Post traitements et impacts environnementaux

6. Post traitements et impacts environnementaux



Post traitements

L'eau potable ne va pas être reminéralisée dans cette région du globe. Ce n'est pas une obligation, cela dépend des réglementations nationales.

Donc le seul post traitement qui va nous intéresser ici est l'élimination du Bore. Nous allons nous intéresser aux diverses techniques qui existent : 

L’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) indique, comme valeur-guide, une concentration en bore égale à 0,5 mg/L, mais signale que cette valeur n’est que provisoire, car il est difficile, dans les régions où la concentration en bore est importante, d’obtenir cette valeur avec les traitements disponibles d’élimination du bore.

Cependant tous nos courants de sortie d'eau potable ont une concentration en Bore comprise entre 1 et 2 mg/L , il convient donc de s'intéresser aux traitements possibles.

Le bore n’existe pas dans la nature à l’état élémentaire, mais sous différentes formes dans les dépôts minéraux et les eaux naturelles (borate de calcium, acide borique ou hydrures de bore).

L’acide borique se comporte comme un acide faible selon l’équilibre suivant :


H3BO3 + H2O <=> B(OH)-4 + H+     avec pKa = 9,2   à 25°C

L’acide borique et sa base conjuguée sont les formes prédominantes dans les eaux naturelles. Les méthodes d’élimination de ces composés sont :

  1. l’adsorption et la précipitation par des composés minéraux
  2. l’adsorption et la complexation par des composés organiques
  3. les techniques membranaires, et en particulier l’osmose inverse

 

 

  1. Adsorption et précipitation par des composés minéraux 

L’adsorption est très difficile à mettre en œuvre dans la mesure où la complexation dépend du pH, de la température, de la concentration en bore et du minéral adsorbant (hydroxydes métalliques, argiles…).

De plus, cette technique n’est utilisable que dans les cas d’eaux faiblement minéralisées et à forte concentration en bore, ceci afin d’éviter la compétition entre les différents minéraux adsorbables.

Les précipitations chimiques classiques sont très peu efficaces :

  • un traitement à la chaux (décarbonatation) pour des concentrations initiales de 1,75 à 10 mg/l d’acide borique permet d’atteindre des abattements de 15 à 25 % 
  • les coagulants classiques, tels les sels de fer ou d’aluminium employés seuls, sont totalement inefficaces.

 

  1. Adsorption et complexation par des composés organiques

Se comportant comme un acide, le bore est susceptible d’être complexé par tous les composés comportant une fonction basique, qu’ils soient synthétiques (résines), ou d’origine naturelle (cellulose ou charbon actif).
L’efficacité d’adsorption du charbon actif reste étroitement liée au pH (optimal entre 8 et 9), et des taux d’abattement de l’ordre de 60 % ont été atteints pour une concentration initiale de 5 mg/l. Cependant, ce taux dépend de la présence d’ions concomitants tels les sulfates, le calcium, le magnésium ou les silicates ; l’utilisation de ce procédé reste fortement influencé par les concentrations de ces ions dans l’eau à traiter.


Les résines échangeuses d’ions présentent une bonne efficacité d’élimination du bore, même en très faible concentration, mais elles sont plus ou moins sélectives en fonction de leur provenance. Rohm et Haas commercialise une résine complexante très sélective du bore, l’Amberlité IRA 743, qui permet donc de ne pas modifier la minéralisation de l’eau. Cette résine est agréée par la Direction Générale de la Santé pour la production d’eau destinée à la consommation humaine. La teneur résiduelle en bore obtenue est très faible, de l’ordre de 0,02 mg/l, ce qui autorise de ne traiter qu’une partie du débit, puis de le mitiger avec de l’eau non traitée. La résine est régénérée en deux étapes :

  • la première à l’aide d’acide sulfurique qui libère l’acide borique
  • la deuxième à l’aide de soude pour la remettre sous forme basique

 

  1. Les techniques membranaires


L’électrodialyse n’est efficace que pour les formes ionisées du bore ; ainsi l’acide borique voit sa migration à travers les membranes limitée par celles des espèces ionisées. La nanofiltration n’étant pas efficace vis-à-vis du bore, l’osmose inverse reste donc la seule technique membranaire envisageable pour diminuer la concentration en sels dissous totaux et le bore. Le rendement d’élimination des membranes dépend de plusieurs facteurs :

  • du pH. L’élimination du bore est d’autant meilleure que le pH est élevé, car l’acide borique est alors dissocié sous forme ionique, seule forme retenue par les membranes . Le pH optimum de l’eau d’alimentation doit se situer entre 9 et 10, ce qui nécessite donc un ajustement, le pH de l’eau de mer étant de 8 environ
     
  • de la concentration en bore, qui peut varier de 4,5 à plus de 5 mg/l

  • de la température de l’eau de mer. Plus la température est élevée, plus la viscosité diminue, ce qui augmente le passage en sels dissous

  • de la nature de la membrane. Il existe des membranes spécifiques présentant des taux de rejet du bore pouvant être supérieurs à 90 %.

 

 

Impacts environnementaux

 


Quel que soit le procédé utilisé, il n’est pas sans inconvénients :

 


A la prise d'eau:

 

Le prises d’eau peuvent perturber le fond marin et interférer avec des routes maritimes.

 


 

Au rejet de la saumure:

Les saumures sont rejetées dans à la mer le plus loin possible des côtes.

 


Salinité et température: L'exposition continue à une plus forte salinité (1,5 à 2 fois celle du milieu) et à une température plus élevée (jusqu'à + 5°C) nuit à certaines espèces en favorise d'autres. La forte teneur en sel des concentrés rejetés avec l'osmose inverse peut porter préjudice espèces endémiques.

 

Par exemple, En Espagne, ces rejets ont durement touchés des

bancs de plantes aquatiques Posidonia, classés habitat prioritaire par la directive européenne pour la conservation des habitats de la faune et de la flore. (Sánchez-Lizaso J.L., 2008 ; WWF, August 2006).

 


Biocides : Dans la plupart des usines de dessalement, du chlore est ajouté à l'eau pour réduire le bio colmatage, ce qui mène à la formation d'hypochlorite et d’hypobromite dans l'eau de mer. Le dioxyde de chlore se développe actuellement dans une alternative au dosage de chlore. Le dioxyde de chlore est un oxydant fort, mais forme moins de trihalométhanes que le chlore. (Lattemann S.,Höpner T., 2008)

 


Métaux lourds : Des alliages Cuivre-Nickel sont généralement utilisés comme matériaux pour les échangeurs thermiques. La contamination de la saumure avec du cuivre due à la corrosion peut être une source de pollution, le cuivre étant toxique à fortes doses. (Lattemann S., Höpner T., 2008)

 

Anti-tartre : Problèmes d’eutrophisation à cause des polyphosphates. (Lattemann S., Höpner T., 2008)

 

Coagulants (OI) : Le chlorure ferrique utilisé dans les stations d’osmose inverse augmente la turbidité de la saumure en sortie pouvant causer une gêne pour la faune et la flore. (Lattemann S., Höpner T.,2008)

 

 

 

Le principal inconvénient est donc l’impact des saumures sur l’environnement, surtout dans le cas de l’osmose inverse où les rejets sont plus concentrés. Si la station est située en bord de mer, on utilisera des diffuseurs pour diluer le concentrât le plus loin possibles des côtes.

 


Par ailleurs, la production d’eau salée demandant beaucoup d’énergie, la production de gaz a effet de serre par l’intermédiaire des centrales thermiques est élevée.

 

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