la préoxydation

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Suivant la température et la distance, cette préoxydation sera faite soit à la prise d’eau, soit sur le site de la station.

aération

C'est une opération qui vise à compenser un déficit de l'eau brute en oxygène ou à débarrasser l'eau de gaz indésirables ou en excès (H2S ; CO2).

Lorsque cette opération est effectuée à l'atmosphère, l'augmentation de la teneur en oxygène de l'eau va de pair avec l'élimination du gaz carbonique. Il faut en tenir compte dans le cas des eaux moyennement ou fortement minéralisées car l'évasion de CO2 "équilibrant" peut rendre l'eau entartrante. On peut ainsi être amené à choisir une aération sous pression au cours de laquelle la concentration en CO2 n'évolue pas tandis que celle en O2 augmente.

oxydation chimique

voir aussi la section oxydation et réduction et l'oxydation-désinfection

préoxydation par le chlore

Comme nous l'avons vu, en présence de matières organiques la préchloration s'accompagne de la formation de composés indésirables; il est donc en général préférable de reporter le point de chloration le plus loin possible dans la chaîne de traitement, après l'élimination la plus complète possible des précurseurs organiques présents dans l’eau.

Une préchloration ne peut donc être maintenue que si l'eau ne contient pas de précurseurs en concentration importante ; on l’applique si l'on craint des développements d’algues dans les ouvrages de clarification, si l’on veut éliminer des ions NH4+ ou si l'oxydation du fer ferreux en fer ferrique est recherchée.

On peut aussi l'appliquer à un stade intermédiaire (ex. : dans l'eau décantée) pour prévenir des développements organiques sur les filtres (bactéries, algues, zooplancton …).

préoxydation par les chloramines

Si l'eau brute ne contient pas d'ammonium, on peut envisager d'injecter dans l'eau des chloramines préalablement produites par action du chlore sur de l'ammoniaque ou du sulfate d'ammonium.

préoxydation par le dioxyde de chlore

Cette technique s'est développée momentanément pour tenter de remplacer le chlore en préoxydation. En effet, le dioxyde de chlore, s'il ne permet pas d'oxyder l'ammonium, ne conduit pas non plus à la formation de THM. Par contre, en réagissant sur les MON, il libère des ions CℓO2- (chlorites) qu'il est nécessaire d'éliminer par la suite. A la suite des nouvelles normes (Décret 2003-461) l’usage de dioxyde de chlore en préoxydation a donc tendance à disparaître.

préoxydation par le permanganate de potassium

Cet oxydant est utilisé tout particulièrement lorsque l'eau brute contient du manganèse qu'il précipite :

formule : préoxydation par le permanganate de potassium

Cette réaction est favorisée par un pH élevé, qui augmente la cinétique de la réaction d'où la nécessité de contrôler le pH (>7,0) et de ménager un temps de contact suffisant (5-10 min).

Dans le cas des eaux peu minéralisées, qui contiennent de fortes concentrations en matières organiques dissoutes et qui nécessitent un pH de coagulation très bas (5,5 à 6), il est préférable de déplacer l'injection de KMnO4 entre décanteur et filtre après avoir pris soin de remonter le pH à une valeur favorable (7,0 à 7,5).

Le permanganate de potassium est aussi parfois utilisé pour l'oxydation partielle de certaines MO, pour l'élimination de certains mauvais goûts ou pour lutter contre les développements d'algues dans les ouvrages de clarification.

L'utilisation du KMnO4 en préoxydation exige de bien contrôler la dose injectée ; un excès peut provoquer la présence d'une coloration rose de l'eau traitée, due à la présence de Mn(VII) soluble.

préoxydation par l'ozone

En prétraitement des eaux brutes de surface, l’ozone, comme CℓO2, évite la formation de THM et autres dérivés chlorés ; il n’oxyde pas l’ammonium, mais en revanche créé des conditions favorables à une nitrification ultérieure. C’est pourquoi, même s’il est moins efficace que le chlore dans cette application, c’est actuellement le préoxydant le plus utilisé dans les filières de clarification, car il présente de nombreux effets bénéfiques :

  • amélioration de l’efficacité de la clarification (turbidité, couleur, micro-algues résiduelles, MO, précurseurs de THM…),
  • réduction de la demande en coagulant dans certains cas,
  • préparation de l’eau pour un effet biologique dans la suite de la filière.

Il existe toutefois un optimum assez strict pour le taux de traitement (environ 1mg/l) et le temps de contact (environ 1 min) ; au-delà, le floc est au contraire redispersé.

L’application de la préozonation dans de telles conditions amène deux remarques :

  • la préozonation ne garantit pas la propreté des ouvrages, du fait de l’absence d’oxydant résiduel, d’où la nécessité de couvrir alors les décanteurs et les filtres ;
  • sur une eau polluée, il convient d’effectuer une ozonation principale (avec obtention d’O3 résiduel) dans la suite du traitement afin de permettre l’oxydation complète des composés éventuellement formés lors de la préozonation.

L’intérêt de la préozonation sera illustré plus loin par des exemples de traitement par coagulation sur filtre (voir fin de la section la clarification) ou par une filière complète de clarification + affinage (voir la section l'affinage: élimination des matières organiques).