Reminéralisation

Traitement de reminéralisation.
Les traitements élémentaires de neutralisation ne permettent pas toujoursde conférer les caractéristiques optimales souhaitées à toutes les eaux. C'est le cas des eaux douces contenant peu ou pas de gaz carbonique, ainsi d'ailleurs que des eaux sursaturées à pH supérieur à 8,3.
Pour obtenir le résultat souhaité, il est nécessaire d'appliquer à ces eaux un traitement de reminéralisation qui leur conférera une minéralisation supérieure à celle que l'on obtiendrait par un traitement élémentaire de neutralisation carbonatée ou non.

Reminéralisation par injection de CO2 suivie d'une neutralisation par réactifs neutralisants.
En général, il est procédé à l'injection de gaz carbonique (CO2) dans l'eau, avant l'introduction ou de filtration par réactif neutralisant.
Ceci s'effectue à la base de colonnes ou de cuves spécialement aménagées : le CO2 est injecté par de simples tubes ou mieux par des buselures calibrées ou des diffuseurs poreux.

On obtient donc de l'eau acidulée contenant donc une certaine quantité d'acide carbonique (CO2+H2O) dans laquelle le produit basique (neutralisant de cet acide) sera introduit, ou l'eau acide sera ensuite envoyée sur un filtre à base alcaline pour y être neutralisée.

Filtres à base de carbonate de calcium :

• à base fortement calcaire, type "Maërl" ou autre,
• dolomie calcinée ou non calcinée (dolomites).

Nota : une consommation de la masse filtrante sera donc effectué en fonction de la quantité de CO2 agressif présent dans l'eau acide et du % en CaCO3 de cette masse.

NOTA - Solubilité du CO2 :
La solubilité du dioxyde de carbone (gaz carbonique) dans l'eau, dépend de la température et de la pression partielle de ce gaz au-dessus de l'eau.
Soit, par exemple, ci-dessous la quantité de dioxyde dissous dans l'eau pure, au maximum (en mg/l), sous pression de CO2 = pression atmosphérique.

Notons les valeurs maximum suivantes :

• à 10°C : 2,25 g/l,
• à 20°C : 1,62 g/l,
• à 40 °C : 0,98 g/l.

< Nota : lien sur le CO2>

Reminéralisation par injection de bicarbonate de soude et d'un sel fort de calcium.
Ce traitement concerne les eaux douces à faible teneur mais néanmoins sursaturées en CO2 libre.

L'injection de bicarbonate de soude "transforme" le CO2 agressif en CO2 libre. Il est possible que la seule action du bicarbonate permette d'atteindre la zone d'équilibre souhaitée.

Le traitement doit être complété (ou précédé) par une adjonction de sels forts de calcium, le sulfate de calcium ou le chlorure de calcium, dont l'utilité est :

• d'amener la dureté à la valeur souhaitée,
• de rééquilibrer le rapport TAC/Calcium que l'introduction généralement importante de bicarbonate de soude tend à augmenter.

Conclusion sur les traitements de reminéralisation.

• Le procédé idéal est l'injection de CO2, suivie d'une neutralisation.
  
  On peut faire au sujet de cette technique, les observations suivantes :
  • elle ne met en oeuvre que des produits présents dans pratiquement toutes les eaux naturelles et dont l'action ne saurait être mauvaise
  • elle est cependant plus complexe que l'autre technique envisagée puisque, pour agir séparément sur le TAC et le TH, il faut deux réactifs en plus du CO2.....
    
• La technique par injection de bicarbonate de soude et d'un sulfate ou d'un chlorure de calcium est valable dans la mesure où, à l'issue de ce traitement, l'eau ne contient pas trop d'ions sulfates (SO4^2-) ou chlorures (Cl^-) qui favorisent l'attaque des matériaux même à des teneurs très inférieures aux limites autorisées. L'opportunité du procédé et les taux de traitement seront examinés en tenant compte :

  • de la teneur initiale de l'eau en ions SO42- et Cl- ,
  • de l'apport éventuel d'ions de cette sorte par un traitement de coagulation au sulfate d'alumine ou au chlorure ferrique.

Nota : le chlorure ferrique commercial introduit dans l'eau 40% de son poids en chlorure de calcium anhydre.


VARIANTE POSSIBLE DU TRAITEMENT :
L'injection de CO2 est toujours associée à une neutralisation, sauf bien entendu, s'il s'agit d'une eau sursaturée. De plus, ce traitement doit souvent s'insérer dans un traitement complet de coagulation/floculation (processus d'agglomération et de précipitation des particules).

En ce cas, il y a plusieurs possibilités :

1. Injection du CO2 sur une eau filtrée (éventuellement ozonée) suivie d'injection d'eau de chaux,
2. Injection du CO2 sur une eau décantée suivie d'une filtration sur calcaire,
3. Injection du CO2 sur une eau brute (non traitée) suivie d'une injection de lait de chaux pour amener le pH à sa valeur optimum de floculation, puis injection d'eau de chaux sur l'eau filtrée,
4. Injection sur une eau filtrée de la quantité totale d'eau de chaux nécessaire suivie de l'injection finale de CO2.

Cette dernière manière de procéder, n'est possible que sur les eaux dont le TAC est assez faible pour qu'il n'y ait pratiquement aucune décarbonatation. Son intérêt est double :

- le CO2 est très facilement retenu dans l'eau qui contient alors essentiellement de la chaux et un peu de carbonate.

- le contrôle du traitement s'opère en vue d'obtenir un pH déterminé en agissant sur le débit de gaz carbonique beaucoup plus facile à régler que celui de la chaux. La qualité de la régulation est très améliorée si l'injection de CO2 se fait en dernier, juste avant prélèvement de contrôle du pH.

Notons également que si l'injection de CO2 est faite avant l'entrée d'une filtration, il faut éviter toute chute à l'entrée sur ces derniers pour éviter le dégazage.

Remarques finales.
Des difficultés sont quelquefois rencontrées pour amener les eaux à l'équilibre parfait :

* Si cet équilibre est obtenu par l'injection d'un réactif, le dosage de celui-ci doit être très précis après avoir été déterminé en fonction des caractéristiques de l'eau en fin de traitement. Toute erreur due à un dosage défectueux ou à une modification des caractéristiques de l'eau peut conduire à une eau agressive ou entartrante.

* Une eau trop douce, même équilibrée vis-à-vis du calcaire, ne produira pas un dépôt protecteur souhaité de carbonate de calcium, à moins d'un traitement de recarbonatation que l'on hésite parfois à adopter.

* Il est, en pratique, difficile de conserver à l'équilibre, une eau qui le serait au départ de l'usine de traitement.En effet, toute modification de température rendra cette eau , dans le réseau ou chez l'abonné, soit agressive, soit incrustante.

* Une eau, même parfaitement équilibrée, peut demeurer corrosive à l'égard des métaux et les inconvénients qui en résultent durent tant qu'un dépôt protecteur n'aura pas revêtu la totalité des surfaces métalliques au contact de l'eau.

Pour ces raisons, on complète parfois les traitements d'amenée à l'équilibre exposés précédemment par un traitement d'inhibition qui paralyse, en quelque sorte, la capacité agressive ou entartrante de l'eau.

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