Qu'est-ce que le chlore dans l'eau et pourquoi est-il utilisé ?

Le chlore est le désinfectant d'eau le plus utilisé au monde. Les stations de traitement municipales ajoutent du chlore à l'eau potable pour éliminer les bactéries, virus et protozoaires pathogènes, et pour maintenir un résiduel désinfectant dans l'ensemble du réseau de distribution. Cette pratique a permis d'éliminer virtuellement les maladies d'origine hydrique telles que le choléra, la typhoïde et la dysenterie dans les pays développés.

Le chlore est utilisé sous plusieurs formes : chlore gazeux (Cl2), hypochlorite de sodium (eau de Javel liquide) et hypochlorite de calcium (solide). Certaines compagnies d'eau utilisent les chloramines (combinaison de chlore et d'ammoniac) comme désinfectant alternatif offrant un résiduel plus stable et plus durable dans le réseau de distribution.

Bien que le chlore soit essentiel à la sécurité de l'eau, le chlore résiduel qui atteint les robinets des consommateurs peut provoquer des plaintes de goût et d'odeur et, plus important encore, peut réagir avec la matière organique naturelle pour former des sous-produits de désinfection (SPD) potentiellement nocifs.

Effets sur la santé et préoccupations

Aux concentrations utilisées dans le traitement de l'eau potable (généralement 0,2-4,0 mg/L), le chlore lui-même n'est pas considéré comme un risque sanitaire direct significatif. Cependant, la formation de sous-produits de désinfection (SPD) par la réaction du chlore avec la matière organique naturelle est une préoccupation bien documentée.

Les trihalométhanes (THM), dont le chloroforme, sont les SPD les plus étudiés. L'EPA réglemente les trihalométhanes totaux (TTHM) à un maximum de 0,080 mg/L. L'exposition à long terme à des niveaux élevés de THM a été associée à un risque accru de cancer de la vessie. Les acides haloacétiques (AHA), une autre classe majeure de SPD, sont réglementés à 0,060 mg/L.

Les chloramines, bien qu'elles produisent moins de THM et d'AHA, forment leur propre classe de SPD appelés nitrosamines, dont la N-nitrosodiméthylamine (NDMA), qui est un cancérogène humain probable.

Du point de vue esthétique, le chlore dans l'eau produit un goût et une odeur perceptibles que de nombreux consommateurs trouvent désagréables. Le seuil gustatif est d'environ 0,2 mg/L, bien que la sensibilité varie d'un individu à l'autre. Le chlore peut également irriter la peau et les yeux, et peut aggraver des affections telles que l'eczéma chez les personnes sensibles.

Dans les applications industrielles, le chlore résiduel peut endommager les membranes d'osmose inverse, interférer avec la qualité de l'eau de process et affecter la production alimentaire et de boissons. La déchloration est une étape de prétraitement cruciale pour de nombreux procédés industriels de traitement de l'eau.

Limites réglementaires pour le chlore dans l'eau potable

MRDL signifie Niveau Maximum Résiduel de Désinfectant. L'EPA indique que certaines personnes utilisant de l'eau contenant du chlore bien au-dessus du MRDL pourraient ressentir des effets irritants aux yeux et au nez ainsi que des troubles gastriques.

Comment analyser le chlore dans l'eau

Le chlore libre et total peut être mesuré sur le terrain à l'aide de kits colorimétriques DPD (N,N-diéthyl-p-phénylènediamine) ou d'analyseurs portables de chlore. Ces méthodes fournissent des résultats immédiats et sont largement utilisées par les compagnies d'eau et les opérateurs de traitement.

Pour l'analyse en laboratoire, la Méthode EPA 330.5 (titration iodométrique) et la Méthode Standard 4500-Cl fournissent une quantification précise du chlore. Les sous-produits de désinfection nécessitent des analyses spécialisées : les THM sont mesurés par la Méthode EPA 524.2 (purge et piégeage GC/MS) et les AHA par la Méthode EPA 552.2.

Il est important d'analyser le chlore immédiatement après le prélèvement de l'échantillon, car le chlore se dissipe rapidement des échantillons d'eau, en particulier à des températures élevées et en présence de matière organique.

Méthodes de traitement pour l'élimination du chlore

Charbon actif en grains (CAG)

Le charbon actif est la méthode la plus courante et la plus efficace pour l'élimination du chlore de l'eau. Les systèmes de filtration CAG éliminent le chlore par une combinaison d'adsorption et de décomposition catalytique. Des systèmes CAG correctement dimensionnés peuvent réduire le chlore à des niveaux indétectables. Le type de charbon, le temps de contact (un temps de contact en lit vide de 5-10 minutes est typique) et la hauteur du lit sont des paramètres de conception critiques.

Filtration à bloc de charbon

Les filtres à bloc de charbon offrent une efficacité d'élimination du chlore supérieure par unité de volume par rapport au CAG grâce à leur structure comprimée et à un meilleur contact de surface. Ils sont couramment utilisés dans les applications au point d'utilisation et comme prétraitement pour les systèmes d'OI.

Déchloration chimique

La déchloration chimique utilisant le bisulfite de sodium, le sulfite de sodium ou le thiosulfate de sodium est largement employée dans les applications industrielles nécessitant l'élimination du chlore de grands volumes d'eau. Ces agents réducteurs réagissent avec le chlore pour former des ions chlorure inoffensifs. Un dosage précis est essentiel pour éviter un excès d'agent réducteur dans l'eau traitée.

Déchloration par UV

Les systèmes UV à moyenne pression fonctionnant à des longueurs d'onde d'environ 185 et 254 nm peuvent décomposer photolytiquement le chlore libre et les chloramines. La déchloration par UV ne nécessite aucun produit chimique et ne produit pas de sous-produits de désinfection, ce qui la rend adaptée aux applications pharmaceutiques, électroniques et agroalimentaires.

Questions fréquemment posées

Pourquoi mon eau du robinet sent-elle la piscine ?

Une odeur de piscine ou d'eau de Javel dans l'eau du robinet est causée par le chlore ou les chloramines ajoutés lors du traitement municipal de l'eau pour la désinfection. Le seuil olfactif du chlore est d'environ 0,2 mg/L. L'odeur est plus perceptible dans l'eau chaude et dans les zones proches de la station de traitement.

Que sont les sous-produits de désinfection et pourquoi sont-ils préoccupants ?

Les sous-produits de désinfection (SPD) se forment lorsque le chlore réagit avec la matière organique naturelle présente dans l'eau. Les SPD les plus courants sont les trihalométhanes (THM) et les acides haloacétiques (AHA). L'exposition à long terme a été associée à un risque accru de cancer et à des effets reproductifs. L'EPA réglemente les THM totaux à 0,080 mg/L et les AHA totaux à 0,060 mg/L.

Un filtre de type carafe élimine-t-il le chlore ?

Les filtres à charbon actif standard réduisent le goût et l'odeur du chlore. Toutefois, leur capacité et leur débit sont limités. Pour une élimination constante en applications commerciales et industrielles, des systèmes de filtration CAG ou bloc de charbon dédiés avec un temps de contact et un volume de média appropriés sont recommandés.

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