L'ozonation est un processus de traitement de l'eau qui détruit les micro-organismes et dégrade les polluants organiques grâce à l'infusion d'ozone, un gaz produit en soumettant des molécules d'oxygène à une haute tension électrique. Pendant les situations d'urgence, la technologie est principalement applicable dans les phases de stabilisation et de relèvement dans des contextes urbains, où l'expérience de l'utilisation de tels systèmes existe déjà.

L'ozonation (également appelée ozonisation) est un traitement chimique de l'eau basé sur l'infusion d'ozone dans l'eau. L'ozone est un gaz composé de trois atomes d'oxygène (O3) et est l'un des oxydants les plus puissants. Dans ce processus d'oxydation avancé, l'oxygène (O2) est soumis soit à une tension électrique élevée, soit à un rayonnement UV pour produire une espèce très réactive (O3) qui attaque une large gamme de composés organiques et tous les micro-organismes. L'ozonation a un large éventail d'applications, car elle est efficace à la fois pour la désinfection et la dégradation des polluants organiques et inorganiques. Les quantités d'ozone requises peuvent être produites au point d'utilisation, mais la production nécessite beaucoup d'énergie et est donc coûteuse.

Considérations sur la conception

Les générateurs les plus courants produisent de l'ozone (O3) en soumettant de l'oxygène (O2) ou de l'air à une haute tension électrique (« générateurs de type décharge Corona ») ou à un rayonnement UV (générateurs de type UV). Les générateurs de type décharge corona sont utilisés pour les systèmes à grande échelle, produisant des concentrations d'ozone de 1 à 4,5 % en poids. Les générateurs de type UV atteignent des concentrations d'ozone de 0,1 à 0,001 % en poids et sont utilisés pour traiter de plus petites quantités d'eau. L'ozone gazeux est transféré à l'eau brute par diffusion de fines bulles ou par injection latérale. Dans le réservoir de contact, l'ozone réagit avec les contaminants dans l'eau, ne nécessitant qu'un court temps de contact (environ 10 à 30 minutes). Un système de dégazage détruit tout ozone non dissous.

La molécule d'ozone gazeux est très instable et donc réactive vis-à-vis d'une grande variété de contaminants de l'eau, tels que les composés inorganiques (par exemple, le fer, le manganèse) et les composés organiques (par exemple, les micropolluants) ainsi que les micro-organismes. L'ozone attaque les contaminants directement ou indirectement par sa décomposition dans l'eau pour former des radicaux hydroxyles (OH-), qui réagissent rapidement avec de nombreux contaminants de l'eau potable. L'ozone se décompose rapidement dans l'eau, ce qui rend sa durée de vie très courte (moins d'une heure) et le rend inadapté comme désinfectant résiduel, c'est-à-dire protégeant le système de distribution d'eau potable de la repousse/recontamination. L'ozonation et la chloration T.6 , T.7 peuvent être utilisées en tandem pour inactiver un large éventail de micro-organismes à la station d'épuration et pour protéger l'eau pendant la distribution/le stockage. L'ozonation de l'eau contenant de la matière organique va produire du carbone organique assimilable qui permet la repousse biologique dans les processus ultérieurs et le réseau. Par conséquent, l'Ozonation doit être suivie d'un procédé de traitement permettant la dégradation biologique, comme la Filtration lente sur sable T.9 ou le CAG T.13 .

Matériaux

Les matériaux comprennent l'oxygène, le concentrateur d'oxygène, le générateur d'ozone, le préfiltre, la pompe d'injection, l'injecteur venturi, le réservoir de contact et une alimentation électrique fiable (voir S.9 - S.12 ). La disponibilité locale des matériaux sera limitée.

Applicabilité

L'ozone peut être ajouté à plusieurs étapes du traitement de l'eau potable : en prétraitement (pré-ozonation), après la sédimentation et avant la filtration (ozonation intermédiaire) ou en tant qu'étape de désinfection finale. En prétraitement, il réagit avec les micropolluants, le fer, le manganèse et le soufre ainsi que les composés affectant la couleur, l'odeur et le goût. L'élimination ultérieure des composés dégradés est améliorée dans les étapes de traitement ultérieures, par exemple, les processus de sédimentation ou de filtration, y compris les Filtres à sable T.2 , T.9 et les Filtres à CAG T.13 . Dans l'eau à faible turbidité, l'ozone forme des colloïdes ( « formation de micelles » ) qui peuvent être transformés en micro flocs en ajoutant une petite quantité de coagulant, et ces micro flocs sont facilement retenus par les filtres à sable.

Pour cibler les composés organiques, la quantité requise d'ozone et la décomposition subséquente de l'ozone dépendent fortement de la quantité et des types de contaminants. En règle générale, la demande initiale d'ozone est de 2,5 mg d'ozone/mg de Demande chimique en oxygène (DCO). En tant que désinfectant pour inactiver les agents pathogènes microbiens dans l'eau, les concentrations d'ozone requises et les temps de contact ( « valeurs CT » ) peuvent être trouvés dans la directive de l'OMS pour la qualité de l'eau potable. En général, il est plus efficace contre de nombreuses bactéries et virus que le chlore et les UV. Pour l'inactivation de Cryptosporidium, cependant, l'OMS déclare qu'il n'existe actuellement aucune valeur CT acceptée (concentration d'ozone multipliée par le temps de contact), car les résultats varient considérablement entre les études et même entre les essais répétés pour différentes températures et niveaux d'inactivation.

Fonctionnement et entretien

La conception, la construction, le fonctionnement et l'entretien nécessitent des opérateurs bien formés. L'équipement de haute technologie est coûteux et a une forte demande de puissance. Les systèmes développent occasionnellement des fuites d'ozone, nécessitant un moniteur d'ozone ambiant et des vérifications régulières du générateur et du réservoir de contact. Le fonctionnement et l'entretien comprennent également le maintien du débit requis de liquide de refroidissement du générateur ; l'inspection et nettoyage réguliers du générateur d'ozone, de l'alimentation en gaz et des ensembles électriques ; et surveiller le système d'alimentation et de distribution de gaz ozone pour s'assurer que le volume nécessaire d'ozone entre en contact suffisant avec l'eau brute.

Santé et sécurité

L'ozonation des eaux contenant du bromure peut former du bromate, un agent cancérigène connu, mais généralement à des concentrations bien inférieures au seuil de préoccupation pour la santé. Les techniques de contrôle de la formation de bromate impliquent l'ozonation à des valeurs de pH légèrement acides, l'ozonation en plusieurs étapes et l'utilisation d'ammoniac ou de chlore. Une fois le bromate formé, les filtres à CAG et l'irradiation UV peuvent l'éliminer à un degré limité. Le gaz ozone est peut-être toxique et extrêmement irritant pour le corps humain, de sorte que les fuites doivent être contrôlées pour éviter l'exposition des travailleurs.

Coûts

Les coûts de l'équipement d'ozonation, des opérations et de l'énergie sont élevés.

Considérations sociales et environnementales

Les capacités locales pour gérer un processus de traitement aussi sophistiqué seront limitées. L'acceptation de l'eau traitée est bonne, car le processus n'inclut aucun composant chimique, ce qui pourrait affecter le goût. L'ozonation a une forte consommation d'énergie. Dans les zones où les combustibles fossiles sont utilisés pour l'électricité, il a une empreinte CO2 élevée.