Recommandations pour la qualité de l'eau potable au Canada : document technique - Le chlorite et le chlorate

Partie II. Science et considérations techniques

7.0 Techniques de traitement

7.1 Traitement à l'échelle municipale

Jusqu'à 70 % du dioxyde de chlore ajouté peut former ultérieurement du chlorite (Volk et coll., 2002). Comme le chlorite réagit avec le chlore libre pour former l'ion chlorate, très difficile à supprimer (Gallagher et coll., 1994; U.S. EPA, 1999a), deux stratégies sont recommandées pour réduire au minimum la formation initiale de chlorite : 1) le contrôle des procédés de traitement afin de réduire la quantité de désinfectant requise; et 2) le contrôle des procédés de production de dioxyde de chlore de manière à ce que le produit soit le plus pur possible. Actuellement, les générateurs de dioxyde de chlore que l'on trouve sur le marché peuvent être classifiés d'une façon générale comme des systèmes à base de chlorite ou de chlorate, ou comme des systèmes électrochimiques.

7.1.1 Chlorite

Il existe actuellement quatre techniques de traitement visant à contrôler la concentration
de l'ion chlorite dans l'eau potable à l'échelle municipale : 1) réglage du générateur de dioxyde de chlore; 2) utilisation de charbon actif; 3) utilisation de réducteurs à base de fer; et 4) utilisation de réducteurs à base de soufre. Ces techniques sont décrites ci-dessous.

1) Réglage du générateur de dioxyde de chlore. La conception et le rendement du générateur de dioxyde de chlore ont un impact considérable sur la quantité d'ions chlorite formée durant la production de dioxyde de chlore. La précision de l'opération (« réglage »), l'entretien adéquat du générateur et la technique employée avec l'appareil influent grandement sur l'efficacité de la production de dioxyde de chlore de même que sur le taux de production de chlorite et d'autres sous-produits indésirables, comme le chlorate, le peroxyde d'hydrogène et le perchlorate, et sur leur introduction dans l'eau avec la dose de dioxyde de chlore. La production sur place de dioxyde de chlore peut être difficile sur le plan technique pour l'opérateur. Des fuites mineures peuvent entraîner la formation de matière cristalline blanche dangereuse qui peut s'enflammer si elle entre en contact avec de puissants réducteurs ou si elle est soumise à des étincelles, à la flamme, à la friction ou à la compression. Tout déversement doit être immédiatement lavé à grande eau (Gates, 1998).

Un générateur convenablement réglé se caractérise par un dioxyde de chlore d'une pureté élevée, et donc par une présence réduite des contaminants qui peuvent pénétrer le réseau de distribution et accroître la concentration totale de chlorate et de chlorite (Gordon, 2001). Il importe de bien équilibrer et contrôler les générateurs de ClO₂ pour éviter la formation et la pénétration d'impuretés comme les ions chlorate, les ions perchlorate et le chlore (Gordon, 2001).

2) Charbon actif. Le charbon actif permet d'éliminer les ions chlorite par un processus d'adsorption et de réduction chimique. On signale des problèmes de fuites précoces avec les filtres à charbon actif granulé (CAG), lorsque tous les sites d'adsorption ont été comblés, peutêtre par des composés organiques concurrents comme des matières organiques naturelles, et qu'il ne reste que le mécanisme de réduction qui soit fonctionnel. Le rendement des filtres à CAG pour l'élimination du chlorite est également compliqué par l'oxydation du chlorite en chlorate, qui peut survenir en présence de chlore libre dans l'eau d'alimentation. Une courte durée de vie du lit de drainage, des coûts d'exploitation élevés et la possibilité de formation de chlorate rendent l'utilisation du CAG peu pratique pour l'élimination de chlorite à l'échelle municipale (Dixon et Lee, 1991).

3) Agents réducteurs à base de fer. Le fer ferreux (Fe²⁺) réduit chimiquement l'ion chlorite, diminuant ainsi sa concentration dans l'eau. L'ion chlorate ne se forme que si le pH diminue à moins de 5, ce qui peut survenir aux points d'application des réducteurs acides, comme le chlorure ferreux(II). L'utilisation adéquate de ces réducteurs, le mélange rapide et/ou l'ajustement du pH à 7 (neutre) peuvent aider à éviter la formation de microrégions à faible pH et la formation subséquente de chlorate (Griese et coll., 1992). Lorsque le pH dépasse 7, le chlorite réagit avec le fer ferreux pour former de l'hydroxyde ferrique insoluble, lequel peut aider à clarifier l'eau lorsqu'il est utilisé conjointement avec la filtration pour capter les solides (Iatrou et Knocke, 1992). Toutefois, si le pH dépasse 9, les taux élevés d'oxygène dissous et de carbone organique dissous bloquent l'efficacité du fer ferreux; il faut alors des doses plus importantes de composés ferreux pour obtenir une élimination adéquate du chlorite. L'utilisation de doses de fer ferreux de 3,5-4,0 mg/mg de chlorite permet l'élimination efficace de l'ion chlorite (Hurst et Knocke, 1997). Tout chlorite résiduel réagira avec le chlore pour former du chlorate, et doit donc être éliminé avant la désinfection secondaire au chlore. Le fer ferreux, si on l'utilise pour supprimer le chlorite et qu'on en utilise plus qu'il n'est nécessaire, peut nuire à l'efficacité de la désinfection secondaire (U.S. EPA, 2001b). Le fer ferreux utilisé pour réduire le chlorite peut donner lieu à des niveaux de fer dans l'eau traitée qui excèdent la recommandation esthétique de 0,3 mg/L.

4) Agents réducteurs à base de soufre. Les substances à base de soufre comme le sulfite, le métabisulfite et le thiosulfate réduisent le dioxyde de chlore et l'ion chlorite; elles permettent donc de réduire la concentration de ces composés dans l'eau. Bien que des études en banc d'essai aient démontré que le thiosulfate est efficace pour réduire le dioxyde de chlore et le chlorite, et que ces réactions de réduction ne génèrent pas de chlorate comme sous-produit, elles requièrent un temps de contact assez long et sont fonction du pH, ce qui limite leur efficacité à l'échelle municipale (Griese et coll., 1991). En présence d'oxygène dissous, le sulfite et le métabisulfite réduisent le chlorite en ion chlorure et en ion chlorate; comme ce dernier est indésirable, l'utilisation du sulfite et du métabisulfite n'est pas recommandée pour éliminer le chlorite dans l'eau potable.

7.1.2 Chlorate

Le dioxyde de chlore et les ions chlorite réagiront avec le chlore libre pour former des ions chlorates. Une fois les ions chlorate présents dans l'eau, ils sont très persistants et très difficiles à supprimer (Gallagher et coll., 1994; U.S. EPA, 1999a). Du chlorate peut également se former pendant la génération du dioxyde de chlore. Il n'existe à l'heure actuelle aucun traitement pratique et économique pour éliminer l'ion chlorate, une fois qu'il a été formé dans l'eau potable. Jusqu'à 35 % du chlorate retrouvé dans un réseau de distribution peut être attribué au rendement (réglage) du générateur de dioxyde de chlore. Si l'ion chlorite est présent dans l'eau et n'est pas éliminé, il réagira avec le chlore libre introduit dans l'eau pour produire des ions chlorate et chlorure. Pour limiter la formation de ce sous-produit persistant, il est important de réduire au minimum sa production dans le processus de génération de dioxyde de chlore et d'éliminer les ions chlorite avant de procéder à la postchloration (Gallagher et coll., 1994).

Les conditions d'entreposage, comme le pH, la température, la durée d'entreposage, la présence de lumière ultraviolette, la concentration de la solution et la présence de métaux de transition, influent sur la formation d'ions chlorate dans les solutions d'hypochlorite (Gordon et coll., 1995). Les solutions d'hypochlorite doivent :

• contenir moins de 1500 mg de chlorate/L;
• avoir un pH supérieur à 12;
• être utilisées dans un délai relativement court après la livraison (dans les trois mois);
• être entreposées dans des endroits frais et sec où la température ne dépasse pas 30 °C, à l'abri de la lumière du soleil;
• contenir moins de 0,08 mg/L de métaux de transition (AWWA, 2004).

Les fabricants peuvent produire des agents de blanchiment ayant une concentration initiale de chlorate plus faible; les services publics devraient préciser qu'ils veulent des solutions d'hypochlorite dans lesquelles la concentration de chlorate est la plus faible possible, pour garantir le respect des normes en matière de chlorate dans l'eau traitée.

7.2 Traitement à l'échelle résidentielle

En général, il n'est pas recommandé d'utiliser des dispositifs pour traiter davantage l'eau provenant des usines de traitement municipales. Comme le dioxyde de chlore n'est pas utilisé pour désinfecter des systèmes individuels d'eau potable, il est peu probable de retrouver du chlorite ou du chlorate dans les sources d'eau souterraines ou les eaux de surface individuelles. Certains appareils de traitement à l'échelle résidentielle peuvent éliminer le chlorite, mais à l'heure actuelle, aucun n'est certifié à cette fin.

Santé Canada ne recommande pas de marques particulières de dispositifs de traitement de l'eau potable, mais conseille vivement aux consommateurs de n'utiliser que les dispositifs certifiés par un organisme de certification accrédité comme étant conformes aux normes appropriées du NSF International (NSF) et de l'American National Standards Institute (ANSI). Ces normes visent à protéger l'eau potable en aidant à garantir l'innocuité des matériaux et l'efficacité des produits qui entrent en contact avec l'eau potable. Les organismes de certification garantissent qu'un produit ou service est conforme aux normes en vigueur. Au Canada, le Conseil canadien des normes (CCN) a accrédité un certain nombre d'organismes qu'il autorise ainsi à certifier les dispositifs de traitement de l'eau potable qui satisfont aux normes susmentionnées du NSF et de l'ANSI :

•  CSA International (www.csa-international.org);
•  NSF International (www.nsf.org);
•  Water Quality Association (www.wqa.org);
•  Underwriters Laboratories Inc. (www.ul.com);
•  Quality Auditing Institute (www.qai.org);
• (International Association of Plumbing & Mechanical Officials (www.iapmo.org).

 (Une liste à jour des organismes de certification accrédités peut être obtenue auprès du CCN www.scc.ca).

7.2.1 Chlorite

Lorsque l'on considère la technique de traitement de l'eau au point d'entrée ou aux points d'utilisation à l'échelle résidentielle, les options pour éliminer le chlorite se limitent à l'adsorption au moyen d'un filtre de CAG. Cependant, à l'heure actuelle, aucun dispositif de traitement de l'eau potable n'est certifié pour éliminer spécifiquement l'ion chlorite. Le NSF a élaboré plusieurs normes pour les dispositifs de traitement de l'eau à l'échelle résidentielle conçus pour réduire la concentration de divers types de contaminants dans l'eau potable. À l'heure actuelle, cependant, aucune des normes du NSF ne porte sur le chlorite.

Des recherches sont actuellement en cours dans les secteurs public et privé pour vérifier et adopter des méthodes efficaces pour réduire la concentration du chlorite dans l'eau potable. Comme les produits faisant appel à la technique de l'adsorption (filtres à charbon actif) perdent de leur efficacité avec l'usage, il faut les remplacer après un certain temps. Les consommateurs doivent vérifier la longévité prévue du matériel d'adsorption de leur dispositif de traitement selon les recommandations du fabricant et en faire l'entretien en conséquence, car les études montrent que les fuites surviennent plus tôt pour les chlorites que pour les autres composés chlorés.

7.2.2 Chlorate

À l'heure actuelle, il n'existe aucune technique connue à l'échelle résidentielle pour éliminer l'ion chlorate de l'eau du robinet une fois qu'il a été formé (Gallagher et coll., 1994).