Fiche Résumé 10-AEP-02

Certaines eaux naturelles mais aussi certaines eaux issues d'un traitement par nanofiltration (NF) ou osmose inverse (OI) sont dites agressives lorsqu'elles ont un pouvoir corrosif. Pour éviter la corrosion et le relargage de substances indésirables dans les réseaux de distribution d'eau potable, il est alors indispensable que ce type d'eau soit à l'équilibre calco-carbonique. La mise à l’équilibre consiste à ajuster l’alcalinité (TAC : Titre Alcalimétrique Complet) et/ou la dureté de l’eau (TH : Titre Hydrotimétrique) avec pour but principal de permettre le dépôt d’une fine couche protectrice de tartre sur les parois des canalisations. La mise à l’équilibre consiste aussi à stabiliser le pH autour de 8 pour optimiser l’effet de rémanence du chlore lors de la désinfection. Cette mise à l'équilibre peut être obtenue avec des traitements de neutralisation, voire de reminéralisation si les teneurs en calcium et bicarbonates sont vraiment très faibles.

La neutralisation du dioxyde de carbone en excès responsable de l’agressivité de l’eau (CO2 agressif) peut être physique par aération (stripping), ou chimique par injection de réactifs alcalin en suspension ou en solution (chaux, soude, carbonate de sodium). La neutralisation chimique est réalisée lorsqu'il n'est pas possible de corriger le pH par une simple aération. Cette réaction chimique peut aussi être mise en œuvre dans un lit filtrant (appelé filtre à neutralite) rempli d'un matériau riche en carbonate de calcium (mélange CaCO3/MgCO3 d’origine marin ou terrestre). Ce type de filtration ne permet cependant pas un dépassement du pH d'équilibre pour accélérer la formation de la couche protectrice de tartre ce qui implique éventuellement une injection complémentaire d'un réactif alcalin. Quoiqu'il en soit, les réactifs utilisés réagissent avec l'acide carbonique pour donner naissance à des bicarbonates.

La reminéralisation (ou recarbonatation) est toujours chimique. Elle consiste à recarbonater les eaux très douces pour lesquelles une mise à l'équilibre calco-carbonique par une simple neutralisation du CO2 agressif aurait pour conséquence d'aboutir à un pH final trop élevé. La reminéralisation a en effet l'avantage de mettre l'eau à l'équilibre calco-carbonique en maîtrisant le choix du pH final. Les réactifs utilisés sont le CO2 et la chaux, ou le CO2 et un filtre calcaire.

Que ce soit le lit filtrant qui soit choisi ou que ce soit la chaux, il est nécessaire de mettre en oeuvre du génie civil : un filtre dans le cas du lit filtrant et un saturateur dans le cas de la chaux. Le saturateur est indispensable car la chaux dont l’injection est souvent située en fin de filière, après la dernière barrière physique, doit se faire sous forme d’eau de chaux pour limiter la dégradation de la turbidité de l’eau produite.

Pour éviter la mise en place d’un saturateur ou d’un lit filtrant, l’utilisation en ligne de chaux micronisée semble être une voie intéressante pour la neutralisation des eaux agressives. En effet, cette mise en œuvre simple permettrait une intégration facile dans des ouvrages existants (filière de traitement utilisant la NF ou l'OI, filière de traitement utilisant la neutralite). Précédée par une injection de CO2 gazeux, cette neutralisation pourrait également être employée en reminéralisation. Des fournisseurs comme LHOIST ou CARMEUSE produisent maintenant des laits de chaux micronisées avec des granulométries qui leur confèrent des réactivités de quelques dizaines de seconde permettant d’envisager cette utilisation en ligne.

L'objectif de ce projet est de vérifier que l'utilisation en ligne de lait de chaux micronisée ne dégrade pas plus la turbidité de l'eau produite que l'eau de chaux préparée classiquement, tout en permettant une reminéralisation identique. Pour cela, un pilote constitué de trois mélangeurs statiques en série a été installé à l'aval d'une unité semi-industrielle de nanofiltration. Il a permis d'étudier la reminéralisation ou la neutralisation. Les essais de neutralisation ont été réalisés sur un perméat NF200 et les essais de reminéralisation sur un perméat NF90 complètement adouci.

Les essais montrent que :
- les trois chaux micronisées testées (lait de chaux LHOIST AKDOLIT SL24HR, lait de chaux CARMEUSE AQUACAL DECARBO 25, chaux pulvérulente CARMEUSE AQUACAL SUPERCALCO 97/20) ont des vitesses de dissolution identiques à 20°C (100 s) pour une même dose de chaux active et ont une distribution granulométrique voisine ;
-la neutralisation d’excès de CO2 par injection de laits de chaux micronisée, sur une eau dont les teneurs en bicarbonates et en calcium sont de 8°F, assure une mise à l’équilibre du perméat en moins de 150 secondes mais s’accompagne toujours d’une augmentation de la turbidité de l’eau produite liée probablement à la précipitation de carbonate de calcium au niveau du point d’injection ; cette augmentation est plus importante lorsque les teneurs en CO2 agressif à neutraliser sont plus faibles et conduit à des turbidités supérieures à la norme (2 FNU) pour une turbidité initiale de 0,02 FNU ; l’injection de silicate permet de limiter cette dégradation mais pas de respecter la norme ;
- la reminéralisation par injection de laits de chaux micronisée, sur une eau dont les teneurs en bicarbonates et en calcium sont de moins de 1°F, assure une mise à l’équilibre du perméat en 180 secondes avec une augmentation de turbidité plus limitée qu’en neutralisation ; l’injection ou la présence native de silicate permet par conséquent de limiter la turbidité à des valeurs de 1,5 FNU inférieures à la norme.

En conclusion, l’utilisation en ligne de chaux micronisée peut être une solution si elle est réalisée en présence de silicate et si les eaux sont suffisamment agressive pour nécessiter une reminéralisation. Par contre, si la qualité de l’eau ne demande qu’une neutralisation ou si la collectivité se fixe des objectifs de traitement plus sévères que la norme (0,5 FNU par exemple), l’utilisation en ligne de chaux micronisée n’est pas une solution.