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Impacts des modifications à l’usine de traitement sur les
teneurs en plomb dans l’eau du robinet
Evelyne Doré1, Elise Deshommes1, Shokoufeh Nour1, Laurent Laroche2, Michèle Prévost1
1 Polytechnique Montréal, 2 Ville de Montré[email protected]
Mise en contexte
• Jusqu’à 22% des entrées de service en plomb (ESP) dans
certaines municipalités en Amérique du Nord :
• Double-propriété (public, privé)
• Remplacements partiels fréquents (cuivre et plomb)
• Des changements de qualité d’eau ont été associés à des
augmentations de Pb à l’eau du robinet :
• Flint, MI (source)
• Washington D.C. (désinfectant secondaire)
• Ces augmentations s’expliquent par :
• La modification des dépôts de corrosion dans les ESP
• Le relargage et/ou la dissolution de ces dépôts
• La solubilité des dépôts varie selon leurs types de minéraux
• Les dépôts de corrosion reflètent l’historique des
changements de qualité d’eau d’un réseau de distribution
Objectifs
1. Mesurer les impacts des remplacements partiels d’ESP
sur les concentrations en Pb dans l’eau
2. Évaluer l’effet des changements de qualité d’eau sur les
dépôts de corrosion présents dans les ESP et sur les
teneurs en Pb dans l’eau
Méthodologie
1. Montage pilote fait d’entrées de service excavées
du réseau de distribution de la Ville de Montréal
Conditions d’opération :
•5L/min
•8h/jr, 5jrs/semaine
•Stagnations <72 h
100% PbCu – Pb Pb – Cu
Eau d’alimentation (non ajustée
ou conditions de contrôle) :
• pH 7,8
•Ratio Cl-/SO42- (CSMR): 0,9
• Alcalinité 88 mg CaCO3/L
•Sans phosphates
2. Qualités d’eau testées (en triplicata)
Conditions #1 – 155 semaines
Condition de contrôle
Ajout de sulfates (réduction CSMR)
Augmentation du pH à 8,3
Ajout d’orthoP (1 mg oPO4/L) avec
ajustement de pH à sa valeur initiale
Conditions #2 – 12 semaines
Aucun changement
Ajout de 1 mg Cl2/L d’hypochlorites de
sodium
1. Arrêt de l’ajustement de pH,
maintien de 1 mg oPO4/L (5 sem.)
2. Augmentation de la dose d’orthoP à
1,5 mg oPO4/L (7 sem.)
3. Échantillonnage des dépôts de corrosion
Zone A
Zone B
Conduite Cu
Zone C
Un
ion
Conduite Pb
Zone A
Zone B Zone C
Profilage
horizontal
Profilage
vertical
Eau
L1 – En contact avec l’eau
L2…
Résultats – Entrées de service en plomb avec et sans remplacement partiel – Échelle pilote
Remerciements• Réseau Canadien de l’Eau (financement)
• Michael R. Schock, Michael K. DeSantis et Jennifer Tully, US EPA
• Magalie Joseph et Mylène Rémillard, Ville de Montréal
• Yves Fontaine, Chaire Industrielle CRSNG en eau potable,
Polytechnique Montréal
• Le CRSNG et les partenaires de la Chaire Industrielle CRSNG en
Eau Potable
Conclusions• La composition des dépôts de corrosion et les concentrations de Pb à
l’eau du robinet varient dans un réseau de distribution :
– Selon les dépôts déjà en place et formés en fonction des changements de
qualité d’eau passés
– Chaque domicile est différent: utilisation de l’eau, remplacement partiel
ou non de l’entrée de service en plomb
– Doit être pris en considération pour l’interprétation des résultats
d’échantillonnage
• Tous les changements de qualité de l’eau peuvent influencer les
dépôts de corrosion et les concentrations de Pb dans l’eau :
– Changements saisonniers
– Changements du traitement
– Optimisation du traitement de contrôle de la corrosion
• Le traitement de contrôle de la corrosion optimal pour un système varie
selon la composition des dépôts de corrosion
• L’eau au robinet du consommateur doit être échantillonnée pour :
– Confirmer les concentrations de plomb
– Valider l’efficacité du traitement de contrôle de la corrosion
• Des différences importantes sont observées dans les dépôts de
corrosion présents dans les entrées de service en plomb avec et sans
remplacement partiel
• Les études pilotes sont de bons outils permettant de prédire les
tendances mais ils ont leurs limites : la composition des dépôts de
corrosion peut changer selon les conditions d’opération
Contrôle – Sans changement de qualité d’eau
• Composition des dépôts dans les remplacements partiels:
– Zone éloignée de l’union = Conduite 100% Pb
– Zone à l’union (jonction galvanique) : Carbonates de Pb sulfatés
(leadhilite, susanite et anglésite)
• Pb particulaire dans l’eau:
– Avec remplacement partiel > Sans remplacement partiel
• Dépôts à la jonction galvanique Source de Pb particulaire
Ajout de sulfates + Cl2
• La chloration a modifié l’aspect visuel des dépôts Changements plus marqués avec l’ajustement de pH
• Ajout de Cl2 ↑ potentiel d’oxydo-réduction Favorise la formation de Pb(IV) dans les dépôts (plus stable, moins soluble)
• Pb(IV): peu présent dans les dépôts (conditions non pas propices à sa formation)
Augmentation du pH à 8,3 + Cl2
Résultats – Entrées de service en plomb sans remplacement partiel dans le même réseau– Échelle réelle
Conduite terrain A Conduite terrain B
Couche en
contact avec
l’eau
Cérussite – PbCO3
Hydrocérussite –
Pb3(CO3)2(OH)2
Hydrocérussite – Pb3(CO3)2(OH)2
Couche en
contact avec la
conduite
Hydrocérussite –
Pb3(CO3)2(OH)2
Hydrocérussite – Pb3(CO3)2(OH)2
Plumbonacrite –
Pb10(CO3)6O(OH)60
10
20
30
40
50
60
70
5MF 30MS1 30MS2 30MS3 30MS4 30MS5 30MS6 30MS7
Pb
co
nce
ntr
ati
on
(µ
g/L)
Conduite terrain A
Maison unifamiliale – 1958
Entrée de service : 15 m
Concentration Pb
dans l’entrée de
service: 12-26 µg/L
0
10
20
30
40
50
60
70
5MF 30MS1 30MS2 30MS3 30MS4 30MS5 30MS6 30MS7 30MS8 30MS9
Pb
co
nce
ntr
ati
on
(µ
g/L)
Conduite terrain B
Maison d’après guerre – 1942
Entrée de service : 42 m
Concentration Pb
dans l’entrée de
service: 52-66 µg/L
Sulfates + Cl2
Sulfates
Total Pb
Dissolved Pb
Particulate Pb1 2
0.5
50.0
5000.0
Pb
co
nc
en
tra
tio
n (
µg
/L)
Contrôle #2 (N = 31)
Total Pb
Dissolved Pb
Particulate Pb1 2 3
0.5
5.0
50.0
500.0
5000.0
Pb
co
nc
en
tra
tio
n (
µg
/L)
Pb total
Pb dissous
Pb particulaire
Ajout d’orthoP
Pointes
élevées de Pb
particulaire
dans la
conduite #2
• Conduites sans remplacement partiel: peu de phosphates de
plomb présents dans les dépôts
– Faible quantité de phosphates dans la couche en contact avec la
conduite
– Présence de calcite dans la couche en contact avec l’eau inhibe la
précipitation des phosphates de Pb
– Les OrthoP contrôlent le Pb dans les conduites 100%Pb
• Conduites avec remplacement partiel: pas de phosphates de
Pb à la jonction galvanique
– Les minéraux présents indiquent une baisse de pH locale (union)
– Symptômes de corrosion galvanique
38 sem. après
remplacement
Entrée de service en plomb avec remplacement partiel
Avant
changements
Après
changements
Contrôle #1 (N = 31)
Total Pb
Dissolved Pb
Particulate Pb1 2 3
0.5
5.0
50.0
500.0
5000.0
Pb
co
nc
en
trati
on
(µg
/L)
Total Pb
Dissolved Pb
Particulate Pb1 2 3
0.5
5.0
50.0
500.0
5000.0
Pb
co
nc
en
trati
on
(µg
/L)
Total Pb
Dissolved Pb
Particulate Pb1 3
0.5
5.0
50.0
500.0
5000.0
Pb
co
nc
en
tra
tio
n (
µg
/L)
Total Pb
Dissolved Pb
Particulate Pb1 3
0.5
5.0
50.0
500.0
5000.0
Pb
co
nc
en
tra
tio
n (
µg
/L)
Conduite #2 Conduite #3
pH 8.3 pH 8.3
Conduite #1
Total Pb
Dissolved Pb
Particulate Pb1 3
0.5
5.0
50.0
500.0
5000.0
Pb
co
nc
en
tra
tio
n (
µg
/L)
Pb total
Pb dissous
Pb particulaire
Moustaches: Min-Max
Ligne: Moyenne
Boîte: Moy. ± EC
pH 8.3 + Cl2 pH 8.3 pH 8.3 + Cl2
pH 8,3 pH 8,3 + Cl2
Total Pb
Dissolved Pb
Particulate Pb1 2 3
0.5
5.0
50.0
500.0
5000.0
Pb
co
nc
en
trati
on
(µg
/L)
Total Pb
Dissolved Pb
Particulate Pb1 2
0.5
5.0
50.0
500.0
5000.0
Pb
co
nc
en
trati
on
(µg
/L)
Total Pb
Dissolved Pb
Particulate Pb1 2 3
0.5
5.0
50.0
500.0
5000.0
Pb
co
nc
en
trati
on
(µg
/L)
Conduite #1 Conduite #2 Conduite #3
orthoP
1 mg oPO4/L
↓ pH
↑ orthoP
orthoP
1 mg oPO4/L
Pb total
Pb dissous
Pb particulaire
Pointes élevées
de Pb particulaire
dans les
conduites avec
remplacement
partiel
Co
nce
ntr
ati
on
en
Pb
(µ
g/L)
Résultats pour 2 entrées de service 100% Pb :
Co
nce
ntr
ati
on
en
Pb
(µ
g/L)
Co
nce
ntr
ati
on
en
Pb
(µ
g/L)
Co
nce
ntr
ati
on
en
Pb
(µ
g/L)
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