Eau brute

L'osmose inverse est utilisée pour la production d'eau déminéralisée depuis plus de 30 ans[9]. En osmose inverse, l'eau est transportée à travers une membrane sous haute pression, laissant un produit qui se compose principalement d'eau et d'un concentré contenant la plupart des autres composants tels que les minéraux et les résidus indésirables[11]. De nombreux contaminants, notamment le fer, le manganèse, l'ammonium, les traces de pesticides et de médicaments, les micropolluants organiques et les particules radioactives peuvent être éliminés par osmose inverse uniquement[3] . Cette efficacité a fait de l'osmose inverse la principale méthode de purification de l'eau, souvent utilisée en combinaison avec d'autres méthodes, comme traitement final. Un inconvénient de l'osmose inverse est que l'élimination de la plupart des minéraux de l'eau peut avoir des effets négatifs sur son goût. Des minéraux sont parfois ajoutés à l'eau potable qui a déjà été filtrée pour améliorer son goût.

La méthode de traitement conventionnelle pour la purification de l'eau est un processus complexe en plusieurs étapes qui a été utilisé pendant de nombreuses années[9]. Il se compose généralement de cinq étapes principales[10]. Tout d'abord, l'eau brute est ajustée pour l'alcalinité et le pH avec l'ajout de chaux hydratée et de dioxyde de carbone. Deuxièmement, les particules sont rassemblées avec du sulfate d'aluminium et d'autres coagulants, tels que des polymères. Troisièmement, l'eau est lentement mélangée dans des clarificateurs (en) où les particules plus grosses se déposent au fond et sont périodiquement éliminées (sédimentation). Quatrièmement, l'eau est dirigée des clarificateurs vers les filtres (par exemple, l'anthracite et le Filtre à sableFiltre à sable) pour piéger les particules plus petites qui ont survécu au processus de clarification. Enfin, de l'hydroxyde de sodium est ajouté pour ajuster le pH/alcalinité final, de l'hypochlorite de sodium pour la désinfection et du fluorure pour la fluoration. Ce processus est souvent utilisé comme méthode de prétraitement tandis qu'un autre processus, comme l'osmose inverse, est utilisé pour le traitement final. Un inconvénient de cette méthode est son utilisation de produits chimiques, tels que l'ozone, les floculants, le peroxyde d'hydrogène, la chaux et le chlore pour le processus de filtration. Ces produits chimiques peuvent être dangereux s'ils sont mal utilisés, ou s'ils restent dans l'eau après un traitement complet. Ce qui nécessite des précautions particulières et chaque étape du processus doit être contrôlée pour obtenir une performance globale optimale. La nécessité d'un système de contrôle complexe pour le traitement conventionnel peut entraîner vers le haut son coût financier. Cela a conduit au développement de méthodes alternatives de prétraitement et de traitement de l'eau brute.

Traitement d'eau potable de 300 m³/h par ultrafiltration dans l'aqueduc de Grundmühle (Allemagne)

L'ultrafiltration est un procédé de filtration membranaire et constitue une alternative au prétraitement conventionnel[9]. Dans cette méthode, l'eau est uniquement pré-filtrée avec un filtre à tamis (en) commun avant d'être filtrée à haute pression à travers une membrane, séparant l'eau des contaminants qu'elle contient. L'ultrafiltration peut être utilisée seule pour la purification de l'eau, ou comme prétraitement pour l'osmose inverse. Ses avantages par rapport au prétraitement conventionnel comprennent: une eau de très haute qualité indépendamment des contaminants dans l'eau brute initiale, une usine plus simple dans sa conception et plus flexible, ce qui facilite l'automatisation, une utilisation moindre de produits chimiques et un produit final sans .virus et micro-organismes.

Le traitement des eaux de surface micro-polluées pour la production d'eau potable avec un biofiltre (prétraitement par biofilm,Biofilm pre-treatment ou Bio-diatomite Dynamic Membrane Reactor, BDDMR) utilise de la terre de diatomées, déposée sur un septum filtrant généralement constitué d'une maille métallique fin en acier inoxydable; les petites diatomées aux configurations infinies forment un gâteau de filtration rigide mais poreux qui tamise la matière lorsqu'elle passe à travers le filtre.

La méthode de filtration sur membrane à biofilm est utilisée pour éliminer les sous-produits chimiques nocifs, tels que le NH4+-N, l'azote total et la matière organique dissoute, qui pourraient se former lors des processus de désinfection[12]. Le prétraitement du biofilm est une étape nécessaire pour le traitement de l'eau dans de nombreuses régions du monde en raison de son faible coût d'exploitation et de son efficacité à éliminer les polluants. Dans ce processus, les micro-organismes éliminent les contaminants des eaux brutes et usées qui sont nocifs pour les humains, mais les nourrissent. La filtration BDDMR par réacteur à membrane dynamique à bio-diatomite combine une technologie de membrane dynamique pour le traitement des eaux usées et des colonies microbiennes qui forment des particules de diatomite pour purifier l'eau[13]. Ces méthodes sont en cours de développement en Chine dans le cadre de la résolution des problèmes de pollution du pays.

Lors de pics élevés de turbidité, des agents pathogènes se trouvent plus fréquemment dans l'eau brute, ce qui contribue à la propagation des maladies[15]. Lorsque la turbidité augmente, les visites à l'hôpital enregistrées pour des personnes âgées (65 ans et plus) atteintes de maladies gastro-intestinales augmentent également. Même les endroits dotés de systèmes de filtration conformes aux normes peuvent connaître des maladies endémique gastro-intestinale ou des maladies infectieuses d'origine hydrique. Les personnes hospitalisées représentent un faible pourcentage de la morbidité totale causée par ces maladies[8].

Le contrôle des terres entourant les sources d'eau brute est essentiel pour réduire la turbidité. Les zones de remise en suspension et d'érosion élevées des sédiments doivent être régulièrement surveillées, et des écrans et autres dispositifs sont mis en place pour capturer les particules en suspension. Les écrans qui retiennent les particules et les débris doivent être nettoyés régulièrement. Le rinçage des pompes à eau doit être effectué lorsque la demande est la plus faible. Cela laisse le temps à l'eau de se déposer et diminue la turbidité avant que l'eau ne soit nécessaire en grandes quantités. La réduction de la turbidité est plus facilement obtenue lorsque l'eau passe par une série de traitement chimiques et physiques avant d'atteindre le filtre[16].

Rive du fleuve Saint-Laurent près de Kamouraska