La desinfection des eaux

Généralités

La desinfection a pour but d’éliminer tous les micro-organismes susceptibles d’engendrer des infections.

Les traitements concernent les eaux de rejets, et les eaux distribuées pour la consommation par l’homme. Parfois, les eaux captées pour la distribution proviennent de sources superficielles, et leur désinfection devient alors necessaire.

La désinfection n’est pas une sterilisation: il peut subsister dans l’eau quelques germes qui seront inoffensifs pour la santé du consommateur.

La desinfection des eaux comporte deux étapes importantes correspondant à deux effets différents d’un désinfectant donné:

• l’effet bactericide: capacité à détruire les germes
• l’effet rémanent: propriété d’un désinfectant de persister dans l’eau un certain temps

Les moyens de désinfection les plus couramment utilisés sont l’ozone, les rayonnements ultra-violets, et le chlore.

La désinfection par le chlore

Le chlore a des propriétés bactéricides, spongicides et virucides. Mais il n’agit que dans une fenêtre réduite de pH.

Les produits désinfectants à base de chlore sont:

• le dichlore gazeux Cl2(g)
• l’hypochlorite de sodium dans l’eau de javel NaClO(aq)
• l’hypochlorite de calcium Ca(ClO)2(s)
• le dioxyde de Chlore ClO2(g)

Les 2 premières formes du chlore desinfectant sont les plus employées.

Aspects chimiques de la chloration

• Lorsque le dichlore est introduit dans l’eau, celui-ci réagit immédiatement par oxydation de l’eau selon: $$Cl_{2(g)}+ H_2O \rightarrow HClO + H^+ + Cl^-$$

Il se forme de l’acide hypochloreux HClO

• Lorsque l’on fabrique une solution d’eau de javel, on ajoute à l’eau chlorée de l’hydroxyde de sodium qui augmente le pH, et transforme l’acide hypochloreux en ion hypochlorite:

$$HClO + Na^+ + HO^- \rightarrow ClO^- + Na^+ + H_2O$$

Dans les deux cas, les espèces desinfectantes ont des formes assez semblables: HClO et ClO-. C’est le pH qui détermine laquelle de ces deux espèces se trouve dans l’eau:

• en milieu neutre et acide: l’acide hypochloreux HClO
• en milieu basique, pour des pH > 8: l’ion hypochlorite.

A noter que l’ion chlorure Cl- n’a aucun effet désinfectant.

Concentration de chlore

Le chlore injecté dans l’eau va d’abord reagir avec les especes reductrices presentes (substances azotées comme nitrates, ammonique, nitrites, mais aussi les sulfures, les ions ferreux…). Cela va entrainer une diminution de la concentration en chlore à cause de ces réactions. Il faudra veiller à ajouter suffisamment de chlore pour qu’il en reste sous forme libre (résiduelle), et permettre d’avoir une action désinfectante.

La règlementation française prévoit que:

• à l’aval du traitement, le taux de chlore résiduel doit être compris entre 0,2 et 0,5 mg/L, après une durée de contact de 15 min.
• sur le réseau de distribution, en fonctionnement normal, la teneur ne devrait pas depasser 0,1 mg/L.

Paramètres de la desinfection

L’efficacité biocide du chlore dépend de certains facteurs:

• La temperature: celle-ci doit être maintenue assez peu élevée.
• pH: il vaudra mieux maintenir un pH < 8
• temps de contact: maintenir un temps de contact d’au moins 30 min avant la consommation de l’eau.

Questions: Repondre sur Docshare

1. L’eau oxygénée est un produit désinfectant utilisé pour désinfecter les surfaces. Son action est rapide, très efficace, mais c’est un produit qui ne persiste pas (il se décompose à la lumière). Pourquoi ne l’utilise t-on pas pour la désinfection des eaux?
2. Quelles sont les étapes de la fabrication de l’eau de javel? Et quel est son pH pour que l’espece chlorée préponderante soit l’ion hypochlorite, ClO-?
3. La membrane cytoplasmique des bactéries, qui est constituée de lipoproteines, est electriquement neutre. Or, la facilité pour une substance chimique de franchir cette membrane est d’autant plus grande que la substance est petite et non porteuse de charges électriques. Laquelle des substances à base de chlore sera la plus efficace?
4. Quelle masse de chlore faut-il dissoudre dans 1m3 d’eau pour obtenir la concentration minimum préconisée en aval du traitement des eaux?

Source: UFR de pharmacie Grenoble, extrait de thèse sur la desinfection des eaux destinées à la consommation. Christelle Le Gulludec.