Abstracts
Résumé
Pour limiter la formation de composés organohalogénés des eaux traitées et la reviviscence bactérienne des réseaux, il est important d'éliminer la majeure partie du carbone organique dissous (COD) et du carbone organique dissous biodégradable (CODB) contenus dans les eaux naturelles. Des travaux récents nous ont permis de montrer que la nanofiltration est une technologie de choix pour répondre à ces contraintes.
L'objectif de cet article est de présenter à partir de travaux de laboratoire un inventaire détaillé du carbone organique résiduel d'un perméat prélevé le 21/04/93 sur le prototype industriel de nanofiltration de Méry/Oise en banlieue parisienne. Pour atteindre cet objectif il a été nécessaire de mettre en œuvre des 'techniques analytiques impliquant l'utilisation de la chromatographie liquide haute performance (CLHP) et de la chromatographie en phase gazeuse (CG) soit équipée d'un détecteur à ionisation de flamme (FID) ou d'un détecteur à capture d'électrons (ECD), soit couplée à la spectrométrie de masse (SM).
Les résultats obtenus ont montré que le COD du perméat étudié est constitué d'environ 60% d'acides aminés libres et combinés, de 7% d'aldéhydes et de 10 à 20% de composés divers identifiables en CG/SM. Ces derniers composés comprennent majoritairement des acides gras aliphatiques et des acides aromatiques de faibles masses. La concentration de chacun de ces composés a été estimée à 0,3 µg l-¹ C. On peut raisonnablement penser, d'après la bibliographie que les hydrates de carbone (non analysés dans cette étude) représenteraient une part importante de COD du perméat. En outre, cette étude a montré que la part prise par les acides aminés totaux dans le CODB du perméat est importante.
Seul le tiers des potentiels de formation d'organohalogénés totaux (PFTOX) a été identifié comme étant des trihaloméhanes (THM) et des acides haloascétiques. Toutefois, étant donné que les acides aminés totaux représentent à eux seuls la quasi totalité de la demande en chlore du perméat, les autres sous-produits de chloration non identifiés seraient probablement des nitriles chlorés, des chloramines et des chloroaldéhydes qui sont parmi les principaux intermédiaires réactionnels de la coloration des acides aminés.
Mots-clés:
- Nanofiltration,
- COD,
- CODB,
- organohalogénés,
- acides aminés,
- reviviscence bactérienne,
- chromatographie en phases liquide et gazeuse
Abstract
Removal of dissolved organic carbon (DOC) and biodegradable dissolved organic carbon (BDOC) is one of the most important means to prevent disinfection by-products (DBPs) formation during water treatment and bacterial regrowth in distribution systems. In previous investigations, the authors have shown that nanofiltration, over nine months of operation at industrial scale in Paris suburbs, was an effective technology to meet the new guidelines concerning chlorine DBPs.
This paper reports laboratory investigations aimed to identify and quantify the main organic components included in the low DOC, BDOC and TOXFP (Total - Organohalides Formation Potential) residuals of a nanofiltration permeate sampled on April 21, 1993.
Details on DOC, BDOC, organohalides, amino acids and aldehydes analysis procedures were described elsewhere (AGBEKODO et al., 1994). Chlorination was undertaken in potential conditions k: 2.5 mg Cl2/mg DOC, pH=7.5 (phosphate buffer), 72 hours contact time, in dark at 20°C. Haloacetic acids determination consisted (after chlorination in potential conditions) in liquid-liquid extraction, methylation with diazomethane and gas chromatography analysis. Extraction procedure based on XAD8/XAD4 adsorption prior to gas chromatography/Mass Spectrometry (GC/MS) analysis (Fig. 3), allowed a 19000 fold concentration of the permeate. To prevent possible contamination of the permeate, the extraction system consisted of four glass columns and teflon materials. The flow through the columns was performed under high purity nitrogen gas pressure.
Analysis involving high performance liquid chromatography (HPLC) and gas chromatography (GC) in combination with Mass Spectrometry (MS), showed that the studied permeate DOC (- 0.15 mg l-¹ c) consisted of amino acids at an average of 60% of DOC, aldehydes (7%) and 10 to 20% of several other compounds (analyzed in GC/MS) including primarily fatty and aromatic acids of low molecular weight (Table 4a and Table 4b). The maximum concentration of each compound (identified hy GC/MS) has been roughly assessed to 0.3 µg l-¹ C. According to literature, sugars represent probably an important portion of the remaining DOC of the permeate. Moreover, the authors have shown that amino acids represented a large portion of permeate BDOC.
Only 34% of the total organohalide potentials were identified as trihalomethanes and haloacetic acids. However, since amino acids represent almost the entire chlorine demand of the permeate, the non- identified chlorination DBPs are likely chlorinated nitriles, chloramines and chloraldehydes which are known as the main reactionnal intermediates of aminoacid chlorination.
Keywords:
- Nanofiltration,
- COD,
- CODB,
- organohalides,
- aminoacids,
- bacterial regrowth,
- liquid and gas chromatography