Comparaison technico-économique de solutions alternatives pour l'abattement des précurseurs de sous-produits organochlorés dans les eaux de surface du Canada

Le chlore est utilisé de façon extensive dans l'industrie nord-américaine du traitement de l'eau potable en raison de sa capacité d'inactivation de nombreux pathogènes tels que les virus, de son faible coût et de la facilité avec laquelle sa concentration résiduelle peut être mesurée en réseau de distribution. Toutefois, la réaction du chlore libre avec la matière organique naturelle (MON) engendre la formation de sous-produits de désinfection (SPD). Qui plus est, la réglementation en matière de SPD a récemment été resserrée au Québec, ce qui a poussé de nombreuses installations de traitement à effectuer une mise à niveau de leur procédé de manière à ce que l'eau traitée puisse répondre aux nouvelles normes. C'est donc dans cette optique que ce projet vise à 1) déterminer expérimentalement le pourcentage d'enlèvement de la matière organique et de réduction des SPD de la coagulation (alun et sulfate ferrique), de l'inter-ozonation, du couplage coagulation-CAP recirculé, du couplage échange d'ions-coagulation et de la nanofiltration spiralée avant l'étape de désinfection, 2) déterminer l'influence du type d'eau utilisé sur le classement des performances et 3) déterminer les coûts d'investissement en capital et en opération et maintenance des différentes chaînes de traitement à l'étude.

Abstract

Chlorine is widely used in the North American water industry for both primary and secondary disinfection. This disinfectant can efficiently inactivate a broad range of pathogens such as viruses at low cost, while providing a measurable residual concentration in distribution systems. However, free chlorine reacts with natural organic matter (NOM) and generates potentially carcinogenic disinfection by-products (DBP). As regulations recently became stricter in the province of Quebec, many utilities using chlorine as secondary disinfectant are reviewing their DBP control strategy to achieve regulatory compliance. The purpose of this project was (i) to evaluate the DBP precursor removal efficiency of six processes, namely alum and ferric sulfate (FS) coagulation, intermediate ozonation (IO3), recirculated powdered activated carbon (PAC), magnetic ion exchange (IX) and spiral-wound nanofiltration, (ii) to assess the impact of source water quality on process performance using six Canadian surface waters representing a broad range of characteristics and (iii) to evaluate the capital investment and operation and maintenance costs of each technology in order to compare the performance of the investigated processes on the grounds of both treatment performance and costs.