modélisation traitement avancé pollution
A
Études
Eau potable
TSM 4 2020 - Page(s) 21-30

Modélisation cinétique de l’évolution des trihalométhanes à partir de l’absorbance UV 254 nm après chloration sur un réseau d’eau potable

Kinetic modeling of trihalomethane evolution from UV 254 nm absorbance after chlorination on a drinking water supply network

Résumé

La formation des trihalométhanes (THM) est associée à la réaction du chlore avec la matière organique résiduelle contenue dans les eaux traitées avant distribution. Elle se poursuit dans le temps sur le réseau de distribution jusqu’au robinet du consommateur. Le respect de la norme des 100 μg/L sur les points les plus éloignés peut être critique sur des unités de production où la matière organique résiduelle en fin de traitement peut se montrer très réactive, en lien à sa composition et à des facteurs aggravants comme la température, le temps de séjour hydraulique et la présence de bromures. Dans ce contexte et en visant en priorité les eaux superficielles à pollution moyenne à forte en matière organique, la R&D Saur a développé un modèle prédictif de formation des THM en basant la construction sur trois objectifs principaux : une quantification en unité de masse de THM totaux, la prévision la plus juste sur les fins de réseau pour des temps de séjour dépassant les 72 h et, enfin, que le modèle puisse être employé sur les installations industrielles comme outil de diagnostic et d’aide aux réglages d’exploitation des traitements unitaires. Le modèle a été bâti à partir d’essais de laboratoire menés sur des eaux traitées de deux unités de production avant chloration. Les protocoles mis en oeuvre ont permis de développer une modélisation à partir de l’absorbance UV à 254 nm. L’équation cinétique de production permet d’évaluer précisément les concentrations en THM totaux à moyen et long termes sur une gamme étendue de températures : 7 à 25°C. Le modèle intègre le « bromide incorporation factor », indice de caractérisation de l’état bromé, qui permet d’exprimer les résultats en unité de masse de THM totaux. L’applicabilité du modèle à d’autres groupes d’eaux est également présentée.

Abstract

THM formation is associated to the reaction of chlorine with residual organic matter in treated water before distribution. Reaction continues from distribution network to consumer’s tap. Compliance with the 100 µg/L standard at the most distant points can be critical on production units where residual organic matter at the end of treatment can be very reactive in relation to its composition and aggravating factors such as temperature, hydraulic residence time and the presence of bromide. In this context and targeting primarily surface water with medium to high organic matter pollution, Saur R&D has developed a predictive model for the THM formation building upon 3 main objectives: a quantification in total THM mass unit, the most accurate prediction for network endings with residence time exceeding 72 h and finally, that the model can be used on industrial facilities as a diagnostic tool and for helping to adjust operating settings of each treatment unit. The model was built on laboratory experiments conducted on treated water from 2 production units before chlorination. Implemented protocols allowed to develop a model based on UV absorbance at 254 nm. Kinetic equation of THM production provides a precise estimation of total THM concentration at medium and long terms on a wide range of temperature: from 7 to 25°C. The model incorporates the « Bromide Incorporation Factor », an index characterizing the brominated state, which allows to express the results in terms of total THM mass units. The model applicability is also presented for other groups of waters.

Mots clés : modèle, prédiction, THM, absorbance UV, réseau, eau potable
Keywords : model, prediction, THM, UV absorbance, network, drinking water
https://doi.org/10.36904/tsm/202004021

1, 2, 3, 4 Saur – Direction technique, Recherche et développement – Maurepas

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