Le rôle important des niveaux de pH dans le traitement de l’eau

Les systèmes de traitement de l’eau potable et des eaux usées jouent un rôle crucial pour garantir des communautés et des écosystèmes sains. Un paramètre fondamental qui influence de manière significative l’efficacité et la performance de ces systèmes de traitement est le niveau de pH de l’eau traitée. Le niveau de pH affecte à la fois les propriétés chimiques et physiques de l'eau, influençant ainsi le comportement des contaminants et les processus de traitement.

Les opérateurs doivent avoir une compréhension approfondie de l'impact du pH sur les processus de traitement afin de garantir que ces systèmes fonctionnent comme nécessaire et d'éviter tout dommage potentiel aux équipements, aux personnes et à l'environnement.

Comprendre le pH

Le pH de l'eau est une mesure de son acidité ou de son alcalinité et est défini sur une échelle logarithmique allant de 0 à 14. Un pH de 7 est considéré comme neutre. Les valeurs inférieures à 7 indiquent l'acidité et les valeurs supérieures à 7 indiquent l'alcalinité. Les fluctuations du pH sont normales, mais doivent généralement être limitées entre 6.3 et 7.6. À mesure que le pH passe au-dessus ou en dessous des niveaux souhaités, les opérateurs peuvent avoir besoin d'ajouter des produits chimiques pour ramener les niveaux dans la plage acceptable.

L'eau acide peut être ajustée en ajoutant du carbonate de sodium (carbonate de sodium) ou de l'hydroxyde de sodium via une pompe doseuse chimique (Figure 1).

À l’inverse, l’eau alcaline peut être contrôlée grâce à l’ajout d’acides liquides ou de dioxyde de carbone (CO2).

Le maintien du pH est le plus important dans les étapes suivantes du processus de traitement :

Coagulation et floculation

Pour les grandes usines de traitement d’eau, la coagulation et la floculation sont des étapes clés du traitement. Le maintien du pH dans une plage spécifique (généralement entre 6 et 8) permet d'optimiser les performances du coagulant et favorise la formation de flocs plus gros et plus décantables. Les écarts par rapport à la plage de pH optimale peuvent entraîner une floculation incomplète, une mauvaise sédimentation et une efficacité réduite des processus de filtration ultérieurs.

Désinfection

La désinfection est une étape cruciale du traitement de l’eau qui élimine les micro-organismes nuisibles pour garantir la sécurité de l’approvisionnement en eau. Les désinfectants à base de chlore fonctionnent plus efficacement à des valeurs de pH comprises entre 5.5 et 7.6. Le niveau de pH doit être soigneusement surveillé et ajusté pour garantir une désinfection adéquate et empêcher la formation de sous-produits de désinfection, tels que les trihalométhanes (THM), qui sont plus susceptibles de se former à des niveaux de pH plus élevés.

Collecte et distribution

Le pH de l’eau joue également un rôle crucial dans le maintien de l’intégrité des systèmes de collecte des eaux usées et des systèmes de distribution d’eau potable. Pour cette raison, de nombreuses industries doivent traiter leurs eaux usées avant leur rejet, y compris en ajustant le pH. Lorsque l’eau est trop acide ou trop alcaline, des métaux peuvent s’infiltrer dans l’eau. Là encore, le tartre se produit lorsque l’eau a un pH élevé et contient des niveaux élevés de minéraux durs, entraînant des dépôts sur les tuyaux et les accessoires.

Processus biologiques

Dans les systèmes de traitement des eaux usées, des processus biologiques tels que le traitement des boues activées ou la filtration biologique sont utilisés pour éliminer les matières organiques et les nutriments. Le niveau de pH influence l'activité et la croissance des micro-organismes impliqués dans ces processus. Différents micro-organismes se développent dans différentes plages de pH, et le maintien de conditions de pH appropriées est crucial pour la stabilité et l'efficacité des systèmes de traitement biologique.

Comment mesurer et ajuster le pH

Les opérateurs peuvent mesurer le pH à l'aide de n'importe quelle sonde en ligne ou, pour une analyse et une collecte de données plus complètes, d'un analyseur d'eau (Figure 2), conçu pour mesurer les niveaux de pH.

Lorsque les niveaux de pH doivent être ajustés, de nombreuses installations choisissent un traitement chimique à l’aide de pompes doseuses/doseuses chimiques. Les concepteurs et les opérateurs du système doivent veiller à choisir la pompe adaptée au produit chimique dosé. Cela inclut le choix des matériaux appropriés pour les composants de la pompe, y compris les vannes et les tubes/tuyaux de la pompe. Ils doivent être compatibles avec les acides et bases caustiques et abrasifs.

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Enfin, les opérateurs doivent examiner attentivement le type d'acide ou de base utilisé pour l'ajustement du pH. Par exemple, l’acide sulfurique peut abaisser rapidement et considérablement le pH, mais il produit également des niveaux élevés de chaleur lorsqu’il est mélangé à l’eau, ce qui peut être problématique, voire dangereux dans certaines applications.

Le dosage du CO2 (Figure 3) permet une réduction du pH plus contrôlée et progressive. Le CO2 est auto-tampon et forme de l'acide carbonique (H2CO3) lorsqu'il est dissous dans l'eau. Cet acide carbonique peut se dissocier en ions hydrogène (H+) et en ions bicarbonate (HCO3-). La réaction d'équilibre réversible entre l'acide carbonique et les ions bicarbonate aide à maintenir le pH de la solution, en le maintenant généralement juste au-dessus de 6. Ainsi, il est difficile de surdoser l'eau. Cela réduit le risque de corrosion, minimisant ainsi le risque de détérioration de la qualité de l'eau due à la libération de métaux ou d'autres contaminants liés aux canalisations.

Le CO2 n’est peut-être pas une solution idéale pour traiter l’eau hautement alcaline. Cependant, pour la majorité des systèmes d’eau, cela représente un avantage et est reconnu comme respectueux de l’environnement.

Quelle que soit la méthode de traitement utilisée, il n’en demeure pas moins que le niveau de pH joue un rôle important à chaque étape du traitement de l’eau et des eaux usées. En reconnaissant l’impact du pH et en mettant en œuvre des stratégies de contrôle appropriées, les opérateurs peuvent garantir des résultats de traitement cohérents.