Etude reconversion station AEP calcaire marin A. CHEVREL

Reconversion des unités de traitement
de neutralisation / reminéralisation
de l’eau potable par filtration sur calcaire
terrestre.
Agnès CHEVREL
journée de l'eau potable du 14 février 2013 - Hôtel
du Département "Marbot" - Tulle
Le contexte général
Problématique :
traitement des eaux agressives
arrêt de l’extraction du Maërl de Glénan
Objectifs :
identifier et tester les produits de substitution
existants
créer guide de préconisations
Moyens :
étude pilotée par Agence de l’eau en collaboration
avec ARS
cabinet d’études IRH
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Le contexte Adour-Garonne
Répartition des stations de neutralisation sur calcaire sur le bassin
Adour-Garonne
60%
51%
50%
40%
30%
20%
10%
10%
3% 3%
6%
5%
0%
4%
1% 1% 2% 2% 3% 1% 1% 1%
1% 3%
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0%
→ 4 départements regroupe plus de 70 % des installations (la Corrèze plus de
la moitié à elle seule)
→ 64 % des stations alimentent moins de 1000 abonnés
→ 76 % filtres ouverts dont 27 % sans plancher (Corrèze uniquement)
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Quelques chiffres
10 usines suivies
Installations en situation de fonctionnement normal, sans avoir été
modifiées, sans modifications des consignes d’exploitation
5 produits testés
Uniquement calcaires conforment à la norme NF EN 1018
calcaires terrestres concassés (Filtracarb SB ou L-SB,
Algafiltre Ca., Akdolit C, etc..)
calcaires modifiés ultra-poreux (Akdolit Hydro Calcit CG)
13 semaines de suivi, de mai à aout 2012
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Ladignac-le-long (87)
Meilhards (19)
Saint Fréjoux (19)
Rosiers d’Egletons (19)
Saint Pardoux (19)
Favars (19)
Sainte Fortunade (19)
Saint-Sylvain (19)
Sainte Féréole (19)
Pour essais
Pour suivi
(complémentaire)
(complémentaire)
Saint-Mamet-la-Salvetat (15)
10 stations étudiées , 3 complémentaires
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Principes généraux
Conception du filtre
Arrivée
Eau brute
Hauteur d’eau au-dessus du matériau neutralisant
30-50cm
Hauteur de recharge de matériau neutralisant
max 50cm
Hauteur minimale de matériau neutralisant
Hauteur de couche de sable
1m
~ qq cm
Plancher filtrant
résistance à une
densité de 1,8
Eau traitée
Sortie
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Notions fondamentales
Définitions
Lorsqu’une eau est agressive, elle a tendance à
dissoudre le carbonate de calcium et à attaquer le
béton, le ciment, les canalisations.
Il y a dans ce cas, impossibilité de former la couche
carbonatée protectrice sur les canalisations
métalliques, dite couche de Tillmans.
agressivité = capacité à dissoudre du carbonate de calcium
(calcaire)
corrosivité = capacité à dissoudre les métaux
conductivité = aptitude à permettre le passage du courant
électrique
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Notions fondamentales
Une eau est dite agressive
si son pH (mesuré sur le terrain) est inférieur à son
pH d’équilibre
Le pH d’équilibre (équilibre calco-carbonique)
correspond au pH d’une eau qui ne réagit pas avec le
carbonate de calcium.
Le pH d’équilibre se calcule à partir de : CO2, TH, TAC,
température, pH, ...
Un excès de gaz carbonique (CO2) que l'on
appelle CO2 agressif rend l’eau agressive .
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Cadre réglementaire
Code de la santé publique (articles R 1321.1 à
1321.63)
Arrêté du 11 janvier 2007 : limites et références de
qualité des eaux brutes et des eaux destinées à la
consommation humaine
•
•
•
Conductivité:
≥200 et ≤1000 µS/cm à 25°°C
pH: ≥ 6,5 et ≤ 9 (de l’ordre de 8)
Eau à l’équilibre calco-carbonique ou légèrement
incrustante (eau non corrosive)
Circulaire DGS/VSA n°98-225 du 8 avril 1998
•
TH et TAC de l’ordre de 8°°F
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Traitements correctifs
CO2 total < 44 mg/L
CO2 total > 44 mg/L
Traitement
complémentaire
Reminéralisation
par ajout de CO2
dégazage de CO2
Traitement
principal
Neutralisation
par filtration sur calcaire
Affinage
Atteinte de l’équilibre calcocarbonique
Neutralisation
par filtration sur calcaire
Atteinte de l’équilibre calcocarbonique
Reminéralisation: Si la concentration en CO2 agressif trop
faible ,il est nécessaire de procéder à une reminéralisation, par
injection de CO2 dans l’eau brute, avant de procéder à l’étape de
neutralisation par le calcaire.
Quoi: ajout de CO2
Dégazage
Si concentration en CO2 agressif trop importante (TH et TAC en
sortie de traitement >15 °F),
Quoi: suppression de CO2 par dégazage en entrée
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Traitements correctifs
Neutralisation: il s’agit de « neutraliser » le CO2
agressif présent dans l’eau brute pour le transformer en
hydrogénocarbonate de calcium et ainsi augmenter la
conductivité de l’eau traitée.
Quoi: filtration sur calcaire
But: CO2, pH, TH, TAC, conductivité
Affinage du pH
La reminéralisation et/ou la neutralisation au moyen de calcaire
terrestre ne permettent pas d’atteindre l’équilibre calcocarbonique.
Quoi: adjonction d’un réactif complémentaire (par exemple la soude) peut
être mis en œuvre à l’aval
But: pH (mesuré sur le terrain) = pH d’équilibre calculé
(eau non corrosive)
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Résultats
Résultats de traitement similaires ou légèrement
en retrait par rapport à ceux obtenus avec la neutralite
Quelques soit le produit et le temps de contact, l’équilibre
calco-carbonique n’est jamais atteint: une injection de soude
serait nécessaire
Pour les petites à moyennes installations de traitement,
meilleur compromis technico-économique = calcaire
terrestre broyé.
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Résultats
Des adaptations seront à apporter aux installations
actuelles pour permettre leur reconversion à l’utilisation
du calcaire terrestre.
Mise en œuvre et exploitation similaire, mais lavage du
calcaire terrestre plus délicat (plus d’eau utilisée)
Étude de faisabilité à effectuer systématiquement pour les
filtres actuellement en service, fonctionnant sans plancher
et/ou en filtration ascendante. Leur reconversion n’est pas
envisageable en l’état.
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Adaptation des installations
existantes
Dimensionnement
temps de contact supérieur à la neutralite
•
•
A débit de traitement égal , le volume de produit
neutralisant est plus important.
En théorie, nécessité augmentation du volume des
bacs de filtration mais pas nécessaire car les filtres à
neutralite existants = largement dimensionnés.
Lors de la étude, aucune adaptation de la capacité des
filtres (et donc aucun aménagement du génie civil) n’a
été nécessaire.
Néanmoins, la vérification du temps de contact
minimal de 30 minutes doit être systématique.
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Adaptation des installations
existantes
Conception du filtre
sens de filtration
en sens descendant quelle que soit l’origine, marine ou
terrestre du calcaire
plancher filtrant
indispensable pour le bon fonctionnement du filtre, tant en
mode filtration que pendant les opérations de lavage. L’absence
de plancher filtrant = handicap rédhibitoire pour le passage du
calcaire marin au calcaire terrestre.
hydraulique
répartition homogène de l’eau sur totalité surface du filtre.
Suppression des chutes existantes (dégazage) sur la ligne
d’alimentation des filtres.
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Conditions d’exploitation
Conditions d’exploitations
neutralite / calcaires terrestres = similaires
fréquence des recharges
conditions de remplissage
fréquence des lavages (mini. tous les 15 jours)
Lavage
présence obligatoire d’un plancher filtrant
réalisé à contre-courant d’air et d’eau (pompe et
surpresseur)
Sans modification des équipements de lavage, la durée
d’un lavage et le volume d’eau nécessaire au rinçage
s’avèrent plus importants
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Conditions d’exploitation
Bonnes pratiques
Ne jamais attendre que le filtre soit vide pour effectuer une recharge
(10 à 15 cm),
Laver régulièrement à l’air + eau, a minima tous les 15 jours.
Désinfecter le filtre après la première recharge (changement de
matériau) et selon conditions lors des recharges périodiques.
Analyser régulièrement la qualité de son eau; les mesures de l’ARS ne
servent pas au suivi des installations, mais au contrôle
Tenir à jour un fichier sanitaire complet comprenant un cahier des
procédures.
Stocker proprement le calcaire et à l’abri des poussières et des
intempéries.
Eviter de marcher dans les filtres lors des recharges. (risques de
contaminations)
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