisés en 2003. Ils ont montré que, tout en conservant un résiduel d’ozone de 0,4 mg/l en sortie de réacteur d’ozonation, la réduction du temps de contact entre l’eau et l’ozone par trois méthodes parfois complémentaires (1- Injection d’ozone plus en aval dans le réacteur, 2- Neutralisation du résiduel d’ozone dissous en sortie de réacteur par le bisulfite de sodium, 3- Augmentation du débit à traiter par réacteur d’ozonation) permet de respecter la limite de qualité transitoire de 25 µg/l pour les bromates pendant la période dite chaude sur les trois sites de la SAGEP. Mais malgré toutes ces mesures, la limite ultime de qualité de 10 µg/l ne peut être respectée en permanence pendant cette période chaude.

Il est donc nécessaire d’envisager, avant l’échéance de 2008, la mise en place d’une technique alternative à la postozonation qui permettrait de diminuer les doses d’ozone appliquées voire de les supprimer. La nouvelle filière devra jouer le rôle que l’ozone a actuellement vis-à-vis du filtre à charbon actif en grains (CAG) situé à l’aval, c’est-à-dire un rôle protecteur contre une éventuelle explosion de micro-organismes pathogènes. La technique alternative qui correspond le mieux à cette problématique est la désinfection par rayonnement ultraviolet (UV), en substitution partielle (couplage O3 à dose réduite-UV) ou totale de la post-ozonation. L’utilisation du couplage O3 à dose réduite-UV devrait en plus, par une action dite “multibarrière”, améliorer la rétention/inactivation des micro-organismes pathogènes (virus, bactéries, protozoaires). En effet, l’action serait complémentaire, l’ozone inactivant mieux les virus résistants aux UV et les UV inactivant mieux certains parasites tels que Cryptosporidium. Dans ce cas, la dose d’UV à appliquer pourrait, tout comme celle de l’ozone, être réduite par rapport à une utilisation non couplée. L’objectif de l’étude est d’appréhender les avantages et inconvénients d’une telle approche.

Un pilote (quelques centaines de l/h) composé de trois filières a été installé pendant un an en 2005 à l’UPEP de Joinville, sur l’eau de Marne clarifiée. Deux nouvelles filières ont été testées et comparées à la troisième servant de référence, le but étant d’améliorer la qualité de l’eau vis-à-vis des bromates sans altérer la protection que le CAG a actuellement sur les filières classiques grâce à un taux d’ozone de 0,4 mg/L :
1- O3 à 0,2 mg/L (ozonation réduite) et CAG : l’UV (étape non testée sur le pilote) serait alors mis en oeuvre après le CAG et avant la chloration, en complément de l’ozonation réduite, et à une dose elle-même diminuée par rapport à ce qu’elle serait en cas d’utilisation de l’UV par substitution totale de l’ozone,
2- UV et CAG : l’UV est ici mis en oeuvre en substitution totale et en lieu et place de l’ozonation, il faut alors vérifier qu’il n’y ait pas de développement bactérien dans le CAG ni d’augmentation des matières organiques en sortie de CAG,
3- O3 à 0,4 mg/L (ozonation normale) et CAG : filière de référence actuellement en place sur les usines.
La qualité de l’eau a été suivie en sortie de clarification, en sortie de post-ozonation (ou d’UV selon le cas) et en sortie de CAG, vis-à-vis de différents paramètres dont les bromates, la matière organique, les sous-produits de chloration et la microbiologie.

Les résultats montrent que les deux filières testées répondent à l’objectif ultime sur les bromates sans qu’il n’y ait de modification notable de la qualité microbologique de l’eau. Ces deux filières sont donc validées pour une application à l’échelle industrielle avec une préférence, d’un point de vue technico-économique, pour celle qui utilise l’ozonation réduite et l’UV après le CAG.